焦爐長結焦時間狀態下的工藝管理*

程 俊， 張新民， 金以鑫

(南京鋼鐵聯合有限公司， 江蘇 南京 210035)

引 言

南京鋼鐵聯合有限公司(以下簡稱“南鋼”)現有2×55孔和1×60孔JN60-6型焦爐共3座，設計周轉時間19 h，焦炭產能170萬噸/年。2018 年以來，因受城市階段性控煤計劃及環保管控等方面的影響，焦爐大幅限產，反復延長焦爐的周轉時間，最長延至32 h，幅度之大前所未有，對焦爐溫度和壓力控制、爐體維護乃至安全生產都帶來了極大的挑戰；焦爐實際產能不足設計能力的60%。

為了保證在長結焦時間下焦爐安全生產、爐體維護、焦炭質量等處于受控狀態，南鋼根據不同的焦爐周轉時間適時調整焦爐工藝指標特別是溫度和壓力制度，同步對爐體維護方法進行了調整。本文以24 h和32 h兩個焦爐周轉時間為例，對長結焦時間下的焦爐工藝指標所作的調整進行總結，以供參考。

1 工藝管理措施及成效

1.1 溫度指標的控制

1.1.1 直行溫度控制和調節

焦爐結焦時間延長，炭化室硅磚蓄熱量減少和供熱強度降低，加上結焦后期燜爐的影響，直行溫度起伏較大，初裝煤號與出爐號溫度相差150 ℃以上，直行系數偏低。

結合焦炭的成熟、煤氣消耗等情況，采取的調節措施有：適當調整機側、焦側標準火道的標準溫度及機焦側溫度差；將正常19 h 周轉時間下機焦側溫度差(60 ℃)適當縮減，24 h 周轉時間下機焦側溫度差縮減到50 ℃，32 h 周轉時間下機焦側溫度差縮減到40 ℃。結焦時間延長以后，以硅磚特性為依據，一般標準溫度不得低于1150 ℃，標準溫度控制在1155 ℃以上(按實測值)。不同的焦爐周轉時間下3#，4#，5#焦爐基本加熱制度如表1所示。

表1 不同的焦爐周轉時間下焦爐基本加熱制度

調節效果：直行溫度系數穩定效果明顯，日均達到0.95。機側、焦側煤氣支管壓力均在700 Pa以上，滿足煤氣管道安全要求。

1.1.2 爐頭溫度的控制

隨著結焦時間的延長，焦爐的總供熱大大減少，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增加；如調整措施跟不上，焦爐周轉時間越長，爐頭火道的溫度就越低。

一般通過調節焦爐風門與翻板開度，降低上升氣流蓄熱室頂部吸力，相應增加邊火道空氣量，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。結焦時間為32 h，要求爐頭溫度不得低于950 ℃，但實際溫度在900 ℃左右，低于要求達到的溫度。

調節措施：采用焦爐爐頭單獨補充加熱手段，即利用原有焦煤煤氣加熱系統的交換系統，在每座焦爐設置兩路自交換考克上部的支管三通分叉處延伸出爐頭補充加熱專用管道，沿焦爐縱向布置，每排在立火道1，2，31，32眼處設置補充加熱點，由金屬球閥、DN15-20管徑的金屬波紋管軟連接爐頭補充加熱支管和下噴管支管，下噴管支管的末端連接在焦爐煤氣下噴管的側壁上，并與焦爐煤氣下噴管呈60°以上的向下夾角。每個立火道均可獨立控制，根據溫度要求適當調節球閥開度。

調節效果：爐頭均勻系數得到明顯提升，爐頭生焦和冒煙現象得到明顯改善。

1.2 集氣管壓力控制

隨著結焦時間的延長，煤氣發生量相對減少。出焦時間間隔延長，集氣管壓力相應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壓。調整不到位則會導致炭化室底部壓力變小，外部空氣容易進入炭化室燃燒，加劇爐體特別是兩端爐頭部位和炭化室頂部爐墻竄漏，嚴重影響焦爐的使用壽命。

調節措施：密切關注集氣管壓力，加強集氣管與鼓冷操作之間的聯系，及時調節鼓冷系統大循環的煤氣量。要求集氣管壓力按正常19 h周轉時間下提高15-20 Pa來控制。

同步調整循環氨水壓力，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；為了確保集氣管溫度不低于70℃，循環氨水流量由480 m3/h調減至270 m3/h。

調節效果：集氣管壓力在整個結焦過程中始終保持并穩定在90-110 Pa設定值，波動范圍±20 Pa；看火孔壓力調節為10-15 Pa，立火道高向加熱均勻性良好。

1.3 爐體維護管理與調節

由于焦爐在長結焦時間狀態下生產，爐溫波動以及炭化室系統壓力波動幅度加大，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，焦爐砌體有所收縮，要求每月測調一次彈簧負荷(正常情況每季度測調一次)，將上部和下部彈簧噸位適當增大0.5噸，達到7.5-8噸，以增大彈簧對砌體施加的保護性壓力，使爐體嚴密，將爐體伸長量控制在規定的范圍內。

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

調節效果：爐體竄漏狀況非但沒有惡化，反而得到明顯改善。

1.4 調整生產管理制度

每爐操作時間由10 min改為9 min。爐門框、爐門刀邊堅持每爐清掃，爐門敞開時間爭取控制在5 min以內，避免焦爐熱損失的增加。

每次停產檢修時間不超過4 h為宜。使煤氣發生均勻，便于集氣管壓力保持，避免了因結焦時間不穩定而造成的爐溫局部大幅波動的現象。

控制好加煤量，正常控制在32.5噸/孔左右，焦線控制在上部爐門耳下端左右為宜。

2 結束語

(1)根據熱工管理制度，科學合理均衡地安排三班出爐計劃。結合炭化室周期內溫度變化的規律，不能盲目調節煤氣量的供給，應適當調節風門與廢氣盤小翻板的開度，以降低上升蓄頂的吸力，相應增加邊火道的空氣供給量，更有利于邊火道煤氣的燃燒。

(2)采用焦爐爐頭單獨補充加熱裝置，每個立火道均可獨立控制，根據溫度需要適當調節球閥開度即可，爐頭出現生焦和冒煙現象大大減少。

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

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

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