鞍鋼鲅魚圈干熄焦風(fēng)帽燒損原因分析

劉占博，趙華，徐吉國，尹德剛，李雪冬

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口 115007）

干法熄焦技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，近年來干法熄焦在冶金工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。干法熄焦是在干熄爐中完成，風(fēng)帽則是干熄爐的重要元件[1]。干熄爐內(nèi)的供風(fēng)分為風(fēng)帽供風(fēng)(也稱為中心供風(fēng))和環(huán)縫供風(fēng)兩部分。熄焦用的循環(huán)氣體從干熄爐底部供入，經(jīng)下部的下氣室、十字風(fēng)道和風(fēng)帽進入熄焦室中心，同時經(jīng)過上氣室與干熄爐環(huán)縫供入熄焦室內(nèi)，以保證沿熄焦室內(nèi)所有截面的焦炭都能被氣體均勻冷卻，所以干熄爐內(nèi)布風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是相當(dāng)關(guān)鍵的，而對于布風(fēng)裝置中的核心元件風(fēng)帽的設(shè)計就顯得尤為重要[2]。2013年鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部2#干熄焦風(fēng)帽嚴(yán)重?zé)龘p，致使中心供風(fēng)不能正常運行，在循環(huán)風(fēng)量增加20 000 m3/h時，排焦溫度仍然很高，只有減少1/3左右排焦量，才能維持排焦溫度在200℃以下，干熄率僅有84%，嚴(yán)重影響了干熄焦生產(chǎn)穩(wěn)定，具有較大的安全隱患。文中對鞍鋼鲅魚圈煉焦部2#干熄焦風(fēng)帽燒損原因進行分析，探討了2#干熄焦風(fēng)帽燒損的影響因素，并提出了相應(yīng)的對策。

1　干熄焦布風(fēng)工藝流程及風(fēng)帽功能

1.1　干熄焦布風(fēng)工藝流程

干熄焦布風(fēng)裝置在干熄爐底部，由中央供風(fēng)和周邊供風(fēng)兩部分組成，布風(fēng)裝置工藝流程見圖1。

圖1　干熄焦布風(fēng)示意圖

熄焦用的循環(huán)氣體從干熄爐底部供入，經(jīng)下氣室、十字風(fēng)道，從風(fēng)帽供給冷卻熄焦室中心處焦炭，同時經(jīng)上氣室，從上錐體與干熄爐內(nèi)爐墻中間的環(huán)縫供入，冷卻熄焦室周邊焦炭，從而保證沿熄焦室所有截面的焦炭都能被均勻冷卻。

1.2　風(fēng)帽功能和類型

風(fēng)帽安裝在干熄焦冷卻段下方的下錐斗中，一是起布風(fēng)作用，使循環(huán)氣體能夠沿徑向均勻分布；二是起到支撐爐料的作用，改善焦炭在冷卻室內(nèi)的下降狀況。風(fēng)帽常見類型有低風(fēng)帽和高風(fēng)帽，見圖2所示。

圖2　低風(fēng)帽、高風(fēng)帽結(jié)構(gòu)圖

由于干熄焦底部錐體對爐內(nèi)焦炭存在阻力，干熄爐內(nèi)中央部位焦炭比周邊焦炭下焦快，下焦量大，冷卻時間相對較短，因此中央供風(fēng)量約占到全部循環(huán)風(fēng)量2/3以上。干熄爐內(nèi)風(fēng)帽對提高冷卻效率，降低焦炭出口溫度波動，以及對干熄焦裝置穩(wěn)定操作起到很大的作用，所以干熄爐內(nèi)布風(fēng)系統(tǒng)好壞，尤其是布風(fēng)裝置中的核心元件風(fēng)帽好壞對干熄爐內(nèi)焦炭冷卻效果就顯得尤為重要。

2　2#干熄焦風(fēng)帽燒損情況及原因分析

2.1　2#干熄焦風(fēng)帽燒損情況

2013年10月份在檢查干熄爐時發(fā)現(xiàn)2#干熄焦風(fēng)帽燒損，因此，于2014年5月更換了新風(fēng)帽。鞍鋼鲅魚圈煉焦部2#干熄焦新風(fēng)帽和燒壞風(fēng)帽對比見圖3。圖3（b）中風(fēng)帽頂蓋完全缺失，風(fēng)帽中堆滿焦炭，風(fēng)帽整體燒損，干熄焦中央完全不能供風(fēng)。

圖3　2#干熄焦新風(fēng)帽與燒壞風(fēng)帽對比

2.2　2#干熄焦風(fēng)帽燒損原因分析

干熄焦風(fēng)帽采用的是普通16Mn鋼板，16Mn鋼板是一種高強度的碳錳鋼，只可耐425℃以下高溫。在正常工況下，干熄焦風(fēng)帽附近干熄焦焦炭溫度低于200℃，通常在110～160℃之間。因某種原因只有風(fēng)帽處焦炭溫度高時,才會燒損風(fēng)帽，具體原因分析如下:

（1）干熄焦γ射線料位計利用γ輻射源發(fā)出輻射，射線穿透焦炭時被衰減，隨著干熄焦料位的變化，探測處的輻射劑量會相應(yīng)的變化，但僅能實現(xiàn)干熄爐一點料位的檢測修正，無法連續(xù)準(zhǔn)確測量干熄爐料位，并且由于干熄爐爐體變形，在干熄爐運行期間無法進行處理，導(dǎo)致料位測量不可靠，因此只能依靠人工進行觀察，估計干熄爐料位，每8 h觀測1次料位，若在兩個觀測期內(nèi)出現(xiàn)干熄爐料位過低時，風(fēng)帽就會露出。干熄爐裝焦炭時焦炭落差高達(dá)24 m，對風(fēng)帽有較大沖擊力，可能會砸壞風(fēng)帽頂蓋，同時下落的焦炭還未經(jīng)冷卻，焦炭溫度高達(dá)1 000℃，進入風(fēng)帽內(nèi)部就會造成風(fēng)帽燒損。

（2）對2#干熄焦燒損風(fēng)帽處取焦炭樣品做工業(yè)分析實驗，發(fā)現(xiàn)焦炭揮發(fā)分為2.3%，正常干熄焦揮發(fā)分在0.9%～1.1%之間，說明風(fēng)帽處焦炭過生。原因是焦?fàn)t邊火道處于焦?fàn)t加熱最不利的部位，由于供熱不足和爐門散熱大等原因，造成邊火道溫度過低，鞍鋼鲅魚圈煉焦部7 m焦?fàn)t爐頭平均溫度均低于標(biāo)準(zhǔn)溫度150℃以上，使?fàn)t頭部位的焦炭不能按時成熟，若焦?fàn)t熱工波動大，出現(xiàn)大爐頭 （即焦?fàn)t邊爐生焦多現(xiàn)象），大量爐頭生焦進入干熄爐內(nèi)，生焦易掛在風(fēng)帽處，就會造成風(fēng)帽燒損。

3　采取的預(yù)防措施及效果

3.1　采取的預(yù)防措施

3.1.1安裝雷達(dá)料位計

鞍鋼鲅魚圈煉焦部在干熄爐預(yù)存段爐殼開孔安裝高溫雷達(dá)料位計，實時監(jiān)控干熄焦料位。干熄焦雷達(dá)料位計安裝簡圖見圖4。

圖4　干熄焦雷達(dá)料位計安裝簡圖

干熄焦雷達(dá)料位計由白鋼保護套管、吹掃裝置、導(dǎo)波裝置和雷達(dá)主表裝置組成。吹掃裝置又由反吹、冷卻氣體保護系統(tǒng)等部分組成。一般情況下使用氮氣吹掃，當(dāng)?shù)獨鈮毫Φ陀谠O(shè)定值時由高溫雷達(dá)吹掃控制箱自動切換到壓縮空氣吹掃，不僅可避免粉塵積在雷達(dá)料位計天線上，同時又可降低雷達(dá)料位計工作溫度。由于高溫雷達(dá)料位計發(fā)射的微波波束集中、波長短、穿透力強、雷達(dá)波接收面積大，有效克服了爐內(nèi)物料顆粒大、粉塵大的惡劣環(huán)境造成的影響，徹底解決了原設(shè)計用焦罐理論重量推算裝焦料位和射線單點修正造成料位誤差的問題，雷達(dá)料位計料位偏差為0.5 m，料位誤差降低了98%以上，可以使中控室操作人員實時監(jiān)控干熄焦料位，同時在計算機上以干熄焦風(fēng)帽為零點，設(shè)定低料位、高料位和高高料位值，設(shè)置了限料位連鎖停車，杜絕了過量排焦和裝滿焦的事故。

3.1.2增加焦?fàn)t輔助加熱系統(tǒng)

為解決焦?fàn)t邊火道焦炭生的問題，7 m焦?fàn)t新增了焦?fàn)t輔助加熱系統(tǒng)，見圖5。通過測量焦?fàn)t各邊火道溫度，并將此溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度進行對比，可以通過增減引入焦?fàn)t邊火道的焦?fàn)t煤氣量，改善焦?fàn)t爐頭溫度。

圖5　焦?fàn)t輔助加熱系統(tǒng)工藝簡圖

3.2　應(yīng)用效果

（1）增加雷達(dá)料位計后，干熄焦料位平均控制在10～13 m，特殊條件下料位控制在15～16 m，從根本上杜絕了出現(xiàn)過低料位露出風(fēng)帽情況。

（2）增加焦?fàn)t輔助加熱系統(tǒng)后，機焦側(cè)平均溫度提高70～90℃，焦?fàn)t邊爐機側(cè)平均溫度為1 088℃，焦側(cè)為1 130℃，基本達(dá)到焦?fàn)t邊爐熱工管理要求，“大爐頭”現(xiàn)象沒再出現(xiàn)，生焦掛干熄焦風(fēng)帽的現(xiàn)象得到明顯改善。

4　結(jié)語

（1）干熄焦料位過低和焦炭過生是導(dǎo)致干熄焦風(fēng)帽損壞重要因素。

（2）通過雷達(dá)料位計可以實時精準(zhǔn)掌握干熄焦料位，從而杜絕了過量排焦和裝滿焦的現(xiàn)象，可以避免焦炭高位落下砸壞風(fēng)帽頂蓋事故。

（3）通過焦?fàn)t輔助加熱可以改善焦炭邊火道爐溫狀況，從而避免生焦掛風(fēng)帽，導(dǎo)致干熄焦風(fēng)帽燒損事故。