影响高炉入炉焦炭粒级因素相关性研究

影响高炉入炉焦炭粒级因素相关性研究

钱虎林 张增兰 冶伟冬

（马钢煤焦化公司）

[摘要]：焦炭的平均粒级的提高，利于高炉冶炼运行参数的稳定。马钢高炉操作者常用高炉焦炭槽下筛分焦粉的量，作为反映焦炭平均粒级波动的预警数据。本文梳理焦炭进入高炉前可能影响入炉焦炭平均粒级所有因素，运用统计方法研究各因素与焦炭平均粒级之间的相关性，从而确定影响入炉焦炭平均粒级的关键因素。希望以此引导焦炭生产技术工作者做好焦炭质量的稳定控制，支撑高炉稳定顺行。

【关键词】：焦炭 平均粒级  相关性  控制   高炉稳定

Study on the relationship offactors affecting the coke size into BF

Qian Hulin¹  Zhang Zenglan Ye Weidong  Cao Xianzhong

(Coal-coking Company of Ma Steel Co.Ltd.)

[Abstract] : Improving the average size of coke was beneficialto the stabilization of operation parameters in BF ironmaking. The amount ofcoke powder from screen separation under BF trough was commonly used asearly-warning data of fluctuation on the average size of coke by the operatorof MA STELL. In this paper, the key factors was confired by screening of allinfluence factors for coke size into BF,and researching the relationshipbetween various factors and average size of coke with statistical Methods. Onthis account,it's hopeful to provide guidance on controlling quality stabilityof coke for the production and technical workers ,and to support BF smoothoperation. [Keywords]  Coke  Averagegrain size  Relationship   Control  Steady Blast furnace

1.前言。根据有关文献介绍，焦炭的平均粒级的提高，有利于高炉冶炼，特别是在焦炭热态强度提高和粒级增大后，可使风口回旋区的体积等各项参数减小，有利于喷煤操作,进而也有利于风口回旋区的稳定。马钢高炉操作者认为，焦炭粒级的波动，对高炉下部炉缸、铁口影响很大，对高炉内部气液相分布影响也非常明显。结合操作实践和数据统计分析显示，高炉槽下焦炭筛分焦粉比例的波动，反映了焦炭平均粒级的波动，所以高炉槽下焦炭返粉率成为马钢高炉冶炼关注的重要指标之一，因此稳定焦炭平均粒级就尤为重要。影响焦炭平均粒级的因素多而复杂，要找到准确地控制措施，必须首先分析生产过程中可能影响焦炭平均粒级的相关因子与平均粒级之间的相关性。

2.马钢第三炼铁总厂高炉焦炭矿槽槽下返粉数据和煤焦化公司焦炭平均粒级的现状。

2.1 2014年三铁槽下返粉率统计（%）

表1  槽下返粉数据

注：槽下筛分运行情况以及槽位控制情况不同导致了AB高炉槽下返粉率不一致。

2.2 2015年上半年焦化厂出厂焦炭平均粒级和焦末含量（≤25 mm）检验数据。

表2焦炭粒级数据

3.需要研究的关键问题。

⑴研究入炉前物流变化与返粉的相关性；⑵研究统焦工艺之后的焦炭平均粒级与高炉槽下返粉的相关性；⑶研究焦炭平均粒级与焦末含量的相关性；⑷研究焦炉生产操作的变化对平均粒度的影响规律；⑸焦炭冷态强度与平均粒度的相关性研究。

4.槽下返粉率影响因素列举。

4.1焦化外部因素主要有：铁厂矿槽焦炭筛分、铁厂焦炭槽位、使用落地焦的量、直送焦皮带检修时物流的改变、使用湿焦、使用外购焦等。

4.2焦化内部因素主要有：焦炭平均粒级、焦炭冷态强度、焦炉倒焦、炉头焦多、焦炉计划结焦时间等。

5.焦化内外部因素相关性分析。

5.1外因相关性分析。

5.1.1落地焦使用量与返粉率关系分析（时间以2015年5月-8月计）。

通过落地焦使量与返粉率数据回归分析:落地焦使用量和返粉率的Pearson 相关系数 = 0.602，P 值= 0.000<0.05，有较强相关性。（见图1）

图1落地焦使量与返粉率数据的相关性

5.1.2直送焦皮带物流改变与返粉率关系分析

为了减少皮带流程中焦炭转运摔打的因素，保证焦炭整块粒级的比例，马钢通过调查研究，发现在去高炉矿槽之前的线路上，取消对焦炭的筛分，采用全焦混合输送的方式，可以有效提高2%左右的冶金焦比例，粒级可以提高1-2 mm。在2010年马钢对焦化焦炭物流工艺线路进行统焦运输方式改造，新建一条皮带直接以全焦输送方式去矿槽。

根据2015年5-8月份焦炭返粉率数据显示：焦炭返粉率共超标共16次，其中有10次是与当天或前一天直送焦系统检修物流改变有关系，占62.5%。说明直送焦皮带检修，焦炭物流方式对焦炭返粉率影响也较大。（见图表2）

5.1.3 高炉槽位与返粉率的关系

根据生产实践数据观察，由于高炉矿槽容量大、高径比大，物流不顺畅时，槽位高位保证困难，所以当料位低位状态下，焦炭容易摔碎。

5.1.4 铁厂筛分情况与返粉率的关系

因铁厂筛分系统的运行情况与返粉率的相关性很大，所以铁厂筛分因素列为关键因子。

5.2 内部因素分析。

影响高炉焦炭槽下筛分焦粉的量的内部因素，主要可能是由于到达高炉焦炭粒级的波动的因素，以下采用分析工具对其相关性进行细致分析。

5.2.1高炉槽下焦炭返粉率与焦化出厂统焦平均粒级相关性分析

根据2015年5-8月的数据统计分析。返粉率和新区平均粒级的 Pearson 相关系数 = 0.045，P值 = 0.636 >0.05 ，未见明显相关性。（见图表3）

图3  槽下焦炭返粉率与焦化出厂统焦平均粒级相关性

5.2.2返粉率与新区焦末含量的相关性分析：

返粉率和新区统焦焦末含量的 Pearson相关系数=0.190，P 值=0.041<0.05，有相关性。（见图4）

图4 返粉率与新区焦末含量的相关性

5.2.3焦化新区统焦焦末含量和焦化新区新区统焦平均粒级相关性分析

新区焦末含量(%) 和 新区平均粒级(mm) 的Pearson 相关系数 = -0.426，P值=0.000<0.05说明有较强的相关性。（见下图5）

图5 统焦焦末含量和统焦平均粒级相关性

5.2.4根据5-8月份焦化出厂焦炭平均粒级以及统焦焦末含量数据之间相关性分析结论

新区的焦末含量和三铁槽下返粉率有相关性；新区系统焦炭平均粒级与三铁槽下返粉率未分析出直接相关性；但新区的焦末含量与 焦炭平均粒级 有较强相关性，所以应确认新区平均粒级与返粉率有相关性。

5.2.5焦炭冷态强度与焦炭平均粒级相关性研究（5-8月份数据）

5.2.5.1焦炭M40与焦炭平均粒级的相关性研究。

平均粒级(mm)和M40(%)的Pearson 相关系数=0.036，P值=0.693>0.05，未见明显相关性。

5.2.4.2焦炭M10与焦炭平均粒级的相关性研究。

平均粒级(mm)和M10(%)的Pearson相关系数=-0.016，P值=0.864>0.05，未见明显相关性。（见图6）

图6焦炭M10与焦炭平均粒级的相关性

通过以上分析，焦炭的平均粒级对高炉槽下返粉率有很大的影响。

5.2.6确定影响焦炭平均粒级焦化系统内部关键因素。

5.2.6.1有经验数据表明2007年投产后结焦时间在30小时-25.2小时变化期间冶金焦平均粒级，与最短结焦时间25.2小时相比，平均粒级增加1-2mm。

5.2.6.2通过工艺流程和各种相关因子的数学统计分析，确定在结焦时间基本稳定的情况下，影响焦炭平均粒级的主要影响因素如下：

图7 焦炭平均粒级影响因子图

6.结论。

⑴影响高炉槽下返粉的内外两大因素系统图（见下图）。

图8高炉槽下返粉系统分析图

    ⑵根据以上要因，马钢对焦炭生产、熄焦、储存、运输、筛分等全流程关键要素开展流程管控4个月。高炉槽下返粉能力指数8月CPK=0.33、9月CPK=0.37、10月CPK=0.55、11月CPK=0.87，呈现逐步上升趋势，显示管控效果。