焦?fàn)t長結(jié)焦時間狀態(tài)下的工藝管理*

程 俊， 張新民， 金以鑫

(南京鋼鐵聯(lián)合有限公司， 江蘇 南京 210035)

引 言

南京鋼鐵聯(lián)合有限公司(以下簡稱“南鋼”)現(xiàn)有2×55孔和1×60孔JN60-6型焦?fàn)t共3座，設(shè)計(jì)周轉(zhuǎn)時間19 h，焦炭產(chǎn)能170萬噸/年。2018 年以來，因受城市階段性控煤計(jì)劃及環(huán)保管控等方面的影響，焦?fàn)t大幅限產(chǎn)，反復(fù)延長焦?fàn)t的周轉(zhuǎn)時間，最長延至32 h，幅度之大前所未有，對焦?fàn)t溫度和壓力控制、爐體維護(hù)乃至安全生產(chǎn)都帶來了極大的挑戰(zhàn)；焦?fàn)t實(shí)際產(chǎn)能不足設(shè)計(jì)能力的60%。

為了保證在長結(jié)焦時間下焦?fàn)t安全生產(chǎn)、爐體維護(hù)、焦炭質(zhì)量等處于受控狀態(tài)，南鋼根據(jù)不同的焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時間適時調(diào)整焦?fàn)t工藝指標(biāo)特別是溫度和壓力制度，同步對爐體維護(hù)方法進(jìn)行了調(diào)整。本文以24 h和32 h兩個焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時間為例，對長結(jié)焦時間下的焦?fàn)t工藝指標(biāo)所作的調(diào)整進(jìn)行總結(jié)，以供參考。

1 工藝管理措施及成效

1.1 溫度指標(biāo)的控制

1.1.1 直行溫度控制和調(diào)節(jié)

焦?fàn)t結(jié)焦時間延長，炭化室硅磚蓄熱量減少和供熱強(qiáng)度降低，加上結(jié)焦后期燜爐的影響，直行溫度起伏較大，初裝煤號與出爐號溫度相差150 ℃以上，直行系數(shù)偏低。

結(jié)合焦炭的成熟、煤氣消耗等情況，采取的調(diào)節(jié)措施有：適當(dāng)調(diào)整機(jī)側(cè)、焦側(cè)標(biāo)準(zhǔn)火道的標(biāo)準(zhǔn)溫度及機(jī)焦側(cè)溫度差；將正常19 h 周轉(zhuǎn)時間下機(jī)焦側(cè)溫度差(60 ℃)適當(dāng)縮減，24 h 周轉(zhuǎn)時間下機(jī)焦側(cè)溫度差縮減到50 ℃，32 h 周轉(zhuǎn)時間下機(jī)焦側(cè)溫度差縮減到40 ℃。結(jié)焦時間延長以后，以硅磚特性為依據(jù)，一般標(biāo)準(zhǔn)溫度不得低于1150 ℃，標(biāo)準(zhǔn)溫度控制在1155 ℃以上(按實(shí)測值)。不同的焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時間下3#，4#，5#焦?fàn)t基本加熱制度如表1所示。

表1 不同的焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時間下焦?fàn)t基本加熱制度

調(diào)節(jié)效果：直行溫度系數(shù)穩(wěn)定效果明顯，日均達(dá)到0.95。機(jī)側(cè)、焦側(cè)煤氣支管壓力均在700 Pa以上，滿足煤氣管道安全要求。

1.1.2 爐頭溫度的控制

隨著結(jié)焦時間的延長，焦?fàn)t的總供熱大大減少，而爐體散失的熱量并未同步減少。在這種情況下，爐頭火道所散失熱量的比例就相應(yīng)增加；如調(diào)整措施跟不上，焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時間越長，爐頭火道的溫度就越低。

一般通過調(diào)節(jié)焦?fàn)t風(fēng)門與翻板開度，降低上升氣流蓄熱室頂部吸力，相應(yīng)增加邊火道空氣量，看火孔壓力保持在10-15 Pa，減少由于空氣竄漏對邊火道的影響。結(jié)焦時間為32 h，要求爐頭溫度不得低于950 ℃，但實(shí)際溫度在900 ℃左右，低于要求達(dá)到的溫度。

調(diào)節(jié)措施：采用焦?fàn)t爐頭單獨(dú)補(bǔ)充加熱手段，即利用原有焦煤煤氣加熱系統(tǒng)的交換系統(tǒng)，在每座焦?fàn)t設(shè)置兩路自交換考克上部的支管三通分叉處延伸出爐頭補(bǔ)充加熱專用管道，沿焦?fàn)t縱向布置，每排在立火道1，2，31，32眼處設(shè)置補(bǔ)充加熱點(diǎn)，由金屬球閥、DN15-20管徑的金屬波紋管軟連接爐頭補(bǔ)充加熱支管和下噴管支管，下噴管支管的末端連接在焦?fàn)t煤氣下噴管的側(cè)壁上，并與焦?fàn)t煤氣下噴管呈60°以上的向下夾角。每個立火道均可獨(dú)立控制，根據(jù)溫度要求適當(dāng)調(diào)節(jié)球閥開度。

調(diào)節(jié)效果：爐頭均勻系數(shù)得到明顯提升，爐頭生焦和冒煙現(xiàn)象得到明顯改善。

1.2 集氣管壓力控制

隨著結(jié)焦時間的延長，煤氣發(fā)生量相對減少。出焦時間間隔延長，集氣管壓力相應(yīng)降低且波動范圍加大(在40-180 Pa之間波動)，特別是在檢修期間集氣管壓力下降明顯甚至為負(fù)壓。調(diào)整不到位則會導(dǎo)致炭化室底部壓力變小，外部空氣容易進(jìn)入炭化室燃燒，加劇爐體特別是兩端爐頭部位和炭化室頂部爐墻竄漏，嚴(yán)重影響焦?fàn)t的使用壽命。

調(diào)節(jié)措施：密切關(guān)注集氣管壓力，加強(qiáng)集氣管與鼓冷操作之間的聯(lián)系，及時調(diào)節(jié)鼓冷系統(tǒng)大循環(huán)的煤氣量。要求集氣管壓力按正常19 h周轉(zhuǎn)時間下提高15-20 Pa來控制。

同步調(diào)整循環(huán)氨水壓力，保證集氣管溫度維持在80-100 ℃；要求控制氨水溫度，不能過低，以免影響橋管中氨水的噴灑狀態(tài)；為了確保集氣管溫度不低于70℃，循環(huán)氨水流量由480 m3/h調(diào)減至270 m3/h。

調(diào)節(jié)效果：集氣管壓力在整個結(jié)焦過程中始終保持并穩(wěn)定在90-110 Pa設(shè)定值，波動范圍±20 Pa；看火孔壓力調(diào)節(jié)為10-15 Pa，立火道高向加熱均勻性良好。

1.3 爐體維護(hù)管理與調(diào)節(jié)

由于焦?fàn)t在長結(jié)焦時間狀態(tài)下生產(chǎn)，爐溫波動以及炭化室系統(tǒng)壓力波動幅度加大，容易引起爐頭磚開裂和爐頭火道、蓄熱室封墻以及各個承插口連接處吸入空氣，造成爐體惡化、竄漏。

管理措施：由于爐溫下降，焦?fàn)t砌體有所收縮，要求每月測調(diào)一次彈簧負(fù)荷(正常情況每季度測調(diào)一次)，將上部和下部彈簧噸位適當(dāng)增大0.5噸，達(dá)到7.5-8噸，以增大彈簧對砌體施加的保護(hù)性壓力，使?fàn)t體嚴(yán)密，將爐體伸長量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

采用專用噴補(bǔ)料噴補(bǔ)密封炭化室爐墻，防止空氣漏入炭化室內(nèi)燒掉磚縫中的石墨。同步加強(qiáng)對爐頭、小爐頭、上升管根部、蓄熱室封墻和廢氣盤聯(lián)接口等處的噴補(bǔ)、抹補(bǔ)、灌漿和密封工作。

調(diào)節(jié)效果：爐體竄漏狀況非但沒有惡化，反而得到明顯改善。

1.4 調(diào)整生產(chǎn)管理制度

每爐操作時間由10 min改為9 min。爐門框、爐門刀邊堅(jiān)持每爐清掃，爐門敞開時間爭取控制在5 min以內(nèi)，避免焦?fàn)t熱損失的增加。

每次停產(chǎn)檢修時間不超過4 h為宜。使煤氣發(fā)生均勻，便于集氣管壓力保持，避免了因結(jié)焦時間不穩(wěn)定而造成的爐溫局部大幅波動的現(xiàn)象。

控制好加煤量，正?？刂圃?2.5噸/孔左右，焦線控制在上部爐門耳下端左右為宜。

2 結(jié)束語

(1)根據(jù)熱工管理制度，科學(xué)合理均衡地安排三班出爐計(jì)劃。結(jié)合炭化室周期內(nèi)溫度變化的規(guī)律，不能盲目調(diào)節(jié)煤氣量的供給，應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)風(fēng)門與廢氣盤小翻板的開度，以降低上升蓄頂?shù)奈?，相?yīng)增加邊火道的空氣供給量，更有利于邊火道煤氣的燃燒。

(2)采用焦?fàn)t爐頭單獨(dú)補(bǔ)充加熱裝置，每個立火道均可獨(dú)立控制，根據(jù)溫度需要適當(dāng)調(diào)節(jié)球閥開度即可，爐頭出現(xiàn)生焦和冒煙現(xiàn)象大大減少。

(3)保持較大的空氣過剩系數(shù)，空氣過剩系數(shù)控制在2.0之內(nèi)，有利于改變小煙道溫度降低趨勢。

(4)南鋼集氣管壓力設(shè)定值：19 h結(jié)焦時間壓力設(shè)定值為120 Pa 左右，24 h結(jié)焦時間壓力設(shè)定值為160 Pa左右，28 h結(jié)焦時間及以上壓力設(shè)定值為180 Pa左右。

(5)將焦?fàn)t上部和下部彈簧噸位適當(dāng)增大0.5噸(7.5-8噸)，爐體竄漏狀況可得到明顯改善。