焦餅中心溫度測量與煉焦操作探討

【摘要】焦餅中心溫度是衡量焦碳成熟與否的重要指標之一，能否準確及時地測量焦餅中心溫度，對節能降耗，改善調火工的勞動強度和安全，都有重要的作用。本文探討煉焦生產操作中焦餅中心溫度、結焦時間、等煉焦工藝技術參數對改善焦炭質量的影響。

【關鍵詞】焦餅中心溫度；自動測量；節能降耗

1.焦餅中心溫度對焦炭質量的影響

從煤煉成焦炭有兩個重要階段： 一是膠質體生成階段，膠質體的數量多少、質量好壞，受煤粘結性的影響，粘結性較好的煤膠質體數量多，流動性好，塑性溫度間隔寬，膠質體有充分的機會潤濕其周圍的變形煤粒而粘結在一起，所形成的焦炭氣孔壁厚，氣孔壁強度高，因而其耐磨性較好，焦炭耐磨強度指標M10低；反之，粘結性較差的煤煉成的焦炭M10較高。另一階段是半焦收縮階段，由半焦收縮形成焦炭裂紋，焦炭裂紋的深淺和多少取決于半焦收縮速度，半焦收縮速度快，收縮應力大，焦炭裂紋多而深，反之焦炭裂紋少而淺。煤煉成焦炭的加熱速度決定著半焦收縮速度，加熱速度越快，半焦收縮速度越快，反之則越慢，因此提高加熱速度會使焦炭抗碎強度下降，降低加熱速度會使之提高。在結焦時間一定的情況下，提高焦餅中心溫度，則需要提高燃燒室的標準溫度，也就相當于提高了加熱速度。提高加熱速度，可加寬膠質體塑性溫度空間，增強膠質體軟化階段的流動性，提高了煤在軟化階段的粘結性，因而可改善焦炭的耐磨強度，但對于配合煤的具有較好的粘結性時，無需用提高加熱速度的辦法來提高其粘結性，這樣會對半焦收縮產生不利影響，因加熱速度加快會造成 M40顯著降低。因此，在使用粘結性較好，入爐煤偏肥的煤煉焦時，在結焦時間一定的條件下，采用較低的焦餅中心溫度，相應降低燃燒室標準溫度，以保持較低的加熱速度是改善焦炭強度的有效措施。事實上，本廠由于焦爐煤氣需求量大，要求焦爐入爐煤可燃基揮發份必須大于28%，以提高煤氣發生量，滿足軋鋼等后部用戶的生產需求，因此入爐煤偏肥，粘結性好，M10容易滿足高爐要求，可使用較低加熱速度使M40得到提高。使用粘結性較好的煤煉焦，在結焦時間不變的情況下，降低煉焦溫度可減慢加熱速度，改善焦炭強度。但焦餅中心溫度不能低于950℃，這樣就會產生生焦，冒黑煙，發生難推，使M10變差，嚴重影響高爐順行。入爐煤的粘結指數G值為84～87，使用焦餅中心溫度以980～1000℃為宜。焦餅中心溫度是焦碳成熟的重要標志。焦餅溫度的均勻性是考核焦爐結構與加熱制度完善程度的重要方面。當更換加熱煤氣種類、改變結焦時間、改變煤種及配比時都需要測量焦餅中心溫度，以便隨時調節加熱制度?，F在大多數焦化廠均使用“插管測量法”，這種傳統的測量方法存在以下問題：1）需要四個調火工在裝煤孔處插入6米長的管子進行人工測量，操作繁鎖且時間長、勞動強度大、危險性高。2）只能在加煤口處取點測量，代表性較差。3）測量時需要尋找測點，存在人為誤差。4）在頻繁變換配比時不能及時對焦餅中心溫度進行測量。進而影響焦爐加熱制度和焦炭質量。為此，我們引進了焦餅中心溫度自動測量系統。

2.測量原理

LD-200便攜式焦餅中心溫度在線測量儀是一種結合非接觸式測量方法和光纖傳感技術，實現高精度、高重復性、快速響應、非接觸式測量和高性能價格比的新型光纖傳感類測量儀器。光纖探頭探測焦炭輻射的紅外波密度，經光纖傳導進入光電轉換單元，經緩沖放大，線性化處理后，得到與被測溫度信號成線性關系的電流信號，該信號經內置高速單片機采集形成溫度數據，該數據保存在內置的存貯器中。

3.自動測量系統的特點

（1）在攔焦車的導焦柵側面，取上、中、下三點，安裝三個光纖探頭，在推焦過程中對焦餅中心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，采集周期為1秒，每爐焦炭分別在上、中、下三點各取100個數據。

（2）智能地對碳化室號進行判定，對相關溫度數據進行管理、存儲。

（3）數據采集線直接連接到中控窒主機上，自動地對焦餅數據進行分析，得到即時溫度、峰值溫度、平均溫度等相關數據，并分上、中、下三點繪出每一爐焦餅中心溫度的實時測量曲線。

（4）根據需要對數據進行編輯、打印輸出。直接指導焦爐生產和加熱制度的制定，使焦餅中心溫度實現了在線管理。

（5）該系統的儀表部分采用便攜式箱體結構。上層為儀表控制部分，下層為電源、變送器、探頭部分。將光纖探頭安裝在導焦柵的側面。測量時，用光纖將箱體和探頭連接在一起。接通電源，即可開始測量。

4.與傳統焦餅測量法相比的優點

（1）溫度測量精度高，能達到±1℃；而傳統插管測量法需用光學高溫計測量，測量精度僅為±20℃。

（2）焦餅中心溫度實施了自動測量，在炭化室長向上共有100個測點，可以掌握整個炭化室長向焦餅成熟情況；而傳統插管測量法只在加煤口處取點，只能代表取點處焦餅中心溫度，不能代表整個炭化室情況。

（3）焦餅中心溫度自動測量系統方便、快捷，將探頭與儀表箱連上后，即可自動測量，不需人為操作；而傳統插管法需崗位工在加煤口處插、拔6m 長的鐵管，不僅費時、費力，而且由于焦餅管太長，存在觸電、燙傷等安全隱患。

5.安裝及調試過程中存在的問題處理方法

（1）我們在調試過程中發現，上部溫度比中部溫度低200℃左右，同時各測點溫度大部分為溫度低限值。為此我們專門到現場看推焦情況，經過多次觀察發現，由于重力作用，上部三分之一左右的焦炭會提前落下，導致上部探頭測空，上部平均溫度偏低。為此我們把測溫探頭往焦爐側移了500mm，解決了上部測空問題。

（2）我們在對2#攔焦車進行調試時發現，下部測溫總是比上部低100℃ 左右，可看出爐又沒有什么問題，經過檢查發現導焦柵上開口較小，又把開口擴大了，擴完孔后溫度沒問題了。

6.使用效果

焦餅中心溫度自動測量系統經過半年運行后，取得了較好的效果。

（1）我廠由于煤源緊張，一個月調好幾次配比。傳統測量時，由于調節頻繁，無法安排測量焦餅中心溫度。有了焦餅中心溫度自動測量系統后，隨時可以測量。同時我們將焦餅中心溫度的定期測量由原來的半年一次調整為現在的半個月一次，能夠及時了解焦餅的成熟情況。并根據測量結果對焦爐加熱制度進行及時的調整，確保焦炭質量的穩定。

（2）使用光纖探頭自動測量，避免了傳統測量方法中的人為誤差因素，使測量更具有客觀性。為加熱制度的調整提供了更精確的依據。

（3）焦餅中心溫度實施自動測量后，根據測量結果及時對加熱制度進行調整，降低了加熱燃料的消耗，達到了節能降耗的目的。

7.結論

使用合理的焦餅中心溫度，相應的控制標準溫度，能夠使焦炭質量得到改善；適當延長結焦時間也可提高焦炭強度；采取合理措施，提高爐頭溫度可顯著減少黑頭焦，改善焦炭質。在不能改變結焦時間的情況下，降低焦餅中心溫度，即降低標準溫度，以求減低加熱速度，取得較好效果。隨著洗精煤供應的日益緊張，大多數焦化廠都存在著頻繁改變配煤比的問題。焦餅中心溫度自動測量系統，為我們及時、準確地跟蹤焦餅中心溫度提供了技術保障，在不久的將來必將得到廣泛的推廣。

【參考文獻】

[1]楊麗.煤質分析在煉焦生產中的作用[J].科技創新導報，2010（31）.

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