劉智江

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

1 前言

八鋼1#焦?fàn)t為55孔AG60-06F型頂裝焦?fàn)t，于2007年11月投產(chǎn)運(yùn)行。歷經(jīng)十余年的生產(chǎn)運(yùn)行，長(zhǎng)期開(kāi)關(guān)爐門、裝煤出焦等操作造成冷熱激變、爐體膨脹，推焦時(shí)機(jī)械的擠壓、摩擦作用以及煤氣中有害物質(zhì)的侵蝕影響，焦?fàn)t砌體逐漸損壞，存在爐墻裂縫、麻面剝蝕及串漏嚴(yán)重等問(wèn)題。造成1#焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)溫度控制、調(diào)節(jié)效果很不理想，爐溫均勻性變差，影響焦?fàn)t正常生產(chǎn)。為此，在做好焦?fàn)t砌體修補(bǔ)，減少爐體串漏影響的同時(shí)，通過(guò)加強(qiáng)焦?fàn)t爐溫調(diào)節(jié)工作，改進(jìn)調(diào)溫方法，滿足了1#焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)加熱的需求，保證了焦?fàn)t生產(chǎn)的正常運(yùn)行。。

2 焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)常用調(diào)溫方法簡(jiǎn)述

焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)包括：煤氣管道設(shè)備、煙道、蓄熱室、斜道、燃燒室、廢氣開(kāi)閉器、煙囪等。焦?fàn)t調(diào)溫就是合理調(diào)節(jié)焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)的吸壓力，使各炭化室的焦餅在規(guī)定的結(jié)焦時(shí)間內(nèi)沿長(zhǎng)向和高向同時(shí)均勻成熟，生產(chǎn)出質(zhì)量良好的焦炭和化產(chǎn)品，并降低焦?fàn)t燃耗、延長(zhǎng)爐體壽命。

2.1 焦?fàn)t溫度的調(diào)節(jié)

煉焦過(guò)程所需的熱量，是由煤氣和空氣分別進(jìn)入燃燒室各火道，依靠分子擴(kuò)散作用，邊混合、邊燃燒而提供的。滿足焦?fàn)t正常加熱，需建立合理的加熱制度，爐溫調(diào)節(jié)就是根據(jù)焦?fàn)t加熱制度調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)的吸、壓力，使各燃燒室的煤氣量、空氣量均勻分配，使燃燒系統(tǒng)各點(diǎn)壓力分布合理，以達(dá)到各燃燒室的溫度均勻一致、炭化室內(nèi)焦炭均勻成熟的目的。焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)布置如圖1所示。

圖1 焦?fàn)t加熱系統(tǒng)示意圖

焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)的氣體流程：

2.2 常規(guī)焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)的調(diào)溫方法

焦?fàn)t在總供熱穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，要求對(duì)每個(gè)燃燒室供給相同的熱量，才能保證各燃燒室的溫度達(dá)到均勻一致。

2.2.1 各燃燒室煤氣量的調(diào)節(jié)

焦?fàn)t加熱用的焦?fàn)t煤氣通過(guò)煤氣主管的壓力來(lái)輸送，進(jìn)入各燃燒室的煤氣量是用所對(duì)應(yīng)的安裝在煤氣分管上的孔板來(lái)控制。供給每個(gè)燃燒室各火道的。

煤氣量是由安裝在煤氣分管內(nèi)的小孔板來(lái)控制。

煤氣通道的阻力會(huì)影響進(jìn)入各燃燒室的煤氣量，理論上只有這些阻力相同時(shí)，孔板尺寸的合理排列才能使各燃燒室煤氣量一致。

2.2.2 各燃燒室空氣量均勻性的調(diào)節(jié)

供給各個(gè)燃燒室燃燒加熱所需的空氣是通過(guò)焦?fàn)t煙囪吸力，由廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入。進(jìn)入焦?fàn)t的空氣量由廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)口開(kāi)度和機(jī)、焦側(cè)分煙道吸力來(lái)控制。進(jìn)入各燃燒室空氣量用蓄熱室頂部吸力來(lái)調(diào)節(jié)，蓄熱室頂部上升與下降氣流的壓差代表著氣體流通量，通過(guò)調(diào)節(jié)蓄熱室頂部吸力使空氣量均勻分配到各燃燒室火道。

常用的蓄熱室頂部吸力的調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)所有廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)口開(kāi)口尺寸一致（邊爐除外），調(diào)節(jié)廢氣盤(pán)翻板的開(kāi)度，使各個(gè)蓄熱室頂部上升和下降氣流壓力差一致，將機(jī)、焦側(cè)分煙道吸力控制在合理范圍，使看火孔壓力基本一致、燃燒后廢氣的空氣過(guò)剩系數(shù)合格，爐溫均勻。

3 常用的調(diào)溫方法不能滿足1#焦?fàn)t的需要

焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)內(nèi)氣體流動(dòng)十分復(fù)雜，氣流時(shí)而呈垂直方向流動(dòng)，時(shí)而呈水平方向流動(dòng)，有時(shí)上升，有時(shí)下降，在焦?fàn)t爐況良好、氣流通道阻力變化小的情況下，常用的爐溫調(diào)節(jié)方法可以滿足焦?fàn)t加熱的需要。但隨著焦?fàn)t爐齡的延長(zhǎng)、爐況變差，串漏狀況的日益嚴(yán)重，燃燒系統(tǒng)各部位阻力變差，這些因素破壞了正常的加熱制度，使?fàn)t溫調(diào)節(jié)愈加困難，各爐溫控制系數(shù)變差。八鋼1#焦?fàn)t采用常規(guī)的調(diào)溫方法，直行溫度、橫排溫度、爐頭溫度的系數(shù)（基本低于0.85），與同行業(yè)焦?fàn)t相比明顯偏低。表1是2017年3～12月，八鋼1#焦?fàn)t運(yùn)用常規(guī)調(diào)溫方法的爐溫系數(shù)數(shù)據(jù)和空氣過(guò)剩系數(shù)的統(tǒng)計(jì)。

表1 1#焦?fàn)t2017年3～12月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

從表1數(shù)據(jù)看，1#焦?fàn)t的各項(xiàng)溫度系數(shù)遠(yuǎn)未達(dá)到0.9的基本水平，直行溫度、橫排溫度、爐頭溫度的均勻性較差，不能滿足焦炭均勻成熟的要求。另外，空氣過(guò)剩系數(shù)超出了1.15～1.30的技術(shù)控制范圍，說(shuō)明空燃比不合理，熱效率偏低。

4 1#焦?fàn)t指標(biāo)較差原因分析

4.1 焦?fàn)t砌體串漏的影響

焦?fàn)t經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行會(huì)發(fā)生砌體串漏問(wèn)題，常見(jiàn)的串漏部位如蓄熱室封墻、廢氣盤(pán)兩叉部承插口、磚煤氣道、燃燒室爐墻和廢氣砣面不嚴(yán)密等。這些串漏惡化到一定程度會(huì)影響常規(guī)調(diào)溫方式下的爐溫調(diào)節(jié)效果，表現(xiàn)為當(dāng)各廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)口開(kāi)口尺寸一致和各蓄熱室的頂部吸力調(diào)節(jié)相同的情況下，進(jìn)入各個(gè)燃燒室的空氣量差異較大，影響到部分燃燒室燃燒效果，造成爐溫不均勻，看火孔壓力和空氣過(guò)剩系數(shù)超出控制范圍，增加了焦?fàn)t燃耗。

4.2 蓄熱室阻力的影響

由于蓄熱室頂部串漏產(chǎn)生的下串火造成的蓄熱室經(jīng)常性高溫，1#焦?fàn)t各蓄熱室的格子磚存在不同程度的蠕變問(wèn)題，各個(gè)蓄熱室阻力差別較大。依據(jù)蓄熱室上升氣流公式，在熱浮力基本一致時(shí)，將各個(gè)蓄熱室頂部吸力都調(diào)節(jié)在相同范圍內(nèi)時(shí)，則各個(gè)蓄熱室廢氣盤(pán)的調(diào)節(jié)翻板開(kāi)度差異較大，造成所對(duì)應(yīng)的燃燒室進(jìn)入的空氣量差別較大，導(dǎo)致焦?fàn)t直行溫度不均勻，看火孔壓力和空氣過(guò)剩系數(shù)的合格率降低。

4.3 各個(gè)燃燒室之間溫度差異的影響

1#焦?fàn)t的直行溫度不達(dá)標(biāo)，各燃燒室間的同號(hào)火道溫度最大差值超過(guò)65℃，各燃燒室、蓄熱室的熱浮力不一致。另外，斜道區(qū)的阻力不同和串漏也影響燃燒系統(tǒng)溫度和壓力的穩(wěn)定控制。

5 焦?fàn)t溫度調(diào)節(jié)方法的改進(jìn)及效果

通過(guò)將各個(gè)蓄熱室頂部吸力調(diào)節(jié)一致來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)燃燒室的煤氣量、空氣量均勻分配的常用溫度調(diào)節(jié)方法，已不能滿足八鋼1#焦?fàn)t爐況差、燃燒系統(tǒng)阻力差別大的狀況下對(duì)直行溫度、橫排溫度的調(diào)節(jié)控制。從實(shí)際操作來(lái)看，以控制看火孔壓力為基準(zhǔn)來(lái)確定焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)的各點(diǎn)壓力的方法是較為準(zhǔn)確、可靠的調(diào)節(jié)手段。因此，改變現(xiàn)行常用的調(diào)溫方法，調(diào)節(jié)各個(gè)燃燒室標(biāo)準(zhǔn)火道看火孔壓力到合理控制范圍來(lái)調(diào)節(jié)與之相應(yīng)的各個(gè)蓄熱室頂部吸力，在實(shí)現(xiàn)各個(gè)燃燒室的煤氣量、空氣量均勻分配和看火孔壓力、燃燒后廢氣的空氣過(guò)剩系數(shù)合格的情況下，不追求各個(gè)蓄熱室頂部吸力、廢氣盤(pán)調(diào)節(jié)翻板開(kāi)度和進(jìn)風(fēng)口開(kāi)度一致。

5.1 調(diào)整看火孔壓力范圍

由于1#焦?fàn)t爐況較差，蓄熱室封墻不嚴(yán)密，為避免爐頭火道溫度不合格，將標(biāo)準(zhǔn)火道看火孔的壓力范圍由原來(lái)的0～5Pa調(diào)整到10～15Pa。提高標(biāo)準(zhǔn)火道看火孔壓力可以避免產(chǎn)生爐頭火道負(fù)壓而串漏吸入冷空氣，引起爐頭火道短路，造成爐頭火道低溫情況的發(fā)生。

5.2 蓄熱室頂部吸力的調(diào)節(jié)方式的改進(jìn)

通過(guò)先測(cè)量爐頂各個(gè)燃燒室標(biāo)準(zhǔn)火道的看火孔壓力，調(diào)節(jié)相對(duì)應(yīng)各個(gè)蓄熱室頂部吸力使看火孔壓力控制在合理范圍。由于燃燒系統(tǒng)內(nèi)氣體流動(dòng)較為復(fù)雜，各蓄熱室之間通過(guò)燃燒室、斜道相互關(guān)聯(lián)，即一個(gè)蓄熱室與兩個(gè)燃燒室相關(guān)聯(lián)，而一個(gè)燃燒室又與兩個(gè)蓄熱室相關(guān)聯(lián)，因此調(diào)節(jié)一個(gè)蓄熱室頂部吸力將影響相鄰2～4個(gè)蓄熱室吸力。所以，在初期每周測(cè)調(diào)不少于兩次，在各個(gè)燃燒室看火孔壓力與各個(gè)蓄熱室頂部吸力變化中找平衡，直到相互影響關(guān)系穩(wěn)定后再按正常周期進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5.3 廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)口尺寸的調(diào)節(jié)

由于1#焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)阻力差異較大，將所有廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)口開(kāi)口尺寸調(diào)節(jié)一致的方法不能滿足壓力和流量的要求。所以，根據(jù)部分燃燒室看火孔壓力、火道內(nèi)煤氣燃燒及空氣過(guò)剩系數(shù)不合格情況，對(duì)相應(yīng)蓄熱室廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)口開(kāi)口尺寸進(jìn)行調(diào)整。圖2是2018年1～10月，八鋼1#焦?fàn)t運(yùn)用改進(jìn)后的調(diào)溫方法溫度系數(shù)趨勢(shì)圖。

圖2 2018年1～10月1#焦?fàn)t溫度系數(shù)趨勢(shì)圖

采用改進(jìn)后的爐溫調(diào)節(jié)方法，經(jīng)歷了粗調(diào)到細(xì)調(diào)的過(guò)程，1#焦?fàn)t爐溫和空氣過(guò)剩系數(shù)明顯好轉(zhuǎn)，直行溫度系數(shù)（K均）、橫排溫度系數(shù)（K橫）、爐頭溫度系數(shù)（K頭）都已超過(guò)0.9，完成了各項(xiàng)爐溫系數(shù)不低于0.9的目標(biāo)值，空氣過(guò)剩系數(shù)（α）控制在1.15～1.30范圍內(nèi)。從2018年5月以來(lái)，1#焦?fàn)t沒(méi)有發(fā)生因爐溫而影響焦炭質(zhì)量的問(wèn)題。另外，焦?fàn)t的看火孔壓力逐漸穩(wěn)定合理，對(duì)焦?fàn)t燃耗和砌體的嚴(yán)密性起到了好得作用，煙囪冒煙現(xiàn)象減少。

6 結(jié)束語(yǔ)

八鋼1#焦?fàn)t改進(jìn)溫度調(diào)節(jié)方法的實(shí)踐，有利于焦?fàn)t的生產(chǎn)順行。

（1）采取以看火孔壓力為基準(zhǔn)來(lái)調(diào)節(jié)蓄熱室頂部吸力方法后，焦?fàn)t加熱制度已基本滿足焦?fàn)t有效控制溫度的需求，全爐溫度均勻性逐步改善提高，空氣過(guò)剩系數(shù)趨于合理。

（2）提高看火孔壓力對(duì)焦?fàn)t爐頂散熱影響不大，但可以有效提高爐頭火道溫度和橫排溫度系數(shù)。

（3）對(duì)部分廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)口開(kāi)度根據(jù)看火孔壓力和煤氣燃燒情況進(jìn)行調(diào)整，更有利于爐溫調(diào)控。

針對(duì)老齡化焦?fàn)t存在爐墻變形、剝蝕及串漏嚴(yán)重等問(wèn)題，通過(guò)加強(qiáng)焦?fàn)t維護(hù)工作和改善爐溫調(diào)節(jié)手段可以使老裝備繼續(xù)產(chǎn)生效益。