孔鲁慧，范继宗，马士猛，李国瑞，李峰，刘合彬，王景涛(济宁中泰煤化有限公司，山东 济宁 272100)

0 引言

由于煤炭价格居高不降，焦炭价格低迷，导致生产成本偏高，因此济宁中泰煤化有限公司(以下称公司)决定通过拓展煤炭资源，进行小焦炉试验，并根据试验数据持续优化配煤结构，以降低生产成本，提高公司经济效益。

1 生产用煤的确定

公司处于山东省地域，山东地区主要出产气煤、1/3 焦煤，焦煤、贫瘦煤稀缺。气煤是变质程度较低、挥发分较高的烟煤，单独炼焦时，焦炭细长、易碎，并有较多的纵裂纹；1/3 焦煤是介于焦煤、肥煤与气煤之间的含中等或较高挥发分的强黏结性煤，炼焦时，1/3 焦煤的配入量可在较宽范围内波动，是良好的炼焦基础煤。根据地理位置选择优质矿点就近采购气煤、1/3 焦煤，其具有供货周期短、运费成本低的优势。山东地区大部分为气煤、1/3 焦煤、肥煤等煤种，需依托其他地区的焦煤、贫瘦煤进行配入。主焦煤选择山西吕梁地区性价比较高的中高硫、高热强的主焦煤为主，贫瘦煤以山西、河南地区为主。山东地区配煤结构数据如表1 所示。

表1 山东地区配煤结构

2 煤炭资源选择

公司位于山东省济宁市鱼台县老砦镇，煤炭采购主要以公司附近的煤矿为主。

气煤采购以公司周边的气煤矿点为主，1/3 焦煤采购从鹿洼、赵楼等矿点中择优选择。

3 小焦炉试验规范与要求

40 kg 小焦炉设备装置自动化程度高、加热速度快，与生产焦炉加热速度相近，炉墙的抗冷抗热性能好，试验所用样品重量少，人员实际操作方便，可以很好地模拟生产焦炉，试验结果根据实际生产状况并结合煤炭特性可以准确预测焦炭质量。

40 kg 小焦炉试验的条件为：对试验所用煤炭或其他物料加煤炭的混配进行质量检验，配合煤细度(小于3 mm)大于85%，采用捣固装煤方式，堆密度为1.0～1.1 t/m3，水分为10%～11%，结焦时间为19 h，焦饼中心温度为950 ℃，进行2 次落下试验，并对小焦炉试验所得焦炭进行检验。

4 小焦炉试验的应用

4.1 单种煤小焦炉试验

对计划采购的单种煤和已采购的单种煤进行单种煤的小焦炉试验，利用小焦炉试验后的数据研究单种煤的结焦性能和热态性能，同时结合煤样的煤质化验结果，确定小焦炉配合煤的试验方案等。从质量方面和经济效益方面进行评价和分析，为合理利用炼焦煤资源，降低生产成本提供依据，并进行科学的配煤指导[1]。

4.2 小焦炉试验数据

煤炭和焦炭质量检验的准确性直接关系到试验结果的科学性和可行性，并影响到试验方案是否可以投用到生产焦炉中，所以质量检验的准确性非常重要。根据以上原则，并结合生产实际，制定了方案，单种煤试验结果如表2 所示。

表2 单种煤试验结果

通过小焦炉试验可以得出，单种煤试验结果的反应性为19.1%，反应后强度为66.0%，硫分转换率为84%，所选的主焦煤质量符合当前生产工艺用煤要求。根据该主焦煤各项化验指标，并结合地域煤炭分布情况，同时考虑焦炉热工控制情况，初步确定了配煤架构，并对配煤方案进行小焦炉试验。

4.3 小焦炉配合煤试验

(1) 配煤炼焦试验是把几种不同的单种煤按配煤方案比例进行混合后，装入小焦炉进行模拟炼焦试验。小焦炉配煤试验的主要作用是根据公司所需的煤炭资源，结合计划生产的焦炭质量指标要求，进行小焦炉配煤模拟炼焦试验，验证该配煤方案的可行性，以及是否具备投入焦炉试产的条件；还可以对不同配煤比例条件下的焦炭质量变化情况进行比较，帮助企业优化配煤方案，合理选用煤炭资源，在保证焦炭质量的前提下，有效降低配煤成本。

(2)通过小焦炉配合煤炼焦试验，可以对配煤炼焦机理进行研究；配入高灰煤类、高硫煤类、非煤炭物料进行配煤炼焦试验，了解不同煤源在配煤炼焦试验中的作用；研究不同煤种间的配伍性，进一步优化配煤结构，提高生产的焦炭质量。由此可见，小焦炉进行配煤炼焦试验对于焦炉生产有很大的指导意义。按照小焦炉操作规程进行炼焦试验，并对所产出的焦炭进行了相关检验，数据如表3。

表3 配合煤小焦炉试验

(3)根据以上数据记录，小焦炉试验后得出的焦炭灰分、硫的转换率均在可控范围内，焦炭的反应性及反应后强度在预测范围内。

4.4 根据试验数据预测生产焦炭的质量

配合煤小焦炉试验所得到的焦炭可预测实际生产焦炉生产的焦炭质量，达到指导焦炉生产的目的。在相同配煤比的条件下，对试验焦炉和生产焦炉分别进行炼焦试验，并对焦炭质量数据进行分析后，找到两者的相关性，从而建立起试验焦炭与生产焦炭之间的数据库，为降本增效提供有效支撑。

结合焦炉工艺实际控制情况判断配煤方案均可在生产焦炉中试用，综合考虑公司所在地域位置，保证焦炭产品质量的前提下控制生产成本，将配合煤小焦炉试验试用于生产焦炉中进行中试。

5 捣固焦炉试生产

5.1 煤炭化验分析

化验结果的精准性直接影响着产品的科学生产与有效利用，因此降低化验误差尤为重要。公司应提升化验室人员的专业能力与综合素养，并对化验室设备、化验室环境进行严格管理；取样人员应编制收发货物数据对比表，定期召开数据对比分析会议，避免化验误差带来的质量纠纷。煤焦化验的工作人员要具有良好的专业技能与综合素养，并且要选择合理的化验方法，时刻保持科学严谨的工作态度，提升实际化验操作的专业性与规范性。

5.2 合理规划管理煤场

公司煤场用于煤炭的稳定存储，主要功能包括煤的立堆存放、取用方便，同时还要兼顾环境保护。焦化厂煤炭种类较多，应严格规范进、存、取，杜绝出现混煤现象。

5.3 煤仓下煤准确率校验

为确保配煤准确性，配煤方案投入前应对所用煤仓进行下煤准确率校验，从而保证配合煤的实际化验指标在预测范围内。

5.4 焦炉加热制度

为确保该配煤方案投入生产后的焦炭质量稳定，应严格要求加热制度，各炭化室焦饼在一定的结焦时间内沿长、高向均匀成熟，并制定直行温度、横排温度的测量周期。在保证工艺指标达标的基础上，对焦炉运行的各项工艺指标进行优化细分，由责任人进行专项管理，工艺指标控制等问题进行专人专项定期定点管理，对存在和发生的问题进行溯源解决，提高产品质量的稳定性。

试生产所产出的焦炭的相关检验数据如表4所示。

表4 试生产期间焦炭指标

以上指标为济宁中泰煤化有限公司实际生产捣固准一级焦的配煤方案应用指标，公司生产焦炭的内控指标要求为：Ad含量≤13%、St,d 含量≤0.75%、CRI含量≤30%、CSR 含量≥60%、M250≥90、M10≤7.5、焦末含量≤8.0%、M40≥80。由以上数据可以得出，该配煤方案使用于当期生产工况时，所生产的焦炭质量合格，此外，可根据焦炉工艺优化情况和新购煤炭资源进一步进行小焦炉配煤方案试验优化，以降低生产成本。

6 小焦炉试验数据对焦炉生产的指导意义

小焦炉试验数据作为焦炉生产的重要指标，对于优化焦炉生产过程和提高生产效率具有重要的指导意义。第一，优化焦炭配制。通过对小焦炉试验数据的分析，可以得出不同比例的焦炭、焦粉、焦煤等在小焦炉中的最优配比，从而指导焦炭生产中的原料配比和工艺参数优化，这将有助于提高焦炭的质量和生产效率，降低成本[2]。第二，预测焦炭品质。小焦炉试验数据可以用于预测大焦炉中焦炭的品质和产量。通过对小焦炉试验数据的分析，可以得出不同原料比例下焦炭的热值、挥发分、固定碳等指标，从而预测大焦炉中的焦炭品质和产量，指导生产过程的优化。第三，监测焦炉运行状态。小焦炉试验数据可以作为监测焦炉运行状态的重要依据，通过对小焦炉试验数据的分析，可以了解焦炉内部温度、压力等参数的变化情况，及时发现问题，指导焦炉生产过程的调整和优化，确保焦炉的正常运行。第四，帮助决策。小焦炉试验数据可以为焦炉生产决策提供重要的参考依据[3]。通过对小焦炉试验数据的分析，可以得出不同焦炭配比、焦炭粒度等因素对焦炉生产的影响，从而为生产决策提供依据，减少生产风险，提高生产效率和经济效益。

7 结语

本文对小焦炉试验数据的指导与应用进行了深入研究，介绍了数据采集、数据处理、质量控制、质量分析以及应用方法，探讨了小焦炉试验数据在焦炉生产过程中的应用价值。研究表明，小焦炉试验数据能够提供重要的指导信息，具有帮助焦炉优化运行，提高生产效率和产量，降低生产成本，预测焦炭质量和验证技术可行性等现实意义。