張媛媛 ，邊子峰 ，朱慶廟 ，梁波 ，陳艷偉

(1.中冶北方工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山114051；2.鞍鋼股份有限公司煉焦總廠(chǎng)，遼寧 鞍山114021)

由于焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，焦?fàn)t爐頭位置表面積大，散熱較快，同時(shí)受到摘爐門(mén)、推焦、裝煤過(guò)程冷空氣的影響，使?fàn)t頭溫度低且波動(dòng)較大，尤其是結(jié)焦時(shí)間偏長(zhǎng)的情況下更加明顯，因此容易出現(xiàn)生焦，導(dǎo)致推焦困難。干熄焦時(shí)易粘罐，甚至爐墻產(chǎn)生裂縫、剝蝕、變形，加速爐體損壞，縮短爐體壽命。爐頭溫度低帶來(lái)以下3個(gè)方面問(wèn)題：①焦炭中爐頭焦多，黑頭焦塊大、強(qiáng)度低，影響高爐順行；②爐頭焦成熟不好，極易粘焦罐，影響干熄焦生產(chǎn)；③ 為了提高爐頭溫度，人為地增加焦?fàn)t煤氣自用量，增加生產(chǎn)成本［1］。因此如何快速提高焦?fàn)t爐頭溫度達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求，在煉焦生產(chǎn)中具有十分重要的意義。

本文以鞍鋼股份有限公司煉焦總廠(chǎng)新建的1套二級(jí)7 m焦?fàn)t為例，立足于新型的7 m焦?fàn)t與傳統(tǒng)6 m焦?fàn)t的不同點(diǎn)，進(jìn)行了相關(guān)焦?fàn)t爐頭溫度的提升、穩(wěn)定等相關(guān)分析研究工作，提出了提高7 m焦?fàn)t爐頭溫度的改進(jìn)措施，以期達(dá)到較好的生產(chǎn)運(yùn)行水平。

1 焦?fàn)t爐頭溫度低的原因分析

7 m焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)6 m焦?fàn)t有所不同，以鞍鋼股份有限公司煉焦總廠(chǎng)新建的一套二級(jí)7 m焦?fàn)t為例，設(shè)有34個(gè)立火道、蓄熱室分格、實(shí)行分段式加熱、篦子磚可調(diào)等結(jié)構(gòu)。開(kāi)工初期爐頭溫度和爐頭溫度系數(shù)均較低，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)了阻力。

1.1 7 m焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)的影響

7 m焦?fàn)t的燃燒室較高，高度為5 830 mm，而且爐頭第1、34火道未設(shè)分段加熱形式，導(dǎo)致高向加熱不均勻，不利于爐頭加熱，因此會(huì)造成爐頭溫度過(guò)低。

1.2 氣體串漏因素的影響

由于蓄熱室風(fēng)墻和小煙道單叉不嚴(yán)密，在加熱過(guò)程中會(huì)有一部分冷空氣進(jìn)入蓄熱室，這些氣體無(wú)論上升還是下降，氣流都會(huì)使蓄熱室爐頭部位溫度下降，它在蓄熱室內(nèi)與煤氣混合燃燒產(chǎn)生廢氣，廢氣沿蓄熱室爐頭部位進(jìn)入立火道，使煤氣的發(fā)熱值降低，從而降低爐頭溫度。當(dāng)斜道正面不嚴(yán)密時(shí)，空氣漏入斜道與煤氣混合燃燒時(shí)也將造成爐頭溫度降低。

1.3 推焦因素的影響

新型7 m焦?fàn)t采用2-1推焦串序，2-1推焦串序推焦時(shí)，與推焦?fàn)t室相鄰的2個(gè)爐室恰好是結(jié)焦中期，對(duì)抵抗推焦時(shí)的推焦壓力有利，溫度均勻性好，機(jī)械操作緊湊，空行行程小，但粗煤氣沿集氣管全長(zhǎng)方向分布不均勻，要求機(jī)械操作水平較高，由于爐門(mén)相隔太近，在推焦時(shí)易造成溫度波動(dòng)過(guò)大，使?fàn)t頭溫度降低。

1.4 焦?fàn)t投入使用時(shí)間短因素的影響

焦?fàn)t處于設(shè)備開(kāi)工初期，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)推焦晚點(diǎn)等影響生產(chǎn)的現(xiàn)象；有爐體維護(hù)缺陷沒(méi)有完全整改完，存在爐體保溫差的缺陷，由于頻繁倒換煤氣種類(lèi)、處理煤氣系統(tǒng)遺留缺陷等工作影響，正常的加熱制度調(diào)整工作進(jìn)行較慢；混合煤氣加熱使用的輔助加熱系統(tǒng)沒(méi)有及時(shí)投入使用，均會(huì)造成爐頭溫度下降。

2 焦?fàn)t爐頭溫度低的改進(jìn)措施

2.1 加強(qiáng)操作管理

（1）嚴(yán)格按推焦操作規(guī)程進(jìn)行推焦操作

要求炭化室自開(kāi)爐門(mén)到關(guān)爐門(mén)的敞開(kāi)時(shí)間不超過(guò)7 min；焦餅推出到裝煤開(kāi)始的空爐時(shí)間不超過(guò)8 min；燒空爐時(shí)間不應(yīng)超過(guò)15 min；打開(kāi)爐門(mén)后10 min，不出爐必須重新對(duì)爐門(mén)；嚴(yán)格操作，減少與冷空氣的接觸時(shí)間，達(dá)到降低溫差的變化幅度需要，以減少爐墻產(chǎn)生裂紋和引起炭化室墻磚間石墨的損壞，從而達(dá)到保護(hù)爐頭的目的，并保證K2系數(shù)，避免爐溫波動(dòng)。

（2）優(yōu)化集氣管壓力調(diào)節(jié)

針對(duì)新型7 m焦?fàn)t采用不設(shè)置π形管的3段集氣管、2-1推焦串序、吸氣管不設(shè)置調(diào)節(jié)手閥的特點(diǎn)，造成集氣管壓力波動(dòng)大，采取以下方式保持穩(wěn)定集氣管壓力和炭化室壓力。

首先，采用優(yōu)化集氣管壓力軟件和優(yōu)化集氣管壓力，使集氣管壓力調(diào)節(jié)由原來(lái)的“反饋調(diào)節(jié)”變?yōu)椤扒梆佌{(diào)節(jié)”，裝煤前相應(yīng)吸氣管翻板提前增加開(kāi)度，緩解集氣管壓力波動(dòng)。圖1為原PID調(diào)節(jié)集氣管壓力曲線(xiàn)，圖2為調(diào)優(yōu)控制集氣管壓力曲線(xiàn)。

其次，在回收車(chē)間吸力范圍合適基礎(chǔ)上及時(shí)根據(jù)集氣管壓力與吸氣管翻板開(kāi)度調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)吸力，保證集氣管壓力穩(wěn)定。最后，編排推焦計(jì)劃時(shí)，每段10爐，2座焦?fàn)t交替進(jìn)行生產(chǎn)，穩(wěn)定各段集氣管內(nèi)煤氣發(fā)生量。

（3）加強(qiáng)高、低壓氨水的管理

利用高壓氨水噴灑進(jìn)行無(wú)煙裝煤時(shí)，裝完煤后由中控工及時(shí)關(guān)閉三通球閥，避免造成炭化室吸力太大，損壞爐體，降低爐頭溫度；嚴(yán)格執(zhí)行檢查制度，中控工時(shí)刻關(guān)注高壓氨水壓力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)通知回收車(chē)間或上升管工檢查噴灑情況。防止高、低壓氨水出現(xiàn)泄漏。

（4）加強(qiáng)上升管水封管理，定期對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查，檢查水封槽清掃、橋管清掃，避免水流到炭化室內(nèi)，造成爐頭磚腐蝕。

2.2 優(yōu)化密封措施

（1）對(duì)蓄熱室封墻、斜道正面進(jìn)行抹補(bǔ)，防止煤氣竄漏，并提高煤氣和空氣的預(yù)熱溫度，從而提高爐頭溫度。斜道正面處理前、后照片如圖3所示。

（2）將小煙道的廢氣盤(pán)接口處的石棉繩全部取出，取沾有玻璃油的石棉繩重新填塞，填塞后勾縫抹補(bǔ)。這樣不僅消滅了小煙道內(nèi)部著火，使小煙道溫度降低，而且提高了爐頭溫度。

（3）對(duì)爐頂爐頭磚縫灌漿。通過(guò)爐頂磚縫灌漿可填充裂縫，提高爐頂?shù)膰?yán)密性，減少熱量散失，達(dá)到保溫、提高爐頭溫度的作用。

2.3 調(diào)整廢氣盤(pán)吸力

由于新型7 m焦?fàn)t采用蓄熱室分格結(jié)構(gòu)，無(wú)法測(cè)量蓄熱室頂部吸力，因此，以廢氣盤(pán)吸力測(cè)量代替蓄熱室頂部吸力的測(cè)量。通過(guò)對(duì)廢氣盤(pán)吸力的測(cè)量與調(diào)節(jié)，使得廢氣在煤氣與空氣蓄熱室下降量達(dá)到合理。

2.4 調(diào)節(jié)可調(diào)篦子磚

新型7 m焦?fàn)t小煙道上部有篦子磚，篦子磚上有調(diào)節(jié)磚，開(kāi)工前預(yù)置的調(diào)節(jié)磚數(shù)量不合適，根據(jù)橫排溫度、爐頭溫度需要逐步調(diào)節(jié)每個(gè)蓄熱室篦子磚的數(shù)量，使橫排溫度合理、焦炭橫向均勻成熟。例如2013年1月份，通過(guò)瓦工蓄熱室封墻抹補(bǔ)、單叉抹補(bǔ)、斜道正面抹補(bǔ)后2#爐1#燃燒室第1、2、3、4、5、6、29、30、31、32、33、34 火道溫度較低，爐頭溫度在1 100℃左右。

調(diào)火班對(duì) 2#爐 1#燃燒室第 1、2、3、4、5、6、29、30、31、32、33、34 火道對(duì)應(yīng)的第 1、2、3、15、16、17格篦子磚上調(diào)節(jié)磚數(shù)量進(jìn)行調(diào)整后橫排溫度、爐頭溫度都明顯提高。2#爐1#燃燒室部分立火道調(diào)節(jié)前后溫度溫度見(jiàn)表1。

表1 2#爐1#燃燒室部分立火道調(diào)節(jié)前后溫度

2.5 建立爐頭輔助加熱系統(tǒng)

焦?fàn)t采用高爐煤氣系統(tǒng)加熱時(shí)，由于爐體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，爐頭部分不設(shè)置分段加熱，不利于爐頭溫度的調(diào)節(jié)。針對(duì)此情況，7 m焦?fàn)t增設(shè)1套輔助加熱系統(tǒng)，如圖4所示。

輔助加熱系統(tǒng)使用焦?fàn)t煤氣加熱。當(dāng)采用高爐煤氣加熱時(shí)，任一爐頭溫度偏低時(shí)，則可通過(guò)打開(kāi)本號(hào)焦?fàn)t煤氣輔助加熱支管來(lái)進(jìn)行供熱，不影響整個(gè)爐頭的加熱狀況，從而達(dá)到提高爐頭溫度和爐頭溫度系數(shù)的目的。

3 改進(jìn)焦?fàn)t爐頭溫度的效果

3.1 爐頭溫度和爐頭溫度系數(shù)改善情況

通過(guò)以上改進(jìn)措施，爐頭溫度和爐頭溫度系數(shù)改善情況具體見(jiàn)表2所示。2013年4月受煉鐵休風(fēng)影響，高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣壓力波動(dòng)較大，影響加熱制度；2013年9月、12月受煉鐵休風(fēng)影響，2#爐被迫轉(zhuǎn)換煤氣種類(lèi)，1#爐、2#爐推焦串序發(fā)生變化，影響全爐加熱制度。

由表2可以看出，通過(guò)以上改進(jìn)措施，從2012年9月起，焦?fàn)t爐頭溫度和焦?fàn)t爐頭溫度系數(shù)逐漸得到了顯著提高，達(dá)到了生產(chǎn)運(yùn)行的要求。

表2 爐頭溫度與爐頭溫度系數(shù)

3.2 爐頭溫度改進(jìn)取得的經(jīng)濟(jì)效益

爐頭溫度改進(jìn)后，每年可實(shí)現(xiàn)降本增效54萬(wàn)元，具體情況如下：

（1）爐頭系數(shù)得到提高，爐頭生焦明顯減少，焦炭成熟均勻，避免粘焦罐，減少襯板使用量，每年可以降低備件費(fèi)30萬(wàn)元。

（2）以每月避免由于爐頭溫度低干熄轉(zhuǎn)濕熄10爐，全年減少濕熄焦為：

增加蒸汽產(chǎn)量為：

增加效益為：

式中，30.8為單爐產(chǎn)焦量，t；0.54為干熄每噸紅焦產(chǎn)生的蒸汽量，t/t；2.82為每噸干熄焦蒸汽產(chǎn)生的熱量，GJ/t；42 為每吉焦的蒸汽價(jià)格，元/GJ。

因此，實(shí)際降本增效為：30+24=54萬(wàn)元。

（3）爐頭溫度改進(jìn)取得的其它效果。避免處理粘焦罐導(dǎo)致推焦晚點(diǎn)、人工處理底閘門(mén)夾焦時(shí)出現(xiàn)的人身傷害事故；有助于提高焦?fàn)t爐體的壽命。

4 結(jié)論

針對(duì)鞍鋼股份有限公司煉焦總廠(chǎng)2座7 m焦?fàn)t爐頭溫度較低的情況，通過(guò)比較7 m焦?fàn)t與傳統(tǒng)6 m焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了造成7 m焦?fàn)t爐頭溫度偏低的原因，提出了提高7 m焦?fàn)t爐頭溫度的有效措施并進(jìn)行了生產(chǎn)應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果顯示，提高爐頭溫度的方法取得了顯著成效，7 m焦?fàn)t爐頭溫度和爐頭溫度系數(shù)得到了大幅度提高，達(dá)到了生產(chǎn)運(yùn)行的要求；每年可為企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效54萬(wàn)元；有助于實(shí)現(xiàn)高爐的長(zhǎng)壽化、避免了由于爐頭溫度過(guò)低所產(chǎn)生的粘焦罐現(xiàn)象以及處理此項(xiàng)工作所造成的人身傷害事故。

［1］ 姚昭章，鄭明東.煉焦學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社.2005.