八鋼6m焦?fàn)t低負(fù)荷生產(chǎn)的加熱控制

劉智江

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司焦化分廠）

八鋼6m焦?fàn)t低負(fù)荷生產(chǎn)的加熱控制

劉智江

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司焦化分廠）

文章介紹了八鋼6m焦?fàn)t長結(jié)焦時(shí)間下的熱工管理實(shí)踐。通過合理編排出爐計(jì)劃，加強(qiáng)焦?fàn)t爐體的維護(hù)，確定不同周轉(zhuǎn)時(shí)間下的標(biāo)準(zhǔn)溫度，采取調(diào)整爐頭、橫排、直行溫度等加熱制度措施。實(shí)現(xiàn)了長結(jié)焦時(shí)間較低標(biāo)準(zhǔn)溫度下各項(xiàng)熱工技術(shù)指標(biāo)有保障的生產(chǎn)模式。

焦?fàn)t；結(jié)焦時(shí)間；加熱制度；爐頭溫度

1　前言

2015年下半年受鋼材市場需求的影響，八鋼公司調(diào)低了鋼鐵產(chǎn)能，焦?fàn)t減產(chǎn)。焦?fàn)t減產(chǎn)的主要方式是在2015年10月至2016年2月連續(xù)降低焦炭產(chǎn)量，結(jié)焦時(shí)間（周轉(zhuǎn)時(shí)間）由20小時(shí)相繼變更為24小時(shí)、28小時(shí)、32小時(shí)、36小時(shí)、42小時(shí)、46小時(shí)。短期內(nèi)大幅度延長結(jié)焦時(shí)間，這在八鋼焦化的歷史上從未遇到過。橫排溫度曲線難以調(diào)控，機(jī)焦兩端靠近爐頭附近6個(gè)火道溫度下降比較嚴(yán)重，爐頭溫度降至950℃以下，不利于焦炭均勻成熟和造成焦?fàn)t損壞。文章介紹了八鋼6m焦?fàn)t在長結(jié)焦時(shí)間情況下爐溫管理與焦?fàn)t爐體的維護(hù)管理實(shí)踐。

2　焦?fàn)t延長結(jié)焦時(shí)間的情況

八鋼6m焦?fàn)t設(shè)計(jì)結(jié)焦時(shí)間19小時(shí)，當(dāng)結(jié)焦時(shí)間大于22小時(shí)的低負(fù)荷生產(chǎn)，稱為延長結(jié)焦時(shí)間狀態(tài)下的生產(chǎn)。在此階段，生產(chǎn)工藝的主要特點(diǎn)是焦炭成熟后仍在炭化室中停留一段時(shí)間，然后出焦。結(jié)焦時(shí)間愈長，焦炭成熟后在炭化室中停留的時(shí)間愈長。因此，在工藝管理上就帶來一些不同于正常結(jié)焦時(shí)間階段的特點(diǎn)。

大型焦?fàn)t的生產(chǎn)能力低于設(shè)計(jì)能力的10%以上維持低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，平均溫度一般保持在1200℃。但是，由于炭化室中的石墨已燒掉，荒煤氣的漏失量增加，橫排溫度曲線呈現(xiàn)“饅頭”狀，爐頭低溫，對(duì)焦?fàn)t正常生產(chǎn)造成負(fù)面影響。延長結(jié)焦時(shí)間或停產(chǎn)保溫時(shí)，如果處理得好，焦炭質(zhì)量和焦?fàn)t壽命可以基本不受影響。

3　焦?fàn)t溫度管理

結(jié)焦時(shí)間延長后對(duì)橫排溫度、直行溫度、爐頭溫度均有很大影響。橫排溫度曲線的走向逐漸變形，直行溫度均勻性變差，邊火道溫度急劇下降。焦?fàn)t要保證正常加熱，則需建立合理的溫度制度、壓力制度與

聯(lián)系人：劉智江，男，50歲，大學(xué)本科，工程師，烏魯木齊（830022）寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司焦化分廠

E-Mail:Liuzj@bygt.com.cn煤氣流量和空氣量的供給等。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（立火道）的煤氣量、空氣量均勻分配并保證燃燒系統(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。

3.1推焦計(jì)劃的制定

焦?fàn)t結(jié)焦時(shí)間延長后，單位時(shí)間內(nèi)煤氣發(fā)生量減少，集氣槽壓力波動(dòng)大，造成燃燒室溫度波動(dòng)。為減小各燃燒室之間溫度波幅，適應(yīng)全爐加熱溫度均勻性的需要，要合理制定推焦計(jì)劃。推焦計(jì)劃制定的要求：每爐操作時(shí)間不宜過長，以免損壞爐體嚴(yán)密。應(yīng)均勻出焦，使煤氣發(fā)生均勻，便于集氣管壓力保持穩(wěn)定。2×55孔焦?fàn)t不同結(jié)焦時(shí)間下的推焦檢修段劃分見表1。

表1　2×55孔焦?fàn)t不同結(jié)焦時(shí)間下的推焦檢修段

3.2標(biāo)準(zhǔn)溫度制定

結(jié)焦時(shí)間延長，在22～25h間每延長1h，標(biāo)準(zhǔn)溫度應(yīng)降低10～15℃，結(jié)焦時(shí)間延長到32h以上，爐溫基本不變，應(yīng)控制在1100℃～1150℃，爐頭溫度不低于1050℃。當(dāng)周轉(zhuǎn)時(shí)間延長時(shí)，根據(jù)測量的焦餅中心溫度分布情況，及時(shí)調(diào)整機(jī)、焦側(cè)標(biāo)溫溫度差。不同周轉(zhuǎn)時(shí)間下標(biāo)準(zhǔn)溫度控制要求見表2。

表2　不同周轉(zhuǎn)時(shí)間下標(biāo)準(zhǔn)溫度及爐頭溫度要求的制定

3.3橫排溫度和爐頭溫度的調(diào)控

結(jié)焦時(shí)間延長后，標(biāo)準(zhǔn)溫度降低，機(jī)、焦側(cè)標(biāo)溫溫度差縮小，煤氣主管壓力減小，橫排溫度受影響較大，橫排系數(shù)變差，在30h時(shí)，邊火道溫度急劇下降，橫排曲線變成“饅頭”形狀（如圖1），使用焦?fàn)t煤氣加熱焦?fàn)t，橫管內(nèi)小孔板孔徑排列是否合理，對(duì)燃燒室加熱是否均勻起著重要作用，使用高爐煤氣加熱焦?fàn)t，蓄熱室頂部吸力是否合理，對(duì)燃燒室加熱是否均勻起著重要作用。

3.3.1焦?fàn)t煤氣加熱焦?fàn)t橫管內(nèi)壓力分布

根據(jù)變量氣流基本公式，橫管內(nèi)兩端點(diǎn)壓力（P機(jī)和P焦）與支管入口處（P始）的關(guān)系：

P焦＝P始+（u焦2×ρ0/2）×（T/273）×{2－[λ×

（L焦＋L分）/3D]}，Pa(1)

P機(jī)＝P始+（u機(jī)2×ρ0/2）×（T/273）×{2－[λ×

（L機(jī)＋L分）/3D]}，Pa(2)式中：u焦、u機(jī)——由支管進(jìn)入的煤氣流向焦側(cè)和機(jī)側(cè)的初始?xì)饬魉俣?，m/s； L焦、L機(jī)——由支管入口處至焦側(cè)、機(jī)側(cè)端部的距離，mm；

P機(jī)、P焦——橫管內(nèi)機(jī)焦側(cè)兩端點(diǎn)壓力，Pa；

P始——橫管支管入口處的壓力，Pa；

D——橫管內(nèi)直徑，mm；

L分——煤氣由支管進(jìn)入橫管后分為兩股氣流阻力的當(dāng)量長度，取橫管內(nèi)直徑D的60倍，即L分＝60D，mm；

ρ0——焦?fàn)t煤氣0℃下的密度，kg/m3；

λ--摩擦阻力系數(shù)。

圖1　調(diào)節(jié)前橫排曲線

3.3.2焦?fàn)t煤氣加熱焦?fàn)t孔板排列

焦?fàn)t煤氣由下噴管進(jìn)入磚煤氣道出口壓力（相對(duì)）為0，則煤氣由橫管到磚煤氣道，即整個(gè)下噴管的阻力就是橫管內(nèi)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的壓力。根據(jù)流量和壓力對(duì)比公式可得：

dx＝d均×[（P均/Px）1/4]×[（Vx/V均）1/2](3)式中：dx——某下噴管內(nèi)孔板直徑,mm；

Px——某下噴管內(nèi)的壓力，Pa；

Vx——某下噴管內(nèi)的煤氣流量，m3/h；

V均——中部下噴管內(nèi)的煤氣流量，m3/h；

P均、d均——中部下噴管處橫管內(nèi)的壓力和下

噴管直徑。

根據(jù)測量的橫排溫度曲線，對(duì)下噴管小孔板截面積通過堵塞鐵絲的方式進(jìn)行調(diào)整。

表3　孔板直徑尺寸表mm

3.3.3高爐煤氣加熱焦?fàn)t蓄頂吸力的調(diào)節(jié)

蓄熱室頂部吸力與看火孔壓力是相關(guān)的。當(dāng)結(jié)焦時(shí)間和空氣過剩系數(shù)一定時(shí)，上升氣流蓄熱室頂部的吸力與看火孔壓力的關(guān)系式如下：

P蓄＝P看－H(ρ空－ρ)g＋△P(4)

式中：g——重力加速度，m／s2；

P看——看火孔壓力，Pa；

P蓄——蓄熱室頂部壓力，Pa；

△P——蓄熱室頂至看火孔的氣體阻力，Pa；H——蓄熱室頂至看火孔的距離，m；

ρ——蓄熱室頂至看火孔平均溫度下爐內(nèi)氣

體密度，kg／m3；

ρ空——環(huán)境溫度下空氣的密度，kg／m3。

由（4）式可知，蓄熱室頂部至看火孔之間的距離越大，燃燒室和斜道阻力越小，則上升氣流蓄熱室頂部的吸力就越大。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，當(dāng)煤氣流量減少時(shí)，同步應(yīng)減少進(jìn)入蓄熱室的空氣量，焦?fàn)t加熱系統(tǒng)應(yīng)減少蓄熱室頂部吸力。通常采取提升看火孔壓力的方式減小蓄熱室頂部吸力，保證煤氣燃燒的合理性。高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣加熱焦?fàn)t調(diào)整蓄熱室頂部吸力采取的方式有風(fēng)門蓋板開度的調(diào)整、廢氣盤翻板開度的調(diào)整、分煙道吸力的調(diào)整等，兩者的不同之處在于，焦?fàn)t煤氣加熱焦?fàn)t調(diào)節(jié)蓄熱室頂部吸力主要影響進(jìn)入加熱系統(tǒng)的空氣量，高爐煤氣加熱焦?fàn)t調(diào)節(jié)蓄熱室頂部吸力影響進(jìn)入加熱系統(tǒng)的空氣量和煤氣量。不同周轉(zhuǎn)時(shí)間看火孔壓力制定標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4　不同周轉(zhuǎn)時(shí)間下看火孔壓力的制定

3.3.4高爐煤氣加熱焦?fàn)t爐頭補(bǔ)充加熱裝置的應(yīng)用

利用爐頭補(bǔ)充加熱裝置增加爐頭火道煤氣量，對(duì)沒有爐頭補(bǔ)充加熱裝置的A1焦?fàn)t在半個(gè)月內(nèi)完成安裝。使用爐頭補(bǔ)充加熱裝置要控制好每個(gè)爐頭火道的補(bǔ)充煤氣量，避免煤氣不能完全燃燒的現(xiàn)象。

3.3.5調(diào)整后的效果

采取調(diào)溫措施后，爐頭火道的平均溫度基本控制1050℃以上（見表5），K頭系數(shù)大于0.9（見圖2）；焦?fàn)t橫排溫度曲線趨于均勻，K橫系數(shù)控制在0.86以上。

表5　不同周轉(zhuǎn)時(shí)間下調(diào)后爐頭溫度控制值

3.4直行溫度調(diào)節(jié)

延長焦?fàn)t結(jié)焦時(shí)間后，直行溫度的K均、K安系數(shù)受到檢修段、出爐段的影響較大，在一個(gè)結(jié)焦周期內(nèi)，前期熱量供小于求，導(dǎo)致爐溫下降，后期熱量供大于求，導(dǎo)致爐溫升高。如此循環(huán)導(dǎo)致爐溫的波動(dòng)遠(yuǎn)大于正常生產(chǎn)狀態(tài)，不能為一時(shí)的K均、K安系數(shù)而頻繁調(diào)節(jié)煤氣量和吸壓力，要根據(jù)測溫時(shí)段的出爐狀態(tài)，預(yù)判爐溫變化趨勢(shì)，才能有效控制直行溫度合理。

（1）各燃燒室煤氣量的均勻分配，是由大孔板直徑沿焦?fàn)t長向適當(dāng)?shù)呐帕衼韺?shí)現(xiàn)?？装逯睆降呐帕?，取決于煤氣主管從始端到末端的壓力分布。用高爐煤氣加熱時(shí)，直行溫度均勻性的調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)蓄熱室頂部吸力。把各蓄熱室的不同氣流的吸力逐個(gè)調(diào)節(jié)均勻，使供給各蓄熱室的煤氣或空氣達(dá)到全爐均勻一致，從而達(dá)到爐溫均勻的目的。

（2）結(jié)焦時(shí)間延長采取降低煤氣壓力和關(guān)小考克開度的辦法控制煤氣主管壓力。結(jié)焦時(shí)間由20小時(shí)延長到46小時(shí)過程中，要根據(jù)直行溫度安定系數(shù)控制情況，調(diào)整調(diào)節(jié)旋塞開度和調(diào)整大孔板直徑，將焦?fàn)t煤氣主管壓力控制在約1000Pa,高爐煤氣支管壓力控制在約800Pa。

（3）個(gè)別燃燒室高低溫采用調(diào)節(jié)旋塞開度進(jìn)行控制，并作好詳細(xì)記錄，對(duì)控溫爐號(hào)每隔2小時(shí)測量一次其橫排溫度，以便及時(shí)開關(guān)，防止產(chǎn)生高低溫的事故。

（4）直行溫度整體較高時(shí) (超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃以上)，采用間斷加熱的方法(停止加熱5分鐘)，用交換機(jī)打到中間位置。

（5）在調(diào)節(jié)煤氣流量時(shí)，應(yīng)考慮爐溫有個(gè)緩沖階段，一般焦?fàn)t煤氣在加熱4小時(shí)后、高爐煤氣在加熱8小時(shí)后，才能體現(xiàn)溫度變化，加減煤氣流量不能連續(xù)進(jìn)行，要求8小時(shí)內(nèi)煤氣流量的加減量為：焦?fàn)t煤氣200m3/h，分煙道吸力5Pa；高爐煤氣500m3/h，分煙道吸力3Pa。注意觀察每次測溫后的溫度趨勢(shì)，分析準(zhǔn)確，對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

通過焦?fàn)t長結(jié)焦時(shí)間生產(chǎn)實(shí)踐，了解了直行溫度的變化規(guī)律，出爐時(shí)測量的直行溫度應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)溫度上限附近，檢修時(shí)測量的直行溫度應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)溫度下限附近，以此為參考標(biāo)準(zhǔn)做調(diào)控，可保證直行溫度的安定系數(shù)在0.9以上。

圖2　調(diào)整后的橫排溫度曲線

4　焦?fàn)t爐體維護(hù)

結(jié)焦時(shí)間延長、結(jié)焦時(shí)間變更頻繁，使?fàn)t溫及炭化室壓力波動(dòng)較大，爐體膨脹收縮程度相對(duì)正常生產(chǎn)時(shí)要大，容易引起焦?fàn)t砌體的收縮開裂和炭化室石墨的減少，造成爐體竄漏。所以，一方面要針對(duì)易串漏部位如斜道正面、蓄熱室封墻、廢氣開閉器與爐體連接處的密封等加強(qiáng)噴抹、灌漿密封工作，對(duì)串漏炭化室進(jìn)行空壓密封處理，對(duì)磚煤氣道進(jìn)行灌漿和疏通，降低爐體串漏對(duì)爐溫的影響；另外，為防止結(jié)焦后期炭化室出現(xiàn)負(fù)壓吸入空氣，燒損焦炭、燒壞爐墻，生產(chǎn)四班要做好爐門、爐框的清掃，出一爐清一爐，發(fā)現(xiàn)有冒煙現(xiàn)象要立即進(jìn)行消煙，確保爐門嚴(yán)密，爐門密封要用煤泥，禁止用煤粉。

護(hù)爐鐵件的管理至關(guān)重要，護(hù)爐設(shè)備對(duì)砌體施加的保護(hù)性負(fù)荷不足時(shí)，爐頭火道部位砌體首先受到損害，如裂縫的增加，砌體的松動(dòng)等，并且逐漸向內(nèi)部火道蔓延。這種保護(hù)性負(fù)荷的不足還導(dǎo)致爐體伸長的速度加快及各部位膨脹的比例失調(diào)，也可能導(dǎo)致焦?fàn)t某些部位冒煙著火等。但是，施加給焦?fàn)t的負(fù)荷也不能過大或比例失調(diào)，一些不當(dāng)操作都會(huì)造成焦?fàn)t的非正常損壞，縮短焦?fàn)t壽命。

在延長結(jié)焦時(shí)間生產(chǎn)期間，隨著結(jié)焦時(shí)間的延長，爐頂壓力變大，爐頂溫度升高，橫拉條會(huì)熱脹伸長，因此制定了技術(shù)要求：（1）在每次結(jié)焦時(shí)間變更，溫度穩(wěn)定以后，護(hù)爐鐵件要進(jìn)行測調(diào)；（2）增加關(guān)鍵項(xiàng)目測量，如爐體伸長量、爐柱彎曲度、大彈簧負(fù)荷等項(xiàng)目的測量調(diào)節(jié)；（3）大彈簧噸位調(diào)整比正常情況下噸位大1.5t，即調(diào)整為約14t，保證爐柱給爐體以足夠的保護(hù)性壓力；（4）在結(jié)焦時(shí)間延長到40小時(shí)對(duì)上部大彈簧進(jìn)行復(fù)測，上部噸位如果小于12t，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整。

5　結(jié)束語

焦?fàn)t進(jìn)行長結(jié)焦時(shí)間的低負(fù)荷生產(chǎn)，必須要有完善的技術(shù)、操作方案，并嚴(yán)格執(zhí)行。發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)分析原因，對(duì)癥下藥，進(jìn)行合理的調(diào)整處理?？刂坪脿t頭火道溫度是焦?fàn)t進(jìn)行長結(jié)焦時(shí)間生產(chǎn)的必要條件；在使用高爐煤氣加熱時(shí)，采取爐頭補(bǔ)充加熱措施才能提高爐頭火道溫度。只有認(rèn)真做好焦?fàn)t爐溫調(diào)控、壓力調(diào)控、爐體維護(hù)等工作，才能有效保護(hù)焦?fàn)t本體，實(shí)現(xiàn)特殊條件下的焦?fàn)t生產(chǎn)順行。

[1]楊文彪，劉洪春.煉焦工藝與技術(shù)［M］.太原順航培訓(xùn)中心，2001.

Regulations of Heating Control for 6m Coke Oven during Low Capacity Running in Bayi Steel

LIUZhi-jiang
（IronmakingBranch,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group）

This paper mainly introduces some heating management regulations of 6m coke oven of Bayi steel under long coking time.Through the reasonable arrangement discharging plan,strengthen the coke oven furnace body maintenance, determine the standard temperature under different turnaround time,take effective measures to adjust coke end temperature,horizontal temperature,longitudinal temperature and manymore heatingcycle etc.The production mode ofensure all thermal technical indexofcoke oven have been achieved under the longcokingtime and lowstandard temperature.

coke oven；cokingtime；heatingcycle；coke end temperature

TQ520.6

B

1672—4224（2016）02—00013—04