提高7 m焦爐爐頭溫度的生產實踐

張媛媛 ，邊子峰 ，朱慶廟 ，梁波 ，陳艷偉

(1.中冶北方工程技術有限公司，遼寧 鞍山114051；2.鞍鋼股份有限公司煉焦總廠，遼寧 鞍山114021)

由于焦爐爐體結構的特點，焦爐爐頭位置表面積大，散熱較快，同時受到摘爐門、推焦、裝煤過程冷空氣的影響，使爐頭溫度低且波動較大，尤其是結焦時間偏長的情況下更加明顯，因此容易出現生焦，導致推焦困難。干熄焦時易粘罐，甚至爐墻產生裂縫、剝蝕、變形，加速爐體損壞，縮短爐體壽命。爐頭溫度低帶來以下3個方面問題：①焦炭中爐頭焦多，黑頭焦塊大、強度低，影響高爐順行；②爐頭焦成熟不好，極易粘焦罐，影響干熄焦生產；③ 為了提高爐頭溫度，人為地增加焦爐煤氣自用量，增加生產成本［1］。因此如何快速提高焦爐爐頭溫度達到現場生產要求，在煉焦生產中具有十分重要的意義。

本文以鞍鋼股份有限公司煉焦總廠新建的1套二級7 m焦爐為例，立足于新型的7 m焦爐與傳統6 m焦爐的不同點，進行了相關焦爐爐頭溫度的提升、穩定等相關分析研究工作，提出了提高7 m焦爐爐頭溫度的改進措施，以期達到較好的生產運行水平。

1 焦爐爐頭溫度低的原因分析

7 m焦爐爐體結構與傳統6 m焦爐有所不同，以鞍鋼股份有限公司煉焦總廠新建的一套二級7 m焦爐為例，設有34個立火道、蓄熱室分格、實行分段式加熱、篦子磚可調等結構。開工初期爐頭溫度和爐頭溫度系數均較低，給生產運行帶來了阻力。

1.1 7 m焦爐爐體結構的影響

7 m焦爐的燃燒室較高，高度為5 830 mm，而且爐頭第1、34火道未設分段加熱形式，導致高向加熱不均勻，不利于爐頭加熱，因此會造成爐頭溫度過低。

1.2 氣體串漏因素的影響

由于蓄熱室風墻和小煙道單叉不嚴密，在加熱過程中會有一部分冷空氣進入蓄熱室，這些氣體無論上升還是下降，氣流都會使蓄熱室爐頭部位溫度下降，它在蓄熱室內與煤氣混合燃燒產生廢氣，廢氣沿蓄熱室爐頭部位進入立火道，使煤氣的發熱值降低，從而降低爐頭溫度。當斜道正面不嚴密時，空氣漏入斜道與煤氣混合燃燒時也將造成爐頭溫度降低。

1.3 推焦因素的影響

新型7 m焦爐采用2-1推焦串序，2-1推焦串序推焦時，與推焦爐室相鄰的2個爐室恰好是結焦中期，對抵抗推焦時的推焦壓力有利，溫度均勻性好，機械操作緊湊，空行行程小，但粗煤氣沿集氣管全長方向分布不均勻，要求機械操作水平較高，由于爐門相隔太近，在推焦時易造成溫度波動過大，使爐頭溫度降低。

1.4 焦爐投入使用時間短因素的影響

焦爐處于設備開工初期，設備運行不穩定，經常出現推焦晚點等影響生產的現象；有爐體維護缺陷沒有完全整改完，存在爐體保溫差的缺陷，由于頻繁倒換煤氣種類、處理煤氣系統遺留缺陷等工作影響，正常的加熱制度調整工作進行較慢；混合煤氣加熱使用的輔助加熱系統沒有及時投入使用，均會造成爐頭溫度下降。

2 焦爐爐頭溫度低的改進措施

2.1 加強操作管理

（1）嚴格按推焦操作規程進行推焦操作

要求炭化室自開爐門到關爐門的敞開時間不超過7 min；焦餅推出到裝煤開始的空爐時間不超過8 min；燒空爐時間不應超過15 min；打開爐門后10 min，不出爐必須重新對爐門；嚴格操作，減少與冷空氣的接觸時間，達到降低溫差的變化幅度需要，以減少爐墻產生裂紋和引起炭化室墻磚間石墨的損壞，從而達到保護爐頭的目的，并保證K2系數，避免爐溫波動。

（2）優化集氣管壓力調節

針對新型7 m焦爐采用不設置π形管的3段集氣管、2-1推焦串序、吸氣管不設置調節手閥的特點，造成集氣管壓力波動大，采取以下方式保持穩定集氣管壓力和炭化室壓力。

首先，采用優化集氣管壓力軟件和優化集氣管壓力，使集氣管壓力調節由原來的“反饋調節”變為“前饋調節”，裝煤前相應吸氣管翻板提前增加開度，緩解集氣管壓力波動。圖1為原PID調節集氣管壓力曲線，圖2為調優控制集氣管壓力曲線。

其次，在回收車間吸力范圍合適基礎上及時根據集氣管壓力與吸氣管翻板開度調節鼓風機吸力，保證集氣管壓力穩定。最后，編排推焦計劃時，每段10爐，2座焦爐交替進行生產，穩定各段集氣管內煤氣發生量。

（3）加強高、低壓氨水的管理

利用高壓氨水噴灑進行無煙裝煤時，裝完煤后由中控工及時關閉三通球閥，避免造成炭化室吸力太大，損壞爐體，降低爐頭溫度；嚴格執行檢查制度，中控工時刻關注高壓氨水壓力，發現問題及時通知回收車間或上升管工檢查噴灑情況。防止高、低壓氨水出現泄漏。

（4）加強上升管水封管理，定期對排氣系統進行檢查，檢查水封槽清掃、橋管清掃，避免水流到炭化室內，造成爐頭磚腐蝕。

2.2 優化密封措施

（1）對蓄熱室封墻、斜道正面進行抹補，防止煤氣竄漏，并提高煤氣和空氣的預熱溫度，從而提高爐頭溫度。斜道正面處理前、后照片如圖3所示。

（2）將小煙道的廢氣盤接口處的石棉繩全部取出，取沾有玻璃油的石棉繩重新填塞，填塞后勾縫抹補。這樣不僅消滅了小煙道內部著火，使小煙道溫度降低，而且提高了爐頭溫度。

（3）對爐頂爐頭磚縫灌漿。通過爐頂磚縫灌漿可填充裂縫，提高爐頂的嚴密性，減少熱量散失，達到保溫、提高爐頭溫度的作用。

2.3 調整廢氣盤吸力

由于新型7 m焦爐采用蓄熱室分格結構，無法測量蓄熱室頂部吸力，因此，以廢氣盤吸力測量代替蓄熱室頂部吸力的測量。通過對廢氣盤吸力的測量與調節，使得廢氣在煤氣與空氣蓄熱室下降量達到合理。

2.4 調節可調篦子磚

新型7 m焦爐小煙道上部有篦子磚，篦子磚上有調節磚，開工前預置的調節磚數量不合適，根據橫排溫度、爐頭溫度需要逐步調節每個蓄熱室篦子磚的數量，使橫排溫度合理、焦炭橫向均勻成熟。例如2013年1月份，通過瓦工蓄熱室封墻抹補、單叉抹補、斜道正面抹補后2#爐1#燃燒室第1、2、3、4、5、6、29、30、31、32、33、34 火道溫度較低，爐頭溫度在1 100℃左右。

調火班對 2#爐 1#燃燒室第 1、2、3、4、5、6、29、30、31、32、33、34 火道對應的第 1、2、3、15、16、17格篦子磚上調節磚數量進行調整后橫排溫度、爐頭溫度都明顯提高。2#爐1#燃燒室部分立火道調節前后溫度溫度見表1。

表1 2#爐1#燃燒室部分立火道調節前后溫度

2.5 建立爐頭輔助加熱系統

焦爐采用高爐煤氣系統加熱時，由于爐體結構特點，爐頭部分不設置分段加熱，不利于爐頭溫度的調節。針對此情況，7 m焦爐增設1套輔助加熱系統，如圖4所示。

輔助加熱系統使用焦爐煤氣加熱。當采用高爐煤氣加熱時，任一爐頭溫度偏低時，則可通過打開本號焦爐煤氣輔助加熱支管來進行供熱，不影響整個爐頭的加熱狀況，從而達到提高爐頭溫度和爐頭溫度系數的目的。

3 改進焦爐爐頭溫度的效果

3.1 爐頭溫度和爐頭溫度系數改善情況

通過以上改進措施，爐頭溫度和爐頭溫度系數改善情況具體見表2所示。2013年4月受煉鐵休風影響，高爐煤氣、焦爐煤氣壓力波動較大，影響加熱制度；2013年9月、12月受煉鐵休風影響，2#爐被迫轉換煤氣種類，1#爐、2#爐推焦串序發生變化，影響全爐加熱制度。

由表2可以看出，通過以上改進措施，從2012年9月起，焦爐爐頭溫度和焦爐爐頭溫度系數逐漸得到了顯著提高，達到了生產運行的要求。

表2 爐頭溫度與爐頭溫度系數

3.2 爐頭溫度改進取得的經濟效益

爐頭溫度改進后，每年可實現降本增效54萬元，具體情況如下：

（1）爐頭系數得到提高，爐頭生焦明顯減少，焦炭成熟均勻，避免粘焦罐，減少襯板使用量，每年可以降低備件費30萬元。

（2）以每月避免由于爐頭溫度低干熄轉濕熄10爐，全年減少濕熄焦為：

增加蒸汽產量為：

增加效益為：

式中，30.8為單爐產焦量，t；0.54為干熄每噸紅焦產生的蒸汽量，t/t；2.82為每噸干熄焦蒸汽產生的熱量，GJ/t；42 為每吉焦的蒸汽價格，元/GJ。

因此，實際降本增效為：30+24=54萬元。

（3）爐頭溫度改進取得的其它效果。避免處理粘焦罐導致推焦晚點、人工處理底閘門夾焦時出現的人身傷害事故；有助于提高焦爐爐體的壽命。

4 結論

針對鞍鋼股份有限公司煉焦總廠2座7 m焦爐爐頭溫度較低的情況，通過比較7 m焦爐與傳統6 m焦爐的結構特點，分析了造成7 m焦爐爐頭溫度偏低的原因，提出了提高7 m焦爐爐頭溫度的有效措施并進行了生產應用。應用結果顯示，提高爐頭溫度的方法取得了顯著成效，7 m焦爐爐頭溫度和爐頭溫度系數得到了大幅度提高，達到了生產運行的要求；每年可為企業實現降本增效54萬元；有助于實現高爐的長壽化、避免了由于爐頭溫度過低所產生的粘焦罐現象以及處理此項工作所造成的人身傷害事故。

［1］ 姚昭章，鄭明東.煉焦學［M］.北京：冶金工業出版社.2005.