老齡化焦?fàn)t煤調(diào)濕工況運行適應(yīng)性改進

蔣 玄,屈克林

(馬鋼股份公司煉焦總廠 安徽馬鞍山 243000)

馬鋼煉焦總廠5#6#焦?fàn)t爐組自上世紀(jì)90年代初投產(chǎn)至今已20多年。其中5#焦?fàn)t是國內(nèi)6 m焦?fàn)t自主設(shè)計的第一版，由于技術(shù)消化的局限性，在爐體設(shè)計和耐火材料標(biāo)準(zhǔn)使用上存在缺陷。自2011年7月份開始后的三年時間內(nèi)，5#6#焦?fàn)t煤調(diào)濕工況試驗運行已累計進行了12次，每次運行焦?fàn)t系統(tǒng)運行工況都呈現(xiàn)不同的特點。經(jīng)過各次不同工況的試驗運行，焦?fàn)t爐況劣化呈現(xiàn)新的趨勢，主要表現(xiàn)在硅磚斷裂，爐墻剝蝕、通洞頻繁，蓄熱室和加熱系統(tǒng)嚴重堵塞，焦?fàn)t推焦電流逐年加劇上升等特點。

1 煤調(diào)濕工況運行對焦?fàn)t的影響

1.1 焦?fàn)t推焦電流變化

焦?fàn)t煤調(diào)濕運行期間，焦?fàn)t平均推焦電流明顯隨著裝爐煤水分的降低而升高(見表1)，尤其是調(diào)濕煤中混捏焦油后，焦?fàn)t平均推焦電流顯著上升。從歷次煤調(diào)濕試驗運行效果看，煤調(diào)濕運行期間焦?fàn)t爐墻石墨以及荒煤氣通道石墨掛料生長迅速，爐墻石墨的過快生長，導(dǎo)致推焦大電流、二次焦以及難推焦發(fā)生頻次增加。

表1 煤調(diào)濕運行水分和推焦電流關(guān)系

圖1 裝爐煤水分和平均推焦電流相關(guān)性

在穩(wěn)定配合煤水分運行期間，焦?fàn)t平均推焦電流總體平穩(wěn)，但在往配合煤中摻混焦油時，焦?fàn)t推焦電流會明顯上升，焦?fàn)t平均推焦電流和裝爐煤水分之間出現(xiàn)良好的線性相關(guān)性。

根據(jù)5#6#焦?fàn)t歷年平均推焦電流歷史數(shù)據(jù)，對比2011年-2014年煤調(diào)濕運行工況，對焦?fàn)t平均推焦電流進行趨勢分析，主要分煤調(diào)濕運行前和煤調(diào)濕運行后兩個階段進行線性相關(guān)性對比。具體歷史數(shù)據(jù)如下：干煤運行后焦?fàn)t平均推焦電流增加速度分別是煤調(diào)濕運行之前的3.08倍和2.14倍(見表2)。

時間2006-20112011-20145#焦?fàn)ty=5x+176y=15.4x+1896#焦?fàn)ty=6.6x+154y=14.1x+178

備注：y：平均推焦電流；x：年限

1.2 焦?fàn)t無組織排放增多

焦?fàn)t煤調(diào)濕運行工況下裝煤初期炭化室底部壓力達到2000 Pa(見圖3)；裝煤過程中爐頂跑煙冒火嚴重；裝煤車除塵管道溫度高(約600 ℃)；機方爐門刀邊和上橫頭燒損嚴重；爐墻串漏和煙囪冒黑煙發(fā)生頻次高。少量配入焦油混捏能有效改善爐門跑煙冒火以及裝煤除塵效果，但很多程度上增加了推焦大電流以及爐墻通洞發(fā)生頻次。干煤運行期間，由于粉塵發(fā)生量增加，裝煤除塵風(fēng)機運行負荷相應(yīng)增加。

1.3 焦?fàn)t熱工狀況改變

根據(jù)煤調(diào)濕實際運行情況，煤調(diào)濕煤水分每降1%，標(biāo)準(zhǔn)溫度下調(diào)5℃。實際爐溫會在制定的標(biāo)準(zhǔn)溫度上下浮動較大，當(dāng)干煤裝入前期，焦?fàn)t溫度由于熱慣性往往會出現(xiàn)溫度偏高情況。煤的水分下降較快溫度來不及調(diào)節(jié)時，可以通過縮短結(jié)焦時間的方法做適當(dāng)調(diào)整，具體方式是以水分每降低1%結(jié)焦時間縮短10 min為原則縮短結(jié)焦時間來進行過渡。當(dāng)焦?fàn)t干煤水分溫度在7.8±0.3%時，焦?fàn)t參考高爐煤氣流量為48000 m3/h。

1.4 石墨生長加劇

配合煤水分下降后，裝煤和結(jié)焦過程中細顆粒的煤粉伴隨荒煤氣往外逸散，在結(jié)焦過程中，隨著焦?fàn)t煤氣的發(fā)生、熱解、聚合，大分子物質(zhì)在高溫狀態(tài)下容易附著在爐墻及荒煤氣通道等部位，隨著爐頂空間溫度的上升、煤氣在頂部空間停留時間的延長、配合煤揮發(fā)分的上升以及結(jié)焦時間的延長等影響，石墨生長加快。焦?fàn)t在生產(chǎn)過程中，氣流工況發(fā)生變化外，還存在本身焦?fàn)t爐墻老化問題，尤其是焦?fàn)t在煤調(diào)濕工況運行下，焦?fàn)t爐頂空間石墨生長非常迅速。石墨的主要分布位置主要集中在炭化室爐頂空間部位、機焦側(cè)爐頭墻面、炭化室爐墻2 m-4 m中部墻面、上升管直管和橋管彎頭等部位，其中以第1至3道裝煤口周圍炭化室頂部空間石墨最為嚴重，平均厚度在80 mm-200 mm之間。石墨主要呈現(xiàn)分層片狀結(jié)構(gòu)的特點，受低壓氨水噴灑降溫影響，石墨分層(參見圖4)特點尤其以橋管內(nèi)部較為明顯，煤調(diào)濕運行期間上升管內(nèi)部能明顯觀察出每個結(jié)焦周期的石墨生長后度。

2 老齡化焦?fàn)t煤調(diào)濕工況運行改進

2.1 裝爐煤配比調(diào)整

焦?fàn)t采用干煤運行期間，需要采用收縮性較好的配合煤，確保較高的焦餅收縮率，同時減少配入配合煤中小于0.5 mm的粒級比例[1]。從歷次運行情況分析(表3)，當(dāng)焦餅收縮率低于4%時，焦?fàn)t推焦電流會急劇上升，當(dāng)焦餅收縮率大于4.5%時，焦?fàn)t推焦電流會趨于平穩(wěn)。

表3 煤調(diào)濕運行期間配煤參數(shù)記錄

續(xù)表3

檢驗日期Mad/%Mt/%Ad/%Vdaf/%細度Y/mmGX/mm焦餅收縮率5#電流6#電流2014/7/50.33109.5128.42791683454.72282112014/7/120.539.49.6727.5274.316.58438.54.52302052015/2/20.5710.69.4628.575.2168535.54.3240221

由上圖5可見，焦餅收縮率在4.5%左右為一個界限，當(dāng)收縮率低于4.5%時，焦?fàn)t推焦電流數(shù)據(jù)離散情況加大，反映在焦?fàn)t生產(chǎn)中就是生產(chǎn)穩(wěn)定性變差。

2.2 裝爐煤水分控制

經(jīng)過前期多次CMC運行，大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗已經(jīng)表面配合煤水分波動將直接影響焦?fàn)t推焦電流(見表1)。當(dāng)煤調(diào)濕水分在7.5%左右運行一段時間后，5#焦?fàn)t生產(chǎn)組織情況明顯惡化，焦?fàn)t開始出現(xiàn)二次焦、難推焦情況，爐況相對較好的6#焦?fàn)t運行情況相對平穩(wěn)。

裝爐煤水分低于8.5%后連續(xù)運行超過兩周后，因為爐墻石墨的加厚，推焦電流會在出現(xiàn)明顯的上升趨勢。裝爐煤水分溫度在8.5±0.5%范圍時，6#焦?fàn)t具備長期運行條件，5#焦?fàn)t因爐體硅磚破損，仍然不具備長時間運行條件。

2.3 爐頂石墨處理

對正常裝煤爐號和大電流控煤爐號均需要保持穩(wěn)定的裝煤量，將爐頂空間穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)，避免穩(wěn)定出現(xiàn)較大波動，控制石墨生長條件。對于老齡化焦?fàn)t，還需要有針對性的對部分炭化室進行燒空爐以及空壓密封處理，加強上升管和橋管的內(nèi)部清掃，讓生產(chǎn)組織進入良性循環(huán)。對推焦車石墨刮刀進行定期更換，將石墨刮刀加寬加厚，并采用耐熱鋼代替普通碳鋼。利用壓縮空氣在推焦過程中對炭化室頂部進行吹掃，推焦期間和后退過程中石墨吹掃自動啟動，確保炭化室每個結(jié)焦周期都能進行一次壓縮空氣吹掃，有效改善爐頂石墨狀況。

3 結(jié)論

老齡化焦?fàn)t在煤調(diào)濕工況運行下，加劇了焦?fàn)t爐體的老化趨勢。

老齡化焦?fàn)t煤調(diào)濕工況運行期間，受制于焦?fàn)t爐體狀況影響，裝爐煤水分在8.5±0.5%范圍內(nèi)時，通過改善裝爐煤性質(zhì)，將焦餅收縮率控制在4.5%以上時，焦?fàn)t具備穩(wěn)定運行的條件。

煤調(diào)濕工況下焦?fàn)t爐墻和荒煤氣通道石墨生長速度明顯加快，通過改進推焦桿石墨刮刀以及運用推焦桿頭石墨壓縮空氣吹掃等措施，能夠有效緩解焦?fàn)t煤調(diào)濕運行期間推焦大電流狀況。