焦爐長結焦時間下降低煤氣消耗的生產實踐

張樹友

（天津天鐵冶金集團有限公司焦化廠，河北涉縣056404）

0 引言

天鐵集團焦化廠現有兩座JN60-6型焦爐，分別于2012年、2013年投產，設計產能120萬t/a。自2016年2月開始，受環保及經濟形勢影響，焦爐結焦時間延長至33 h，自此開始對1#、2#焦爐結焦末期采取減少供熱量的特殊熱工管理方法，持續時間近1個月，期間積累了大量實踐數據，為后續焦爐熱工管理、節能降耗提供了實踐依據。

1 結焦末期控制加熱方法

1.1 焦爐加熱系統

焦爐加熱系統氣體主要流程為：

入爐煤氣流程：焦爐煤氣主管→焦爐煤氣支管→調節旋塞→孔板盒→交換旋塞→橫排管→下噴管→磚煤氣道→進入燃燒室立火道與空氣混合燃燒。

入爐空氣流程：廢氣盤→小煙道→蓄熱室→斜道→進入燃燒室立火道與空氣混合燃燒。

廢氣流程：燃燒產生的廢氣→跨越孔→立火道→斜道→蓄熱室→小煙道→廢氣盤→煙道→煙囪→大氣。

炭化室供熱方式：每個炭化室兩側均有一燃燒室，兩個燃燒室同時給炭化室供熱。

1.2 控制加熱方法簡介

焦爐采用5-2串序推焦，以64#炭化室為例，在64#炭化室推焦前4 h開始控制加熱，降低該炭化室供熱量，將64#燃燒室調節旋塞關閉1/2，65#燃燒室調節旋塞關閉1/3，關閉時間為2 h，2 h后將旋塞開正，恢復加熱2 h。為方便管理，以6個出爐號為一組，在打開上一組爐號時，可以同時關閉下一組爐號，降低了勞動強度。

在此操作期間監測焦爐橫排溫度、直行溫度、爐頭溫度及焦餅中心溫度并做記錄。

2 結焦末期控制加熱對焦爐爐溫的影響

2.1 采取控制加熱前焦爐狀況

以64#炭化室為例，裝煤時間為2016年2月17日07：05，推焦時間為2016年 2月 18日 16：00，結焦時間32 h 55 min，標準溫度：機側1 205℃，焦側1 230℃。測量64#碳化室焦餅中心溫度及64#、65#燃燒室溫度如表1、表2所示。

判斷焦炭成熟的標志為焦餅中心溫度達（1 000±50）℃，從表 1 數據可以看出，在推焦前 4 h，焦餅已經成熟，表2中橫排溫度情況也與之相對應，因此若此時開始對該炭化室控制加熱，不會對焦炭成熟情況造成影響，還能避免焦炭過火現象發生。

表1 64#炭化室焦餅中心溫度變化 /℃

表2 64#、65#燃燒室溫度情況 /℃

2.2 控制加熱后對橫排溫度的影響

2.2.1 推焦前4 h溫度變化

以31#炭化室為例，推焦前4 h控制加熱2 h（本號燃燒室關旋塞1/2，相鄰號關旋塞1/3）后恢復加熱2 h，記錄31#燃燒室、32#燃燒室溫度變化，如表3所示。

根據表3數據分析，可以看出在控制加熱2h后，橫排溫度變化不大，大約下降20～30℃，且在恢復正產加熱后，溫度能夠快速恢復到正常范圍，因此結焦末期控制加熱對橫排溫度的影響不大。

2.2.2 控制加熱后下一個周轉溫度情況

以31#炭化室為例，在推焦前4 h開始測量31#碳化室兩側燃燒室橫排溫度并記錄，表4為31#炭化室兩側燃燒室溫度情況。

通過表4數據分析，可以看出控制加熱操作后對下一周轉的橫排溫度基本不產生影響，能夠連續執行此操作。

2.3 控制加熱后對爐頭溫度的影響

以85#燃燒室為例，記錄一個周轉內爐頭溫度變化，圖1、圖2分別為85#燃燒室一個周轉內機側、焦側爐頭溫度變化情況。

圖1 85#燃燒室機側爐頭溫度

圖2 85#燃燒室焦側爐頭溫度

表3 31#炭化室兩側燃燒室溫度 /℃

表4 31#炭化室兩側燃燒室溫度（下一個周轉）/℃

通過一個周轉的爐頭溫度變化趨勢來看，控制加熱操作對爐頭溫度影響不是非常大，爐頭溫度變化范圍在50℃以內，基本符合爐頭溫度伴隨結焦時間變化的趨勢。

2.4 控制加熱后焦餅中心溫度變化

以64#炭化室為例，裝煤時間2016年2月25日 09：00，推焦時間 2016 年 2 月 26 日 17：55，結焦時間32 h 55 min，標準溫度：機側1 205℃，焦側1 230℃。測量并記錄64#碳化室焦餅中心溫度，如表5所示。

通過表5溫度測量數據可以看出，在進行控制加熱操作后，焦餅中心溫度基本都在1000℃以上，焦餅成熟情況正常，與正常加熱相比，焦餅溫度沒有發生明顯變化。

表5 64#炭化室焦餅中心溫度變化 /℃

3 結焦末期控制加熱對焦炭質量的影響

將2月份焦炭質量與1月份對比：1月份焦炭M40為83.1%，M10為6.9%，反應性為24.5%，反應后強度為61.8%；2月份焦炭M40為83.2%，M10為7.0%，反應性為24.5%，反應后強度為62.1%。

在配煤指標沒有發生較大變化的前提下，2月份采取控制加熱措施后，焦炭冷強度、熱強度指標與上月對比均沒有發生明顯變化。

4 連續控制加熱下焦爐煤氣耗量變化

連續控制加熱一個簽號，記錄煤氣流量變化如表6所示。

從表6數據來看，在結焦末期連續控制加熱情況下，每6個爐號平均節省煤氣流量為：277 m3/h，以此推算，一個周轉內每個爐號可節省煤氣用量277×2÷6=92.3 m3，一個周轉內全爐可節省煤氣用量：92.3×120=11196 m3。

表6 煤氣流量變化記錄

5 存在問題與控制措施

5.1 實際操作中存在的問題

（1）邊爐溫度波動較大。

（2）個別爐號的機焦側爐頭溫度降幅較大，且恢復到正常溫度有困難。

（3）勞動強度增加，人員緊張。

（4）受生產節奏影響較大，結焦時間不穩時操作困難。

5.2 控制措施

（1）對于邊爐不進行控制或進行小幅度控制，避免溫度波動大。

（2）對于個別爐號爐頭溫度單獨控制，適當增加邊火道煤氣量。

（3）在周轉時間較長時，生產工作不太緊張，需適當增加調火人員數量。

（4）根據生產實際情況靈活調整，必要時不進行此項操作。

6 結束語

通過近一個月的生產實際摸索，發現在結焦時間為33 h左右時，適當減少處于結焦末期炭化室的供熱量，既不影響焦爐爐溫及焦炭質量，又可大大節約焦爐煤氣用量。在焦爐結焦時間更長時，也進行了一些實驗，得到的結論與前者基本一致，但對控制加熱的幅度要稍作調整，否則會使爐溫波動較大。因此，若將此項工藝改進措施應用到生產實際中，尤其是在結焦時間較長的情況下，將對焦化企業節能創效產生較大意義。