影響煉焦耗熱量的原因分析與改進

張智

摘 要：本文敘述了天鐵集團焦化廠1焦爐在煉焦工序中影響煉焦耗熱量的原因分析，結合生產實際，采取了降低焦餅中心溫度、提高裝煤量和加強焦爐熱工調節等節能降耗措施，實施后取得了良好的經濟效益。

關鍵詞：焦爐;煉焦;耗熱量

影響煉焦耗熱量的因素和改進方法

一、 前言

天鐵集團焦化廠1#焦爐于2012年2月投產，年產干焦60萬噸，采用JN60—6型60孔復熱式焦爐，結構為雙聯火道、廢氣循環、焦爐煤氣下噴、單集氣管、雙吸氣管焦爐。 剛投產煉焦耗熱量一直偏高，沒有達到特級焦爐考核標準。降低煉焦耗熱量成為節能降耗和提高效益的重要途徑。我通過對焦爐現狀的分析采用降低焦餅中心溫度、控制裝煤水份、控制空氣過剩系數、嚴密爐體等措施從而達到降低煉焦耗熱量，提高經濟效益的目的。

二、影響煉焦耗熱量的因素

煉焦生產中影響煉焦耗熱量的因素很多，當客觀條件變化時，應做到更好地、主動地調節焦爐供熱量采取相應措施降低煉焦耗熱量。影響煉焦耗熱量的主要因素有：焦餅中心溫度和標準溫度、爐頂空間溫度、空氣過剩系數、廢氣溫度、裝入煤水份、周轉時間、爐體表面散熱。

（一）焦餅中心溫度和標準溫度

根據焦爐的熱平衡我們可以看出，焦炭帶出的熱量很多，占總支出熱 量35%左右，若以焦餅最終平均溫度1000℃計，則焦餅溫每增減50℃，焦炭帶走的熱量增減5%左右。如焦餅中心溫度從1050℃降到1000℃煉焦耗熱量可降低46kJ/kg左右。

（二）爐頂空間溫度

從爐頂排出的荒煤氣帶走的熱量比較多，當結焦時間，裝煤量一 定時荒煤氣出口溫度每降低10℃耗熱量降低15kj/kg左右。因此降低爐頂空間溫度對降低耗熱量也是有利的。這就要求炭化室裝滿煤，減少荒煤氣在爐頂的停留時間，并在保證焦餅高向加熱均勻的前提下，降低焦餅的上部溫度。

（三）空氣過剩系數

使加熱煤氣能有正確比例，達到完全燃燒，對降低熱量有較大意義。空氣過剩系數過大時廢氣量增多，當空氣過剩系數過小，使燃燒不完全，有部分可燃氣體損失，對耗熱量影響更大。一般來說，空氣過剩系數較大時每增加0.1對使用焦爐煤氣加熱，耗熱量增加21—25kj/kg。

（四）廢氣溫度

在結焦一定的情況下，廢氣出口溫度降低25℃，可使焦爐的熱效率提高1%，耗熱量降低25～37kj/kg.廢氣溫度的高低與火道溫度、蓄熱室格子磚的蓄熱面積、氣體在蓄熱室內的分布情況以及交換周期有關。

蓄熱室格子磚的蓄熱面積增加可使廢氣溫度下降。

（五）裝入煤水份

煤料在煉焦中，由水蒸氣帶走的熱量也較多。煤水份變化1%濕煤耗熱量相應變化29.3～33.5kj/kg，實際中往往大于此值，尤其是煤料中配入水份較高的煤泥或下大雨時，耗熱量就增加較多，由于水份的波動，引起爐溫不穩定。因此，應使煤料水份降低并保持穩定。

（六）周轉時間

根據一些焦化廠的生產實踐表明，一般大型焦爐的周轉時間，當炭化室為450mm的在18—20小時，耗熱量最低。短于上述周轉時間，耗熱量隨周轉時間的縮短而升高。周轉時間長于20一22小時，為保持爐頭溫度不過低，標準溫度不隨周轉時間的延長而降低。

（七）焦爐爐體表面散熱

焦爐爐體表面散熱，一般占總支出熱量的10%以上，在爐體表面散熱中爐頂散熱、裝煤孔、看火孔蓋等部位散熱較大，因此利用隔熱材料，減少以上部位的散熱有看重要的意義。目前部分廠在蓄熱室封墻利用硅酸隔熱纖維取得一定效果。

三、采取措施

（一）在保證焦炭成熟和質量的前提下適當降低焦餅中心溫度。焦餅中心溫度在結焦末期達到1000℃正負50℃為焦餅成熟溫度。根據長期生產操作中的總結，標準溫度降低10℃，那么焦餅中心溫度將降低25-30℃。為了找到合適的標準溫度我廠根據每次結焦變化，分別測量焦餅中心溫度，在根據中心溫度來調整標準溫度。例如，我廠在結焦時間20個小時標準溫度定機側1300℃焦側1350℃。我們通過測量焦餅中心溫度發現出爐前中心溫度到達1045℃，于是我們降低了標準溫度機側到1290℃，焦側1335℃，在測焦餅中心溫度降到1010℃。這樣我們降低了煉焦耗熱量。

（二）降低爐頂空間溫度

這就要求裝滿煤，減少煤氣在爐頂空間的停留時間，并在保證焦餅高向加熱均勻的前提下降低焦餅上部溫度。我們改造了平煤桿，將平煤桿頭適當加大，這樣更有利于推煤，然后在第二節和第三節平煤桿上裝檔板讓檔板和煤有一定角度，這樣更有利于壓煤。我還優化了平煤操作，先平一趟長桿，然后多次平短桿，等煤車走了在平一次長桿。這樣既保持了焦側裝煤不缺角，也提高了平煤效率。然后另一個方面荒煤氣在爐頂空間停留時間過長，也會造成爐頂空間溫度升高。我們加強荒煤氣導出設備的清掃工作，使荒煤氣順利快速排出，從而降低爐頂空間溫度。標準的爐頂空間溫度是800正負30℃不超過850℃。在采取措施前1#焦爐裝濕煤量30噸左右，爐頂空間溫度830℃，爐頂溫度偏高。通過采取上述方法，單爐裝煤量己經達到31.5噸，爐頂空間溫度降到805℃。不但降低了爐頂空間溫度，還提高了焦炭產量。

（三）空氣過剩系數

標準焦爐煤氣空氣過剩系數是1.20-1.25之間。我們廠剛投產1#爐時空氣過剩系數一直在1.5左右，空氣量大。我根據實際測量情況及時調整進風門蓋板和吸力，及時調節空氣和煤氣配比，使其符合加熱制度的規定和要求，改進后空氣過剩系數為1.20，煤氣燃燒完全，煉焦耗熱量降低了。

（四）廢氣溫度

降低廢氣排出溫度可以提高焦爐的熱工效率，降低煉焦耗熱量。我廠焦爐廢氣溫度要求控制在250℃—450℃之間。如果過低不能保證煙囪的吸力，太高會使廢氣中帶走大量熱量。在實際操作中廢氣升高的原因主要是磚煤氣道下火，使廢氣升高這就要求我們經常檢查下火有問題及時處理保證溫度正常。我們廠采用九孔格子碼，廢氣溫度由350℃下降到300℃左右，耗熱量降低40.9～62.8kj/kg。

（五）裝入煤水份

配煤水份每變化1%時，q相將相應增減59-67kj/kg。例如我廠1#焦爐60孔每孔裝干煤29噸，周轉時間20小時，則每一小時處理煤量60x29x1000/20=87000kg/h。當水份增加1%時耗熱量增加約為87000X（59～67）=4602000～5829000kj/h。當焦爐煤氣的發熱值Q發=17920kg/m3的焦爐煤氣290m3/h可見數量很大。降低入爐煤水份的主要措施是在備煤煤場要做好防水措施，要有頂棚，防止突然下雨、下雪弄濕煤料，造成水份波動。

（六）周轉時間

周轉時間對煉焦耗熱量也有影響，生產實踐表明，炭化室寬450mm的大型焦爐，周轉時間為18-20小時煉焦耗熱量最低。若周轉時間縮短，則耗熱量增加。若周轉時間過長，標準溫度不能隨周轉時間的延長而降低，故耗熱量也增加。我廠跟據焦炭需求量不斷調節周轉時間，現在20小時上保持穩定，最大降低煉焦耗熱量。

（七）焦爐爐體表面散熱

焦爐爐體表面散熱主要在兩個方面，一是爐頂散熱，爐頂上有裝煤孔、看火孔在生產操作中需要打開蓋。我廠為減少散熱，規定裝煤口在出爐前不得提前30分鐘打開。裝完煤立即密封。測量溫度時打開看火孔蓋不得一次超過6個，都是為了減少散熱。另一個方面在生產操作中盡量減少機、焦側爐門打開時間特殊情況下也不能超過15分鐘。雨季來臨之前我們還在爐頂對裝煤口蓋、看火孔蓋用防火防水材料做一次密封防止雨水流到爐子里。

四、結束語

通過焦爐熱平衡找出了節能有效途徑，采取降低煉焦耗熱量、余熱回收利用等節能生產實踐，取得顯著節能效果。目前煉焦耗熱量己經控制在要求范圍內，達到預期效果具體情況看下列表格。

表三 ?近年來焦爐耗熱量情況 ? ? ? ?kj/kg

參考文獻：

[1]楊建華.闞興東.石熊保 煉焦工藝與設備[M]北京化學工業出版社.2006.3

[2]姚昭章.鄭明東. 煉焦學[M]冶金工業出版社.2008