焦餅溫度在線測量儀在鞍鋼鲅魚圈的應用

王明國，鄭曉雷，趙　華

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營口115007）

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焦餅溫度在線測量儀在鞍鋼鲅魚圈的應用

王明國，鄭曉雷，趙華

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營口115007）

摘要：由于傳統焦餅測溫方法不適用于大型焦爐，所以引進了焦餅溫度在線測量儀。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司結合生產實際，對該套設備進行了改進，從而提高了焦餅溫度在線測量穩定性，降低了員工勞動強度。通過開發該設備在焦爐熱工管理上潛力，完善了加熱制度，提高了加熱的均勻性，降低了煉焦耗熱量。

關鍵詞：焦爐；焦餅溫度；在線測量儀

王明國，高級工程師，1983年畢業于鞍山鋼鐵學院煤化工專業。E-mail:wangmg_as@163.com

隨著我國7 m以上大型焦爐的迅速發展，傳統的焦餅中心溫度測量方法及在焦爐爐門開孔模仿傳統的溫度測量方法已不能解決操作環境惡劣、勞動強度大、測量焦餅溫度數據少、測量爐數少、代表性有一定局限性及存在安全隱患等問題。而焦餅溫度在線系統具有測溫較為方便、勞動強度小、溫度自動測量等特點，逐漸在馬鋼、山西焦化廠、寶鋼、河北鋼鐵、山東鋼鐵等廣泛采用。因此鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司引進了一種新型焦餅溫度測量儀，采用該測量儀可實現焦餅溫度的在線自動測量，除了解決上述問題之外，還在穩定焦爐熱工、提高焦炭質量、降低煤氣消耗等諸方面取得了顯著效果。

1　焦餅溫度在線測量儀工作原理

焦餅溫度在線測量儀將測溫元件安裝在攔焦車導焦柵上，在焦爐出焦過程中采集焦餅兩側表面紅外輻射，通過光電信號轉換來實現測量焦餅兩側表面溫度的目的。在線測量儀主要由焦餅溫度光學測量系統、焦餅溫度測量輔助系統和焦餅溫度分析顯示系統三部分組成，實現焦餅溫度在線自動測量，溫度數據存儲及溫度數據分析統計功能。焦餅溫度在線測量儀工作流程圖見圖1。

1—空氣管；2—光纖；3—光學鏡頭圖1　焦餅溫度在線測量儀工作流程圖

焦餅溫度在線測量儀工作原理是，當攔焦車導焦柵與準備推焦爐號對位時，出現導焦柵前衛信號，與之連鎖的空壓機啟動，通過空氣管對6個光學鏡頭前進行吹掃，避免出焦時粉塵在鏡頭處聚集，起輔助功能；當推焦焦炭進入導焦柵時，焦炭紅外光線通過光學鏡頭聚成光束、光纖傳遞達到紅外光纖測量儀，實現光電信號轉化，此部分是該測量設備的核心部分；焦餅溫度通過無線終端發射器將電信號傳遞出去，由無線終端接收器接收，傳遞給終端，在焦餅測量系統軟件上統計、分析，將焦餅溫度顯示出來，該部分是設備的應用部分。

鑒于鞍鋼鲅魚圈7 m焦爐在實際生產過程中測量煤線約500 mm，焦線約800 mm，導焦柵高7 190 mm，將焦餅溫度在線測量儀第一個測溫點安裝在距導焦柵底部5 700 mm位置，有助于利用此焦餅測溫曲線凹面來檢查裝煤缺角情況；鑒于導焦柵底部略低于炭化室底部，將焦餅溫度在線測量儀第三個測溫點安裝距導焦柵底部800 mm位置，以便降低推焦過程中導焦柵尾焦對測溫點的干擾；焦餅溫度在線測量儀第二個測溫點即為第一點和第三點之間中間位置3 250 mm。

2　焦餅溫度在線測量儀存在的問題及改進

2.1焦餅溫度在線測量儀存在的問題

焦餅溫度在線測量儀主要存在以下兩個問題：

(1)當熾熱的焦餅從炭化室推出時，焦餅失去支撐發生破裂，同時接觸空氣發生不完全燃燒，產生大量含有焦粉的煙塵從導焦柵散發到空氣中，灑落的焦塊可能卡堵焦餅測溫鏡頭導光槽，出焦的煙塵會嚴重干擾了焦餅測溫鏡頭采光，導致焦餅溫度在線測量儀測量曲線出現波動，甚至無法出現測溫曲線。

(2)焦餅測溫系統中采光元件、傳導部件及掃風部件都在攔焦車的導焦柵上和懸掛在其周圍，因富余空間狹小，取門操作、導焦柵導進或導出等往復運動以及出焦過程中焦炭沖擊攔焦車導致的竄動，都會導致光纖等易損件損害，從而影響焦餅在線測溫系統。

2.2焦餅溫度在線測量儀改進

2.2.1增加測溫點擋塵裝置、擋焦裝置

針對推焦過程中煙塵較大，對測溫鏡頭有一定的干擾性，且在安裝初期一直影響焦餅溫度曲線，因此在測溫鏡頭下焊接一擋塵板，用于遮擋推焦開始一瞬間煙塵的干擾，以免影響光線采集，從而導致焦餅曲線的波動；針對在生產過程中1#攔焦車曾出現過推焦散落焦塊落在測溫鏡頭前導光槽時，使左下測溫點無法測溫，導致此測溫處無測溫曲線，因此在各測溫鏡頭上方3 cm處焊接一塊擋焦板，避免焦塊在測溫鏡頭前堆積影響測溫。焦餅溫度測量儀增加擋煙板、擋焦板見圖2。

2.2.2優化焦餅溫度在線測量儀溫度記錄識別條件

由于測溫光纖易損壞，在生產中1#攔焦車出現過兩次光纖折斷問題，原定焦餅溫度記錄識別條件為：只有當左下、右下測溫點溫度同時達到650℃，同時持續10 s時，系統認定為推焦狀態，才開始記錄溫度，導致1#、2#焦爐焦餅溫度數據無法采集，焦餅測溫光纖屬定制的部件，成本高、維修時間長等，因此將焦餅溫度在線測量儀溫度記錄識別條件改為6點測溫點任意一點溫度達到650℃以上，同時持續10 s，作為焦餅溫度開始記錄條件，這樣即使部分光纖損壞也不會影響整個焦餅溫度數據采集、記錄。

1—擋焦板；2—光學測溫鏡頭；3—擋煙板；4—導焦柵導焦槽外襯板；5—導焦柵導焦槽內襯板；6—導光槽；7—導光孔圖2　焦餅溫度測量儀增加擋煙板、擋焦板

3　焦餅溫度在線測量儀的應用效果

焦餅溫度在線測量儀在推焦過程中對焦餅溫度進行實時監測并進行數據采集工作，數據的采集原理利用微控制器和閃存技術，通過無線傳輸、數據傳輸到電腦主機上，由專業系統軟件自動對溫度數據進行實時顯示、儲存及分析，以便查詢和分析。

3.1檢測焦餅橫向、高向溫度均勻性

焦餅溫度測量儀系統每個測溫點每秒平均檢測6個溫度數據，鞍鋼鲅魚圈煉焦部炭化室全長16.96 m，推焦速度27.4 m/min，整個推焦過程中記錄約240組1 440個溫度數據，通過該設備實時繪制每一爐焦餅兩側上、中、下6條溫度曲線，通過任一一條溫度曲線的水平度可以直觀反映焦餅橫向溫度均勻性，通過同一測溫時間點焦餅上、中、下3個測溫點溫度數值溫差的均衡性，可以判斷焦餅高向溫度均勻性。

3.2檢測裝煤缺角情況

通過將推焦前焦線測量與實時焦餅溫度曲線進行對比，可以用焦餅溫度曲線出現凹槽反映出裝煤缺陷問題。2015年3月6日2#焦爐96#炭化室實時焦餅溫度曲線圖見圖3。

由圖3可知,96#炭化室存在裝煤缺角問題，在出焦時檢測不到其焦餅溫度，溫度曲線出現明顯凹槽，以此可用于檢查焦爐的裝煤平煤操作。

圖3　2#焦爐96#炭化室實時焦餅溫度曲線

3.3用于指導焦爐熱工管理

通過對焦餅溫度測量儀系統存儲的大量溫度數據篩選，將同一炭化室近期焦餅溫度進行統計，分析其溫度曲線變化來判斷該炭化室熱工變化趨勢。以2015年3月份8#炭化室臨近一周焦餅溫度上側測溫點溫度曲線為例，該焦餅上端溫度曲線呈反“V”形，對照該爐對應時間下的加熱煤氣量、孔板、煤氣旋塞開度、風門開度等均不相同，由此可推測，3月22日加熱煤氣熱值比其它時間熱值高。同一炭化室一周焦餅溫度溫度曲線見圖4所示。

圖4　同一炭化室一周焦餅溫度曲線

據目前統計焦餅平均溫度在940℃左右，對應的焦餅中心溫度偏高，由此將標準溫度下降5℃；通過焦餅在線溫度測量曲線可以實時對焦爐燃燒室或各立火道加熱情況進行判斷，可以指導生產對燃燒室各立火道煤氣使用量、空氣使用量及爐體密封狀態進行優化，2015年4月4座焦爐各溫度系數統計表見圖5。

圖5　2015年4月4座焦爐各溫度系數統計

由圖5可見，均勻系數、橫排系數、爐頭系數均在0.90以上，安定系數也有了較大提升，由最初0.30提升到目前的0.71以上。通過挖掘該設備在焦爐熱工管理上潛力，完善了加熱制度，從而提高了加熱的均勻性。

3.4檢測焦爐煤氣量使用情況

同樣也可利用焦餅溫度測量儀系統存儲大量溫度數據，對同一焦爐不同炭化室焦餅溫度進行統計分析，檢測加熱煤氣量使用情況。2015年3月份1#焦爐30爐焦餅溫度曲線如圖6所示。

由圖6可見，48#炭化室焦餅6點溫度均呈下凹曲線，該爐焦餅總平均溫度比1#焦爐焦餅總平均溫度低37℃，說明分配到該炭化室對應燃燒室煤氣量明顯比其他燃燒室少。

圖6　不同炭化室焦餅溫度曲線

焦餅溫度在線測量儀應用前后焦爐加熱煤氣使用變化情況如表1所示。

表1　焦餅溫度在線測量儀安裝前后煤氣使用量等變化

由表1可知，在線測量儀應用后焦爐煤氣使用量降低了9 509 m3/h，降幅達65.07％，高爐煤氣使用量雖然增加了16 391 m3/h，增幅僅8.25％。由于單位體積焦爐煤氣熱值約為同標準高爐煤氣熱值的5倍，焦爐煤氣價格比同標準高爐煤氣價格多7倍，降低焦爐煤氣摻混比有利于企業降本增效，換算后相當于降低高爐煤氣31 154 m3/h，降低煤氣量約14.61％，煉焦耗熱量降低了239 kJ/kg，每年可降低煤氣成本約2 000萬元。

4　結語

(1)通過測量焦餅表面溫度來代替焦餅中心溫度，實現焦餅中心溫度在線自動測量，不僅可以及時推算焦餅中心溫度，還能反映焦爐橫排溫度和高向加熱等狀況，以便在更換加熱煤氣種類、改變結焦時間、改變煤種及配比時隨時調節加熱制度。同時，減少人為隨機因素干擾，降低勞動強度，提高勞動生產率。

(2)推焦時可以對焦餅溫度進行在線監測，指導調溫工及時對爐溫調節，完善加熱制度，提高加熱的均勻性，降低煤氣使用量，有助于穩定焦炭

質量，降低生產成本。

(3)焦餅在線溫度測量儀可以實現焦爐各炭化室焦餅全測量，溫度數據還有進一步挖潛空間，可以通過各炭化室焦餅溫度數據橫向、縱向提取，縱向提取溫度可以與直行溫度類比，橫向提取溫度與橫排溫度類比，也可直觀反映焦爐加熱均勻性、橫排均勻性和直行均勻性。

(4)焦餅在線溫度測量儀檢測勿需計較焦餅表面溫度與中心溫度的差值，關鍵在于焦炭的成熟、成本的降低和焦爐熱工的穩定。

(編輯賀英群)

修回日期：2015-08-26

App lication of Online M easuring Instrum ent for Tem perature of Coke Cake in Bayuquan Branch of Ansteel

W ang Mingguo,Zheng Xiaolei,Zhao Hua
(Bayuquan Iron & Steel Subsidiary Co.of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou 115007,Liaoning,China)

Abstract：The online measuring instrument for the temperature of coke cake was imported because the conventionalmethod formeasuring the temperature of coke cake wasn't applicable to a large-scale coke oven.However the imported instrument was upgraded according to the actual conditions on the site by Bayuquan Branch of Ansteel.So the stability of online measuring the temperature of the coke cake was improved while the intensity of labor on the part of staff of Ansteel was decreased. Furthermore the heating schedule is improved and perfected and the heating homogeneity is also improved so that the heat consumption for coke-making is cut down by developing the potential ofmeasuring instrument to the coke oven in the field of the management of thermal system.

Key words：coke oven;temperature of coke cake;onlinemeasuring instrument

中圖分類號：TQ522

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4613（2016）01-0035-04