ZKUŠENOSTI Z PROVOZOVÁNÍ KLECOVÉHO MLÝNU FY PENSYLVANIA CRUSHER V RÁMCI KOKSOCHEMICKÉHO PROVOZU TRINECKÝCH ŽELEZÁREN

Transkript

1 ZKUŠENOSTI Z PROVOZOVÁNÍ KLECOVÉHO MLÝNU FY PENSYLVANIA CRUSHER V RÁMCI KOKSOCHEMICKÉHO PROVOZU TRINECKÝCH ŽELEZÁREN EXPERIENCE ON OPERATING A PENSYLVANIA CRUSHER- SYSTEM CAGE MILL IN COKE PLANT OF TRINECKÉ ŽELEZÁRNY Stanislav Czudek a Josef Stonawski b a TRINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Prumyslová 1000, 9 70 Trinec Staré Mesto, Stanislav.Czudek@trz.cz b TRINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Prumyslová 1000, 9 70 Trinec Staré Mesto, Josef.Stonawski2@trz.cz ABSTRAKT Príprava uhelné smesi pro výrobu vysokopecního koksu je velmi duležitá cást rízení koksochemického provozu. Toto tvrzení je podloženo mezi jinými i strukturou nákladu koksochemického provozu, kde cca 75 % celkových nákladu tvorí náklady na nákup suroviny. Jelikož koksotvorné vlastnosti suroviny jsou dány dodávkou a nelze je významne ovlivnit technologickou operací, do popredí se dostává vhodná granulometrická úprava dodávek. Práce popisuje pusobení netradicní mlecí technologie pro prípravu hure spékavých komponent vsázky. Coal charge preparation for the production of blast-furnace coke constitutes an essential stage in coke and chemical process management. The assertion is also backed up by the pattern of coking plant costs where approximately 75 % of the total costs are presented by the purchase price of the feedstock. As the coke-forming properties of the feedstock are given by the supplies and they cannot be modified to any greater extent by the technological operation, it is the appropriate grain-size modification of the supplies that becomes the firstchoice practice. The paper gives an account of a non-conventional milling technology applied for the preparation of charge components displaying rather poor caking properties. 1 ÚVOD Vliv granulometrické skladby uhlí na výsledné jakostní parametry vyrobeného koksu je citován v mnoha parametrech (1, 2, 3, 4). Obecne lze konstatovat, že zrnitost vsázky pusobí na jakost koksu jednak prímo a jednak pres pusobení na sypnou hmotnost. Literární parametry (4) uvádejí, že lze pomerne jednoduše dokázat, že zvyšování jemnosti mletí snižuje sypnou váhu a tím i jakost koksu. Tato nevýhoda je v podmínkách TŽ je kompenzována pechovanou technologií. Prímé ovlivnování je podle pramenu složitejší. Jemnejší mletí muže pusobit príznive z titulu dosažení lepší homogenity smesi. Jemnost mletí je nutno posuzovat nejen u smesi, ale u jednotlivých komponent. Literární zdroje (4) uvádí, že zvlášt duležitá je jemnost mletí u špatne spékavého uhlí. Pritom za jemné mletí se považuje, kde je obsah zrn pod 3 mm v rozsahu % hm. Naopak hrubé mletí je charakteristické obsahem zrn pod 3 mm v rozsahu %. Teoretické poznatky vedly vedení provozu koksochemická výroba k odzkoušení vlivu zmeny technologie mletí (kladivový mlýn klecový mlýn) na zmenu granulometrické skladby špatne spékavé komponenty naší vsázky. Jednalo se o smes uhlí Dukla a CSA, která je zároven nejlevnejší cásti vsázky a tak kladné výsledky by mohly mít 1

2 také príznivý ekonomický dopad na cenu vsázky a zároven na celkovou ekonomiku provozu [cca 75 % nákladu tvorí náklady na vsázku (5)]. 2 ANALYTICKÁ CÁST 2.1 Popis prístroje Klecový mlýn fy Pensylvania Crusher je zarízení, které redukuje rozmery cástic uhlí pomocí jejich nárazu na rotující tyce, viz obrázek 1. Tyto tyce tvorí steny pomslného válce, viz obrázek 2. Mlecí jednotku tvorí dvojice otácejících se válcu, viz obrázek 3. Podle výrobce je možno tento typ mlýna použit pro mletí široké palety materiálu se zarucením vysoce efektivního využití energie k desintegraci vstupní suroviny. Obr. 1. Mlecí tyce Fig. 1. Crushing elements Obr. 2. Klece Fig. 2. Cages Obr. 3. Celní pohled na mlýn Fig. 3. Front view of mill 2

3 2.2 Popis merení Testování bylo rozdeleno do dvou základních kroku: - overení vlivu technologie mletí na granulometrickou skladbu špatne spékavé složky vsázky - vliv technologie mletí špatne spékavé složky vsázky na jakostní parametry koksu Pro úcely overení vlivu technologie mletí na granulometrickou skladbu vsázky bylo provedeno mletí: - na kladivovém mlýnu - na kladivovém a následne na klecovém - na klecovém mlýnu Vliv technologie mletí špatne spékavé komponenty vsázky na jakostní parametry koksu byly testovány jednak pomocí speciálne pripravovaných pokusných vsázek pro komorové zkoušky také i pomocí dlouhodobých provozních velkopokusu. 2.3 Metoda analýzy dat Cílem analýz byl dukaz, zda granulometrická skladba uhlí semletého pomocí ruzných technologií se statisticky významne liší a je-li tomu tak, které trídy jsou statisticky významne odlišné. Pro tyto úcely byla použita metoda analýzy rozptylu (ANOVA), jednofaktorová a vícerozmerná analýza metodou hlavních komponent (PCA). 3 KOMENTÁR NAMERENÝCH VÝSLEDKU 3.1 Analýza vlivu technologie mletí na granulometrickou skladbu uhlí Granulometrická skladba uhlí je uvedena v tabulce 1. Tabulka 2 uvádí výsledky ANOVY s omezením na konstataci významnosti ci nevýznamnosti rozdílu obsahu v dané granulometrické tríde. Tabulka 1. Granulometrická skladba uhlí ZkCislo G6300 G4500 G3150 G2240 G1600 G1120 G1000 xxx xxx Granulometrické složení (vstup, hm%) ,8 2,7 1,9 4,0 2, ,2 1,1 2,6 4,9 2, ,8 0,6 2,0 3,4 2, ,3 6,7 6,8 1,7 3,6 2, ,2 15,3 3,8 4,1 3,2 1,7 ZkCislo G800 G560 G400 G315 G250 G100 G050 G020 L020 Granulometrické složení (CageMill, hm%) 1 0,3 1,4 4,0 2,9 4,9 22,2 17,4 18,8 28,1 2 0,1 1,5 3,8 2,5 4,6 23,1 18,0 20,4 26,0 3 0,1 1,7 3,7 2,7 4,8 23,0 18,1 21,2 24,7 4 0,4 1,3 3,1 2,4 4,2 22,2 19,4 22,4 24,6 5 0,4 1,5 2,6 2,4 3,7 20,5 18,9 20,9 29,1 3

4 Table 1. Granular size distribution of coal samples Tabulka 1. Granulometrická skladba uhlí (pokracování) Granulometrické složení (kladivový mlýn, hm%) 1 0,9 2,2 6,2 3,5 6,1 27,0 18,6 17,3 18,2 2 0,9 2,1 4,4 3,3 5,8 26,2 19,3 18,9 19,1 3 1,1 2,9 5,3 3,9 6,7 27,1 17,6 16,9 18,5 4 0,7 2,9 5,3 3,8 7,1 27,2 17,5 15,7 19,8 5 1,0 2,9 4,9 3,8 6,2 25,8 18,7 15,8 20,9 Granulometrické složení (kladivový mlýn + CageMill, hm%) 1 0,0 0,6 2,0 2,0 3,7 21,5 20,3 21,4 28,5 2 0,1 0,6 2,3 2,2 4,3 23,4 20,8 21,5 24,8 3 0,1 0,8 1,7 2,0 3,6 21,4 20,7 23,5 26,2 4 0,0 0,4 1,5 2,2 3,7 22,9 20,7 22,2 26,4 5 0,0 0,5 2,2 1,9 3,7 21,7 20,4 21,2 28,4 Table 1. Granular size distribution of coal samples (continue) Tabulka 2. Výsledky ANOVY Porovnávaná dvojice Granulometrická trída CM - KL CM KL+CM KL KL+CM Do 8 mm S N S 8 5,6 mm S S S 5,6 4 mm S S S 4 3,15 mm S S S 3,15 2,5 mm S N S 2,5 1 mm S N S 1 0,5 mm N S S 0,5-0,2 mm S N S Pod 0,2 mm S N S Pozn.: S (significant = významný), N (non significant = nevýznamný) Table 2. Results of ANOVA Na základe provedených statistických analýz provedených sítových rozboru je zrejmé, že granulometrická skladba uhlí semletého na kladivovém mlýnu má vetší podíly zrn v trídách nad 1 mm ve srovnání s granulometrickou skladbou uhlí mletého na klecovém mlýnu a na uhlí mletém na obou typech. V nižších granulometrických trídách byl vetší obsah zrn nalezen na vzorcích mletých na klecovém mlýnu. Tuto skutecnost lze dokázat analýzou PCA. Pro názornost je uveden obrázek 4. Tento obrázek (BIPLOT) nám dokazuje, že vzorky semleté na klecovém mlýnu mají nejvetší obsah jemných zrn. V levém horním rohu (oblast s max. obsahem zrn pod 0,2 mm) je skupina vzorku mletých na klecovém mlýnu. Naopak v pravém horním rohu (oblast s max. obsahem zrn nad 5,6 mm) jsou situovány vzorky semleté na kladivovém mlýnu. V oblasti charakteristické max. obsahu zrn nad 0,5 mm jsou situovány 4

5 vzorky semleté na obou mlýnech. Z hlediska stability výstupního granulometrického složení lze usuzovat, že vzorky semleté na klecovém a kladivovém mlýnu mají približne stejnou stabilitu naopak mletí na obou mlýnech dává méne stabilní výstupní granulometrickou skladbu. Komp2 1 L020 BiPlot - Data(redukce) Kladivový mlýn Cage Mill 0 G560 G020-1 G100 G050 Cage Mill + Kladivový mlýn Komp1 Obr. 4. Dvojný graf Fig. 4. Biplot 3.1 Vliv technologie mletí špatne spékavé složky na jakostní parametry koksu Za úcelem overení vlivu jemnejšího mletí špatne spékavé složky vsázky na jakostní parametry koksu byly provedeny komorové zkoušky v provozním merítku. Vsázky pro overení dríve citovaného úkolu byly komponovány tak, aby rozdíl mezi nimi tvorila pokud možno jen technologie mletí špatne spékavé komponenty a celkový obsah této složky se pohyboval od 30 do 45 hm %. Tabulka 3 uvádí podíl špatne spékavé komponenty ve vsázce vcetne procentuálních zmen ceny vsázky [100 % - cena 1 t vsázky c. 1]. Tabulka 3. Složení pokusných vsázek Paskov ANO ANO ANO ANO ANO Dukla+CSA kladivový Dukla+CSA klecový Cena 1 t vsázky 100,0 101,0 100,2 100,0 100,9 99,5 99,5 pokusné vs srovnávací (1) smesi (%) Table 3. Composition of trial charges 5

6 Celkem bylo koksováno 7 pokusných vsázek. Pro názornost jsou uvedeny obrázky 5 a 6, které zobrazují zmeny jakostních parametru koksu (M 40 a M 10 ) se zmenami obsahu špatne spékavé složky vsázky (obrázek 5) a zmenou ceny tuny vsázky (obrázek 6). Parametry M 40 a M 10 vs podíl špatne spékavé složky vsázky ,4 75,9 76 6,2 5,7 M40 M10 6,7,4 6,3 74,5 6,5 6 5, kladivový 33 klecový 40 klecový 45 klecový 45 klecový 5 Kod úpravy špatne spékavé složky vsáz Obr. 5. Parametry M 40 a M 10 koksu z overovaných vsázek Fig. 5. M 40 and M 10 of coke from verification of trial charges Parametry M 40 a M 10 vs podíl špatne spékavé složky vsázky ,9 76 6, ,4 5,7 6,2 6,4 71,6 6,2 72,6,4 74,5 6,3 6,5 6 5, M40 M10 100,00 101,00 100,20 100,00 100,90 99,50 99,50 Procento ceny vsázky 5 Obr. 6. Parametry M 40 a M 10 koksu z overovaných vsázek 6

7 Fig. 6. M 40 and M 10 of coke from verification of trial charges Provedené koksování pokusných smesí analýzy jakosti vsázky a koksu prokázaly, že zvyšování podílu jemne mleté špatne spékavé složky nezhoršuje parametry M 40, M 10 koksu. Výše uvedené neplatí u parametru CSR a CRI. Provedené testování extrému (absence Paskova) potvrdilo ocekávané zhoršení parametru M 40 a M 10, ale prídavek jemné mleté špatne spékavé složky vsázky cástecne kompenzuje pokles parametru M 40 a M 10. Parametry CSR a CRI nebyly významne ovlivnené absenci uhlí Paskov. 4 ZÁVER PROVEDENÉ STATISTICKÉ ANALÝZY SÍTOVÝCH ROZBORU VZORKU UHLÍ MLETÝCH NA KLADIVOVÉM A KLECOVÉM MLÝNU PROKÁZALY VÝZNAMNÉ ROZDÍLY V OBSAHU JEDNOTLIVÝCH GRANULOMETRICKÝCH TRÍD. VZORKY NA KLECOVÉM MLÝNU MELY VÝZNAMNE VETŠÍ PODÍL ZRNA POD 0,5 MM NEŽ VZORKY SEMLETÉ NA KLADIVOVÉM MLÝNU. ROZDÍL MEZI MLETÍM NA KLECOVÉM MLÝNU A DVOJNÁSOBNÝM MLETÍM ( KOMBINACE KLECOVÝ + KLADIVOVÝ MLÝN) JE VÝZNAMNÝ JEN V GRANULOMETRICKÉ TRÍDE 1-0,5 MM. V TÉTO TRÍDE JE VETŠÍ OBSAH ZRN U KOMBINOVANÉHO MLETÍ (KOMBINACE KLECOVÝ + KLADIVOVÝ). LZE KONSTATOVAT, ŽE MLETÍ ŠPATNE SPÉKAVÉ SLOŽKY VSÁZKY NA KLECOVÉM MLÝNU DÁVÁ VZORKY S NEJJEMNEJŠÍ GRANULOMETRICKOU SKLADBOU. Z HLEDISKA HODNOCENÍ VLIVU JEMNE MLETÉ ŠPATNE SPÉKAVÉ SLOŽKY NA JAKOSTNÍ PARAMETRY KOKSU, LZE OBECNE POTVRDIT MOŽNOST PROSAZOVÁNÍ VETŠÍHO PODÍLU TÉTO SLOŽKY, ANIŽ BYCHOM ZHORŠILI PARAMETRY M 40 A M 10. DOKONCE JE MOŽNO KONSTATOVAT (PRO HAVARIJNÍ PRÍPADY) LZE CÁSTECNE KOMPENZOVAT POKLES PARAMETRU M 40 A M 10 V PRÍPADE NEDOSTATKU KVALITNÍCH KOKSOVATELNÝCH KOMPONENT VSÁZKY. NA DRUHÉ STRANE DOCHÁZÍ VŠAK KE ZHORŠENÍ PARAMETRU CSR A CRI. TOTO ZHORŠENÍ JE NUTNO PREDEM KONZULTOVAT V NÁVAZNOSTI NA DALŠÍ TECHNOLOGIE HUTNÍHO KOMBINÁTU ABY NEDOŠLO V NÁSLEDUJÍCÍCH TECHNOLOGIÍCH K VÝZNAMNÉMU ZVYŠOVÁNÍ NÁKLADU. PROVOZOVÁNÍ VYŠŠÍCH PODÍLU ŠPATNE SPÉKAVÝCH UHLÍ JE VÝZNAMNÝM ZDROJEM ÚSPOR NÁKLADU NA PROVOZE KOKSOCHEMICKÁ VÝROBA. 5 LITERATURA [1] Zielinski, H. a jiní: Koksownictwo, 1. wyd. Katowice: Zaklady Graficzne, ISBN , s. [2] Roubícek, V., Buchtele, J.: Chemie uhlí a jeho využití, 1. vydání. Ostrava: Edicní stredisko VŠB, 1996, ISNB , str [3] Kozina, A., Píša, M.: Základy koksárenství, 1. vydání. Praha: Státní nakladatelsví technické literatury, s. [4] Charvát, V.: Koksárenství díl II, Praha: Státní nakladatelsví technické literatury s. [5] Czudek, S. a jiní.: Simulation of carbonization process in laboratory condition, Karbo, 2001, roc. XLVI, c. 12, ISSN , s