新日铁在过去已开发了焦炉用煤的干燥设备系统,先是在大分制铁所开始进行CMC操作,后来在大分制铁所开始进行DAPS操作。采用CMC工艺时,装入焦炉煤的水分为5~7%左右,采用DAPS工艺时,为2~4%左右。随着装入煤水分的下降,装入煤的松装比重增加,提高了焦炭质量(增加了劣质煤的使用比例),同时也取得了提高生产率和节能的效果。在装入干燥煤来增加劣质煤使用量的技术时,关键是生产高强度焦炭所需的配煤技术和提高煤的装入密度后控制膨胀压增大的技术措施,新日铁对此进行了研究。
将A~P煤按照规定的比例进行配比制成各种煤,并按照0.70和0.80(t/m3)的装入密度装入电加热式焦炉(炉宽420mm、炉长600mm、炉高400mm)进行干馏,干馏后测定了焦炭的转鼓强度(DI15015和DI1506)。而且,还进行了将I~P煤(单一煤)按照0.80和0.90(t/m3)的装入密度装入试验焦炉进行干馏,干馏后测定了焦炭转鼓强度的试验。另外,将F、G、H煤分别按照10%、22%、35%和非炼焦煤H进行配比,制成3种不同配比的煤B1、B2、B3,按照0.68、0.75和0.82(t/m3)的装入密度装入试验炉,然后测定了干馏后焦炭的转鼓强度。另外,按照规定的装入密度,将B1、B2、B3煤装入试验炉干馏后测定了相当于膨胀压的软化溶融层内煤气的压力。使用内径1mm、外径2mm的不锈钢管,沿炉宽度方向中间(距离炉墙200mm)及炉高方向中间,对软化溶融层内煤气压力进行了测定。
根据使用各种配煤时的总膨胀率和焦炭强度的关系可知,与使用湿煤装入(装入密度0.70)相比,使用干燥煤装入(装入密度0.83)可以提高焦炭强度,焦炭强度的下降点转向低膨胀率一侧。在实际操作中,在保持目标强度的总膨胀率值最大的情况下,增加了劣质非炼焦煤的使用量。
根据装入密度和煤气压力的关系可知,随着装入密度的提高,煤气压力会升高。另一方面,在非炼焦煤配比高的情况下,煤气压力会下降,当B1、B2、B3煤的装入密度分别为0.68、0.75、0.82时,煤气压力基本相等。可以认为这是因为在再固化温度低、膨胀压力高的煤出现软化溶融时,非炼焦煤已经发生了再固化,煤气会从膨胀压力高的煤的软化溶融层通过,从而使软溶融层内的煤气压力下降的缘故。此时,DI15015也基本相等,为85.4。即使在使用干燥煤装入这种高装入密度操作条件下,只要适当增加非炼焦煤的配比等,就可将膨胀压力维持在与湿煤装入相同的水平。(青山)