稳定焦炭质量的技术管理方法及生产应用

稳定焦炭质量的技术管理方法及生产应用

李萍、姚波

山东潍焦集团薛城能源有限公司 山东省 枣庄市 277000

摘要：焦炭作为重要的工业原料,其质量稳定性对于下游产业的正常生产至关重要。本文从焦炭质量管理的角度出发,分析了当前焦炭生产中存在的质量波动问题,提出了包括优化配煤方案、加强过程控制、应用新技术装备、完善质量管理体系等一系列技术管理措施,以期为焦化企业提供有益参考。结合生产实践对这些方法进行了探讨和应用,取得了良好效果。

关键词：焦炭;质量管理;配煤;过程控制;先进技术装备

引言：焦炭是现代工业的重要原料,广泛应用于冶金、化工等行业。随着下游产业的技术进步和环保要求提高,对焦炭质量的稳定性提出了更高要求。然而,受原料煤质、生产工艺、操作管理等多种因素影响,焦炭质量容易出现波动,给生产和使用带来诸多不便。如何通过技术和管理手段有效控制焦炭质量,保证其稳定性,是焦化行业亟待解决的难题。

一、稳定焦炭质量的意义

(一)满足下游用户需求

冶金行业是焦炭的最大用户。高炉炼铁对焦炭质量有着严格要求。焦炭反应性、热强度、灰分、硫分等指标的波动会直接影响炼铁生产节奏和产品质量。稳定的焦炭才能保证高炉顺行,提高铁水质量,减少操作难度[1]。化工、有色冶炼等其他行业虽然用量较小,但对焦炭质量的稳定性也有类似要求。

(二)提升企业经济效益

焦炭质量的稳定有利于提高焦化企业的收益水平。一方面,优质稳定的焦炭产品具有更高的附加值,有助于提升产品溢价能力;另一方面,减少质量波动可以提高焦炭成品率,降低返修、降级等带来的损失。对于下游企业,使用质量稳定的焦炭,可以改善工艺操作,提高生产效率,降低生产成本[2]。

(三)推动行业绿色发展

在"碳达峰、碳中和"背景下,焦化行业面临节能减排、清洁生产的严峻挑战。提高焦炭质量、减少质量波动,既是顺应绿色低碳发展趋势的需要,也是企业转型升级的重要抓手。稳定的焦炭质量有利于提高资源利用效率,减少返焦、落地焦等废料的产生,从而降低能耗物耗。对于下游行业,使用优质焦炭可以减少有害元素带入,降低污染物排放[3]。

二、焦炭生产中存在的质量问题

(一)原料煤质波动大

焦炭生产的原料是炼焦煤,煤质的稳定性是保证焦炭质量的基础。但由于我国炼焦煤资源分布不均衡,煤种复杂多样,不同产地、不同煤矿的煤质差异较大。而许多焦化企业受采购成本、运输条件等因素影响,难以获得稳定的优质炼焦煤,导致进厂煤质波动较大。煤质的不稳定性直接导致焦炭质量的波动,如灰分、硫分、CRI、CSR等关键指标难以稳定控制,焦炭热强度、反应性等性能受到影响,难以满足高炉冶炼等下游用户的要求。

(二)配煤管理水平有待提高

配煤是焦化生产的关键环节,科学的配煤可以有效均衡煤质,稳定焦炭质量。但当前许多焦化企业的配煤管理还比较粗放,存在配煤方案不合理、配煤操作不规范等问题。一些企业缺乏完善的煤质检测和评价体系,难以准确掌控不同煤种的特性;一些企业虽然制定了配煤方案,但在实际操作中未能严格执行,配煤比例随意调整;还有一些企业片面追求低成本,使用劣质煤种比例过高,导致焦炭质量下降。配煤管理水平的不足,导致焦炭质量的稳定性和一致性难以保证,产品质量受到影响。

(三)炼焦过程控制不精细

炼焦是一个复杂的物理化学过程,涉及装煤、升温、保温、冷却等多个环节,每个环节的工艺参数都会影响焦炭的质量。但在实际生产中,一些焦化企业对炼焦过程缺乏精细化控制,工艺操作不规范,参数控制不到位,导致焦炭质量不稳定。如装煤密度不均匀,导致焦炭结焦性受到影响;升温速度把控不当,导致焦炭的热裂解程度不够或过度;保温时间不足,导致焦炭的熟化程度不够;冷却方式不当,导致焦炭结构疏松、强度下降等。炼焦过程控制的精细化程度不够,直接制约了焦炭产品质量的提升。

(四)检测和反馈机制不健全

焦炭生产是一个动态的过程,需要及时监测质量信息,发现问题并及时反馈改进。但当前许多焦化企业的质量检测和反馈机制还不够健全,存在检测手段落后、频次不足、反馈不及时等问题。一些企业的化验室检测设备陈旧,检测项目不全面,难以准确评价焦炭质量;一些企业检测频次较低,对生产过程的监控力度不够;还有一些企业质量信息反馈渠道不畅通,发现问题后未能及时传递到相关部门,影响问题的及时解决。检测和反馈机制不健全,导致质量问题难以及时发现和改进,影响焦炭产品的质量稳定性。

三、稳定焦炭质量的技术管理对策

(一)优化配煤管理,提高入炉煤均匀性

针对原料煤质的波动,需要加强煤质管理,实现"六个统一",即统一煤种、统一产地、统一配比、统一粒度、统一水分、统一装车数量。建立完善的煤质数据库,及时更新各煤种的质量参数。运用多目标优化、智能算法等手段,科学制定配煤方案。加强煤场管理,分区、分级堆存,防止煤种串料。采用筛分、破碎等方式控制煤的粒度。应用在线检测、自动配煤等装备,提高配煤自动化、信息化水平,确保入炉煤质量稳定可控。

(二)强化生产过程控制,确保炼焦工艺稳定

在装煤方面,要严格控制装煤密度和料面高度,采用辊压式装煤车等先进装备,实现装煤均匀。在燃烧调节方面,建立热工参数动态监测系统,优化燃烧制度,实现炉温曲线与料层推进相匹配。在热量传递方面,加强炉体检修与保养,消除炉墙裂缝渗漏,提高热效率。在出焦方面,优化机侧工艺操作,减少焦炭破损和粉化。应用全流程自动化控制系统,基于大数据分析和模型预测,实现工艺参数优化、故障诊断等,确保炼焦生产平稳运行。

(三)加快新技术装备应用,提升质量控制能力

积极采用先进的煤质检测分析技术,如激光拉曼光谱、近红外光谱等,实现煤质在线快速测定。推广应用焦炭质量智能检测系统,通过图像识别、机器视觉等技术,在线检测焦炭粒度、外观品质等指标。建设焦炉智能燃烧与热工参数优化控制系统,利用物联网、大数据等技术手段,对各工艺参数实现精确控制。开发智能配煤、智能调温等智慧焦化关键技术,提升生产过程的自动化、信息化、智能化水平。综合运用大数据分析、人工智能等手段,对影响焦炭质量的关键因素进行建模分析,指导工艺优化和生产控制。

(四)健全质量管理体系,强化全过程质量控制

构建"煤质-配煤-炼焦-化验-用户"全流程质量管理体系。组建专业化的煤质管理团队,加强煤种采购策略研究。建立配煤中心,统筹兼顾各生产系统用煤需求。成立质量管理部门,建立健全以关键质量指标为抓手的考核机制。优化内部质量沟通协调机制,及时反馈用户需求和使用情况,实现产销研用紧密衔接。开展QC小组、质量攻关等群众性质量改进活动,切实将质量管理落实到生产的每个环节,形成全员参与、持续改进的质量文化。

结语：

焦炭质量的稳定性是焦化行业高质量发展的重要基础。本文总结了焦炭生产中存在的质量波动问题,分析了影响质量稳定性的关键因素,提出了优化煤质管理、强化过程控制、加快新技术应用、健全管理体系等对策。这些措施的有效实施,可以显著提升焦化企业的质量管控能力,为下游行业提供稳定优质的焦炭产品,实现产业链各方互利共赢。焦化企业应高度重视质量管理,将其作为提质增效的重要抓手,加大资源投入,创新管理模式,在稳定和提升焦炭质量的同时,实现清洁生产、节能减排,推动焦化产业绿色低碳转型。

参考文献：

[1]何德江,赵清敏.质量管理技术与方法在企业生产服务中的应用[J].石油工业技术监督,2007,23(1):10-13.

[2]张建.应用炼焦新技术,加强焦炉生产管理,提高焦炭质量[J].煤化工,2009,37(1):51-53+56.

[3]王国安.焦炭质量对高炉冶炼的影响分析[J].冶金与材料,2024,44(1):139-141.