我公司型焦的製作和使用
摘要：通過選用適當的粘結劑和進行了必要的設施建設，我們將焦粉加工成爲成品型焦，部分代替了冶金塊焦供公司化肥廠造氣車間的固定牀造氣爐生產半水煤氣使用，取得了一定的經濟效益。
關鍵詞：焦粉、加工、型焦、配入量
a burnt manufacture of my company and usage
summary:pass to choose to use appropriate of glue and knot and carried on the facilities construction of the necessity, we process burnt powder to become the finished product type is burnt, the part replaced the metallurgy piece is burnt to be provided for company to turn the fixed bed that the fatty factory builds to annoy the car builds to annoy a heat of production half water coal gas usage, certainly obtain economic performance.
keyword:burnt powder, process, the type is burnt and goes together with into the quantity
一、前言：
我所在的山西焦化股份有限公司是一家以焦化爲主，再通過對焦化副產的煤焦油進行深加工，利用焦爐副產的焦爐煤氣配入半水煤氣來生產合成氨和尿素、甲醇，最終生產數十種化工產品的大型化工企業。目前公司的主導產品冶金焦的生產能力爲360萬噸/年，合成氨爲8萬噸/年，尿素爲13萬噸，煤焦油的加工能力爲35萬噸/年，8萬噸炭黑，20萬噸甲醇、10萬噸粗苯精製。
衆所周知，利用焦爐煤氣來生產尿素與甲醇時由於其組成的各氣體成分中的h元素含量高，而c元素含量相對要少一些，所以我們尿素生產系統建有4臺固定牀造氣爐來生產半水煤氣配入焦爐煤氣中用於調節氣體成分。我們的固定牀造氣爐多年來基本一直以本公司焦爐所生產的冶金塊焦爲主要原料，原料成本較高，當地的一些土焦或山西晉城的無煙煤短時間也使用過，但使用綜合效果都不是太好的。另一方面公司的焦爐生產焦炭的過程中，不可避免地要產生大量的價格很低的焦粉。如果可以將這些焦粉製作成型焦，來全部或部分替代造氣爐所使用的冶金塊焦，這將產生較好的經濟效益。基於這個目的，在XX年我公司實施了型焦替代塊焦的技術改造，於XX年初項目建設基本結束，開始生產型焦產品，並用於造氣爐的生產。在國內，以焦粉成型後用於固定牀造氣爐來制氣的廠家極少，我公司也算是先行者。到目前爲止，該項目已經運行了近六年的時間了，我們對此次型焦製作和使用中所出現的問題及所積累的經驗進行總結。
二、技術改造的實施
1、粘結劑的選用
技術改造主要是圍繞着建設一型焦製作工號展開。通過對國內衆多的型煤廠家進行考察，我們最終選用一種叫腐植酸鈉的粘結劑作爲我們型焦的主粘結劑，它是由風化煤和燒鹼在一定條件下反應所製得的。另外還要再配入適量的幹泥（即高嶺石）、煤泥、澱粉等，一方面提高型焦的冷強度；另一方面提高型焦的熱強度（即熱穩定性）。
2、生產過程
生產過程按照工藝過程大致可分爲配料、成型及乾燥等三個工序，其工藝流程可敘述如下：
由焦粉加工車間加工處理好後的焦粉（粒度在4mm以下）送入型焦工號的原料棚，經粉碎處理後的幹泥和煤泥也堆至原料棚。由裝載機將焦粉、幹泥及煤泥通過定量給料機或電磁振動給料機送上1#皮帶，與製備好的各種溼粘結劑分別進入第一臥式攪拌機、第二臥式攪拌機完成各種物料的攪拌，再進入立式攪拌機使各種物料充分混捏。充分攪拌後的物料經3#、4#皮帶落到地面進行堆漚處理。堆漚一定時間後生料變爲熟料,然後人工將熟料送上5#皮帶，使熟料經5#皮帶進入成型機擠壓成型，成爲溼型焦，再經6#、7#皮帶進入乾燥窯。溼型焦在乾燥窯內的翻板上與熱風爐引出的一定溫度的熱風充分接觸，在窯內循環兩週，被幹燥除去水分從而得到成品型焦。最後成品型焦由8#、9#皮帶送入成品型焦倉備用。乾燥窯所需要的熱風由引風機從熱風爐引出，熱風爐主要以公司目前多餘的焦爐煤氣爲燃料氣進行燃燒。
煤泥、幹泥 溼粘結劑
焦粉
1#皮帶
2#皮帶 3#、4#皮帶 5#皮帶
6#、7#皮帶 8#、9#皮帶
3、主要設備及作用
⑴定量給料機
型號dgm650—4型，產量8—10噸/小時，料斗尺寸1000×1300×700，膠帶運行速度2m/min，電動機功率5.5kw。可通過調節出口閘門或調節電機轉速來控制給料量的多少，主要是控制焦粉的輸出量。
⑵臥式攪拌機
型號dlj2300，生產能力15—20噸/小時，主軸轉速31.25r/min，外型尺寸2902×760×536，電機功率7.5kw。通過主軸和副軸的相交方向的傳動，軸上葉片的相互咬合使焦粉與各幹、溼粘結劑充分混合，充分接觸。
⑶立式攪拌機
型號slj320a，生產能力8—10噸/小時，電機轉速1470r/min，電機功率30kw，外型尺寸1770×1740×3940。通過主軸和兩個從動攪拌軸作相反方向的旋轉運動，由主軸和從動軸上的的攪拌杆和葉輪分別對物料進行攪拌和混捏作業，使各種物料再次充分攪拌和混捏。
⑷成型機
生產能力10噸/小時，通過成型機兩輥子的相互擠壓，將熟料壓制成一定形狀的成品型焦，成品型焦的形狀由成型機輥子的輥皮上模的形狀來決定。
⑸乾燥窯
型號204，單層有效長度20米，層數4層，有效工作寬度1.2米，物料平均堆積厚度200mm，乾燥量10噸/小時，傳遞功率5.5×2kw，熱風溫度要求180—220℃，冷空氣溼含量要求≤0.01kg/kg幹空氣。溼型焦落在乾燥窯的翻板上後，通過鏈板機的帶動，溼型焦在窯內循環兩週，在循環的過程中溼型焦中的水分逐漸被熱風爐來的熱風帶走，從而得到乾燥的成品型焦。
⑹引風機
型號y5—48n0.10c，轉速1600r/min，流量19778—39674m3/h，全壓3531—2332pa，電機型號y250m-4，功率55kw。引風機的進口與熱風爐相接，將熱風爐產生的高溫煙氣送入乾燥窯的熱風道，進而分佈到整個乾燥窯內。
三、型焦的生產及使用情況
我公司型焦的生產和使用按照配入量的變化大致可分爲以下三個階段。
1、該項目於XX年元月份開始試生產，當時正趕上公司的焦粉加工車間破產清算，沒有加工好的焦粉。後經公司領導協調，焦粉加工車間臨時恢復生產，但所供應的焦粉的質量沒有保證，水份最高到9.6%，粒度偏大（50%的焦粉的粒度在4mm以上）。再加上型焦所用輔料煤泥和幹泥的質量也不好，導致前期型焦的生產和使用情況不理想。一方面型焦的成型率低，強度不高，另一方面造氣爐使用中多次出現結疤、掛爐等造氣爐爐況惡化的狀況。這個階段型焦的配入量一直徘徊在25%左右。
2、在九月初焦粉改造完成後，焦粉質量有了明顯提高，水份含量可控制在4%左右、粒度可基本控制在3mm以下。另外我們對型焦所用的煤泥、幹泥的供應點也進行了調整使其質量狀況大大提高，這樣型焦的成型率得到提高，達到95%，冷態強度達到了不小於70kg/個，熱穩定性也有明顯好轉。9月份在4#爐對型焦進行了配用，型焦配入量由25%提到38%（體積比），我們針對此次配比的變化，相應的調整造氣爐的工藝條件，增大了上吹蒸汽用量，鎖住蒸汽手輪，摸索最佳的爐條機轉速，降低炭層高度減少掛爐等，使型焦的使用取得了明顯的效果，十月份沒有出現造氣爐結疤的現象，各造氣爐的爐況穩定，造氣爐所生產的半水煤氣的氣體成份穩定，供氣量穩定。但隨着此次配入量的加大，各造氣爐的上行旋風除塵器的卸灰量增加較爲明顯（大約是配入量增加前的2—3倍），另外各爐爐底灰箱的下灰量也有所增大。
3、考慮到各造氣爐的上行旋風除塵器的卸灰量明顯增加，這說明各造氣爐的上行煤氣和吹風氣中粉塵含量大幅增加，而這無疑也使出旋風除塵器的氣體中的粉塵含量大幅增加，爲避免氣體含塵量過多的增加影響到後工序的生產，所以我們又調整了各爐型焦的配入量，將各爐的配入量恢復到25%，就這樣從XX年10月份至今我們各造氣爐的型焦配入量一直穩定在25%。
四、改造的效益分析
我們按照XX年10月27日—30日進行的項目72小時生產考覈數據來進行我們型焦改造的經濟效益分析。
1、型焦的成本分析
①焦粉價格：330元/噸。
②焦粉及各種粘結劑按照配比比例和各自的價格折算後的綜合費用變爲327.59元/噸。
③動力消耗:
消耗量單價總價備註
水54噸0.7942.66查水錶
電1725度0.241415.73查電錶
蒸汽1.82噸130236.6查計量表
煤氣2400立方米0.357856.8根據管徑計算
合計1551.79
單耗17.47
④人工費用：每噸按15元計。
⑤維修費用：每噸按20元計。
⑥運輸費用：按每噸10元計。
⑦設備折舊：型焦的建設投資約計爲200萬元，其中設備投資爲86萬元，
設備折舊年限按7年來考慮，則月折舊費用爲86/7/12=1.02萬元/月
其它設施折舊年限按15年來考慮，則月折舊費用爲：
(200-86)/15/12=0.63萬元/月，折舊費用合計爲1.65萬元/月。
72小時考覈生產型焦88.84噸，則每月生產型焦888.4噸，但考慮到設備故障等因素影響，按80%生產量考慮，實際每月可生產型焦888.4×0.8=710.72噸。
即:每噸型焦的設備折舊費用爲1.65/710.72=23.22元。
則型焦成本爲：(元/噸)
名稱焦粉及
各種配料動力人工維修運輸設備
折舊合計
單耗327.5917.4715201023.22413.28
2、單位重量的型焦可代替冶金塊焦重量的分析
由10月27日—30日的72小時生產考覈得出：在我們造氣系統生產負荷和生產模式完全不變的情況下，配燒型焦後，造氣工段每個班的原料消耗量較沒有配燒前有所增加（8月份純燒冶金塊焦時統計每個班的單爐原料消耗量爲27.66噸，在考覈期間每個班的單爐原料消耗量則爲29.09噸，按照此數據可計算出在造氣爐使用上1噸冶金塊焦相當於1.18噸的型焦），即1.18噸型焦可替換1噸冶金塊焦。則替換1噸冶金塊焦需要的成本爲：1.18×413.28=487.67元。
3、經濟效益計算
我們造氣車間XX年10月份造氣爐所使用冶金塊焦的成本價爲716元/噸，則每替代1噸冶金塊焦可節約車間成本716－487.67＝228.33（元）。72小時考覈期間生產型焦88.84噸，則每月生產型焦888.4噸，但考慮到設備故障等因素影響，按80%生產量考慮，實際每月可生產型焦888.4×0.8=710.72噸，可代替冶金塊焦602.3噸，每月可產生的經濟效益爲：
602.3×228.33＝137524.32（元）
每年可產生的經濟效益爲：137524.32×12＝1650291.84（元）
五、當前存在的主要問題
設備磨損嚴重
因焦粉的硬度大，使我們型焦工號的一些主要設備的關鍵部件磨損相當嚴重，主要有臥式攪拌機的葉片，立式攪拌機的攪拌杆、葉輪及撥料片，成型機的輥皮等等。在目前模式生產的情況下，一般臥式攪拌機的葉片使用到2個月就需要補焊或更換，立式攪拌機的攪拌杆、葉輪及撥料片使用1.5個月就需要補焊或更換，而成型機的輥皮經過2—3個月就需要更換。從各設備的生產能力來看，我們目前的生產負荷是很低，充其量只是達到了各主要設備額定生產能力的15%--20%，如果生產負荷再有所提高則設備磨損無疑將更大。嚴重的設備磨損使我們型焦工號的維修費用大幅增加。
成品型焦的熱穩定性還有待進一步提高
從我們使用的階段來看，影響到型焦配入量進一步提高的一個主要原因是造氣爐的上行氣體帶出的粉塵量太多，這些粉塵基本上是型焦入爐後才產生的，所以這無疑是由於成品型焦的熱強度（即熱穩定性）不足所造成的。我們考慮認爲由於該型焦的熱強度差，入爐後一方面受熱，另一方面受到爐內各種氣體介質的沖刷，型焦表皮不停脫落從而產生大量的粉塵。要提高該產品的熱強度主要要從選用的粘結劑入手，這是我們下一步努力的方向。
生產裝置自動化程度不高
型焦生產線的自動化程度較低，生產線上的工人體力勞動多、勞動強度大，比如熟料上成型機、乾燥窯拉灰、成型機返料回運、進成品倉前的碎料回運等等工作都純粹是人工完成的。幹泥和煤泥的粉碎場地粉塵多，工人作業環境差。這些問題的存在使該生產裝置不大容易向更大規模發展。
六、結束語
借鑑了國內衆多型煤或煤棒廠家的生產經驗，我們開闢了以焦粉成型後用於固定牀造氣爐來制氣的先例，我們利用公司大量的低價值的焦粉生產出了供造氣爐使用的成品型焦，既爲公司的焦粉開闢了一條加工渠道，又取得了一定的經濟效益，應該說改造取得了一定的效果。當然對於型焦在製造和使用中所出現的問題還需要我們做進一步的摸索，同時也誠懇地希望得到同行們的指導。