八钢6m焦炉低负荷生产的加热控制

刘智江

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司焦化分厂）

八钢6m焦炉低负荷生产的加热控制

刘智江

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司焦化分厂）

文章介绍了八钢6m焦炉长结焦时间下的热工管理实践。通过合理编排出炉计划，加强焦炉炉体的维护，确定不同周转时间下的标准温度，采取调整炉头、横排、直行温度等加热制度措施。实现了长结焦时间较低标准温度下各项热工技术指标有保障的生产模式。

焦炉；结焦时间；加热制度；炉头温度

1　前言

2015年下半年受钢材市场需求的影响，八钢公司调低了钢铁产能，焦炉减产。焦炉减产的主要方式是在2015年10月至2016年2月连续降低焦炭产量，结焦时间（周转时间）由20小时相继变更为24小时、28小时、32小时、36小时、42小时、46小时。短期内大幅度延长结焦时间，这在八钢焦化的历史上从未遇到过。横排温度曲线难以调控，机焦两端靠近炉头附近6个火道温度下降比较严重，炉头温度降至950℃以下，不利于焦炭均匀成熟和造成焦炉损坏。文章介绍了八钢6m焦炉在长结焦时间情况下炉温管理与焦炉炉体的维护管理实践。

2　焦炉延长结焦时间的情况

八钢6m焦炉设计结焦时间19小时，当结焦时间大于22小时的低负荷生产，称为延长结焦时间状态下的生产。在此阶段，生产工艺的主要特点是焦炭成熟后仍在炭化室中停留一段时间，然后出焦。结焦时间愈长，焦炭成熟后在炭化室中停留的时间愈长。因此，在工艺管理上就带来一些不同于正常结焦时间阶段的特点。

大型焦炉的生产能力低于设计能力的10%以上维持低负荷生产时，平均温度一般保持在1200℃。但是，由于炭化室中的石墨已烧掉，荒煤气的漏失量增加，横排温度曲线呈现“馒头”状，炉头低温，对焦炉正常生产造成负面影响。延长结焦时间或停产保温时，如果处理得好，焦炭质量和焦炉寿命可以基本不受影响。

3　焦炉温度管理

结焦时间延长后对横排温度、直行温度、炉头温度均有很大影响。横排温度曲线的走向逐渐变形，直行温度均匀性变差，边火道温度急剧下降。焦炉要保证正常加热，则需建立合理的温度制度、压力制度与

联系人：刘智江，男，50岁，大学本科，工程师，乌鲁木齐（830022）宝钢集团八钢公司炼铁分公司焦化分厂

E-Mail:Liuzj@bygt.com.cn煤气流量和空气量的供给等。炉温调节就是根据焦炉加热制度调节燃烧系统的吸、压力，使各燃烧室（立火道）的煤气量、空气量均匀分配并保证燃烧系统各点压力分布合理，以达到各燃烧室的温度均匀一致。

3.1推焦计划的制定

焦炉结焦时间延长后，单位时间内煤气发生量减少，集气槽压力波动大，造成燃烧室温度波动。为减小各燃烧室之间温度波幅，适应全炉加热温度均匀性的需要，要合理制定推焦计划。推焦计划制定的要求：每炉操作时间不宜过长，以免损坏炉体严密。应均匀出焦，使煤气发生均匀，便于集气管压力保持稳定。2×55孔焦炉不同结焦时间下的推焦检修段划分见表1。

表1　2×55孔焦炉不同结焦时间下的推焦检修段

3.2标准温度制定

结焦时间延长，在22～25h间每延长1h，标准温度应降低10～15℃，结焦时间延长到32h以上，炉温基本不变，应控制在1100℃～1150℃，炉头温度不低于1050℃。当周转时间延长时，根据测量的焦饼中心温度分布情况，及时调整机、焦侧标温温度差。不同周转时间下标准温度控制要求见表2。

表2　不同周转时间下标准温度及炉头温度要求的制定

3.3横排温度和炉头温度的调控

结焦时间延长后，标准温度降低，机、焦侧标温温度差缩小，煤气主管压力减小，横排温度受影响较大，横排系数变差，在30h时，边火道温度急剧下降，横排曲线变成“馒头”形状（如图1），使用焦炉煤气加热焦炉，横管内小孔板孔径排列是否合理，对燃烧室加热是否均匀起着重要作用，使用高炉煤气加热焦炉，蓄热室顶部吸力是否合理，对燃烧室加热是否均匀起着重要作用。

3.3.1焦炉煤气加热焦炉横管内压力分布

根据变量气流基本公式，横管内两端点压力（P机和P焦）与支管入口处（P始）的关系：

P焦＝P始+（u焦2×ρ0/2）×（T/273）×{2－[λ×

（L焦＋L分）/3D]}，Pa(1)

P机＝P始+（u机2×ρ0/2）×（T/273）×{2－[λ×

（L机＋L分）/3D]}，Pa(2)式中：u焦、u机——由支管进入的煤气流向焦侧和机侧的初始气流速度，m/s； L焦、L机——由支管入口处至焦侧、机侧端部的距离，mm；

P机、P焦——横管内机焦侧两端点压力，Pa；

P始——横管支管入口处的压力，Pa；

D——横管内直径，mm；

L分——煤气由支管进入横管后分为两股气流阻力的当量长度，取横管内直径D的60倍，即L分＝60D，mm；

ρ0——焦炉煤气0℃下的密度，kg/m3；

λ--摩擦阻力系数。

图1　调节前横排曲线

3.3.2焦炉煤气加热焦炉孔板排列

焦炉煤气由下喷管进入砖煤气道出口压力（相对）为0，则煤气由横管到砖煤气道，即整个下喷管的阻力就是横管内对应点的压力。根据流量和压力对比公式可得：

dx＝d均×[（P均/Px）1/4]×[（Vx/V均）1/2](3)式中：dx——某下喷管内孔板直径,mm；

Px——某下喷管内的压力，Pa；

Vx——某下喷管内的煤气流量，m3/h；

V均——中部下喷管内的煤气流量，m3/h；

P均、d均——中部下喷管处横管内的压力和下

喷管直径。

根据测量的横排温度曲线，对下喷管小孔板截面积通过堵塞铁丝的方式进行调整。

表3　孔板直径尺寸表mm

3.3.3高炉煤气加热焦炉蓄顶吸力的调节

蓄热室顶部吸力与看火孔压力是相关的。当结焦时间和空气过剩系数一定时，上升气流蓄热室顶部的吸力与看火孔压力的关系式如下：

P蓄＝P看－H(ρ空－ρ)g＋△P(4)

式中：g——重力加速度，m／s2；

P看——看火孔压力，Pa；

P蓄——蓄热室顶部压力，Pa；

△P——蓄热室顶至看火孔的气体阻力，Pa；H——蓄热室顶至看火孔的距离，m；

ρ——蓄热室顶至看火孔平均温度下炉内气

体密度，kg／m3；

ρ空——环境温度下空气的密度，kg／m3。

由（4）式可知，蓄热室顶部至看火孔之间的距离越大，燃烧室和斜道阻力越小，则上升气流蓄热室顶部的吸力就越大。

实际生产过程中，当煤气流量减少时，同步应减少进入蓄热室的空气量，焦炉加热系统应减少蓄热室顶部吸力。通常采取提升看火孔压力的方式减小蓄热室顶部吸力，保证煤气燃烧的合理性。高炉煤气、焦炉煤气加热焦炉调整蓄热室顶部吸力采取的方式有风门盖板开度的调整、废气盘翻板开度的调整、分烟道吸力的调整等，两者的不同之处在于，焦炉煤气加热焦炉调节蓄热室顶部吸力主要影响进入加热系统的空气量，高炉煤气加热焦炉调节蓄热室顶部吸力影响进入加热系统的空气量和煤气量。不同周转时间看火孔压力制定标准见表4。

表4　不同周转时间下看火孔压力的制定

3.3.4高炉煤气加热焦炉炉头补充加热装置的应用

利用炉头补充加热装置增加炉头火道煤气量，对没有炉头补充加热装置的A1焦炉在半个月内完成安装。使用炉头补充加热装置要控制好每个炉头火道的补充煤气量，避免煤气不能完全燃烧的现象。

3.3.5调整后的效果

采取调温措施后，炉头火道的平均温度基本控制1050℃以上（见表5），K头系数大于0.9（见图2）；焦炉横排温度曲线趋于均匀，K横系数控制在0.86以上。

表5　不同周转时间下调后炉头温度控制值

3.4直行温度调节

延长焦炉结焦时间后，直行温度的K均、K安系数受到检修段、出炉段的影响较大，在一个结焦周期内，前期热量供小于求，导致炉温下降，后期热量供大于求，导致炉温升高。如此循环导致炉温的波动远大于正常生产状态，不能为一时的K均、K安系数而频繁调节煤气量和吸压力，要根据测温时段的出炉状态，预判炉温变化趋势，才能有效控制直行温度合理。

（1）各燃烧室煤气量的均匀分配，是由大孔板直径沿焦炉长向适当的排列来实现。孔板直径的排列，取决于煤气主管从始端到末端的压力分布。用高炉煤气加热时，直行温度均匀性的调节主要是调节蓄热室顶部吸力。把各蓄热室的不同气流的吸力逐个调节均匀，使供给各蓄热室的煤气或空气达到全炉均匀一致，从而达到炉温均匀的目的。

（2）结焦时间延长采取降低煤气压力和关小考克开度的办法控制煤气主管压力。结焦时间由20小时延长到46小时过程中，要根据直行温度安定系数控制情况，调整调节旋塞开度和调整大孔板直径，将焦炉煤气主管压力控制在约1000Pa,高炉煤气支管压力控制在约800Pa。

（3）个别燃烧室高低温采用调节旋塞开度进行控制，并作好详细记录，对控温炉号每隔2小时测量一次其横排温度，以便及时开关，防止产生高低温的事故。

（4）直行温度整体较高时 (超过设定标准温度20℃以上)，采用间断加热的方法(停止加热5分钟)，用交换机打到中间位置。

（5）在调节煤气流量时，应考虑炉温有个缓冲阶段，一般焦炉煤气在加热4小时后、高炉煤气在加热8小时后，才能体现温度变化，加减煤气流量不能连续进行，要求8小时内煤气流量的加减量为：焦炉煤气200m3/h，分烟道吸力5Pa；高炉煤气500m3/h，分烟道吸力3Pa。注意观察每次测温后的温度趋势，分析准确，对温度进行调节。

通过焦炉长结焦时间生产实践，了解了直行温度的变化规律，出炉时测量的直行温度应控制在标准温度上限附近，检修时测量的直行温度应控制在标准温度下限附近，以此为参考标准做调控，可保证直行温度的安定系数在0.9以上。

图2　调整后的横排温度曲线

4　焦炉炉体维护

结焦时间延长、结焦时间变更频繁，使炉温及炭化室压力波动较大，炉体膨胀收缩程度相对正常生产时要大，容易引起焦炉砌体的收缩开裂和炭化室石墨的减少，造成炉体窜漏。所以，一方面要针对易串漏部位如斜道正面、蓄热室封墙、废气开闭器与炉体连接处的密封等加强喷抹、灌浆密封工作，对串漏炭化室进行空压密封处理，对砖煤气道进行灌浆和疏通，降低炉体串漏对炉温的影响；另外，为防止结焦后期炭化室出现负压吸入空气，烧损焦炭、烧坏炉墙，生产四班要做好炉门、炉框的清扫，出一炉清一炉，发现有冒烟现象要立即进行消烟，确保炉门严密，炉门密封要用煤泥，禁止用煤粉。

护炉铁件的管理至关重要，护炉设备对砌体施加的保护性负荷不足时，炉头火道部位砌体首先受到损害，如裂缝的增加，砌体的松动等，并且逐渐向内部火道蔓延。这种保护性负荷的不足还导致炉体伸长的速度加快及各部位膨胀的比例失调，也可能导致焦炉某些部位冒烟着火等。但是，施加给焦炉的负荷也不能过大或比例失调，一些不当操作都会造成焦炉的非正常损坏，缩短焦炉寿命。

在延长结焦时间生产期间，随着结焦时间的延长，炉顶压力变大，炉顶温度升高，横拉条会热胀伸长，因此制定了技术要求：（1）在每次结焦时间变更，温度稳定以后，护炉铁件要进行测调；（2）增加关键项目测量，如炉体伸长量、炉柱弯曲度、大弹簧负荷等项目的测量调节；（3）大弹簧吨位调整比正常情况下吨位大1.5t，即调整为约14t，保证炉柱给炉体以足够的保护性压力；（4）在结焦时间延长到40小时对上部大弹簧进行复测，上部吨位如果小于12t，应立即进行调整。

5　结束语

焦炉进行长结焦时间的低负荷生产，必须要有完善的技术、操作方案，并严格执行。发现问题，应及时分析原因，对症下药，进行合理的调整处理。控制好炉头火道温度是焦炉进行长结焦时间生产的必要条件；在使用高炉煤气加热时，采取炉头补充加热措施才能提高炉头火道温度。只有认真做好焦炉炉温调控、压力调控、炉体维护等工作，才能有效保护焦炉本体，实现特殊条件下的焦炉生产顺行。

[1]杨文彪，刘洪春.炼焦工艺与技术［M］.太原顺航培训中心，2001.

Regulations of Heating Control for 6m Coke Oven during Low Capacity Running in Bayi Steel

LIUZhi-jiang
（IronmakingBranch,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group）

This paper mainly introduces some heating management regulations of 6m coke oven of Bayi steel under long coking time.Through the reasonable arrangement discharging plan,strengthen the coke oven furnace body maintenance, determine the standard temperature under different turnaround time,take effective measures to adjust coke end temperature,horizontal temperature,longitudinal temperature and manymore heatingcycle etc.The production mode ofensure all thermal technical indexofcoke oven have been achieved under the longcokingtime and lowstandard temperature.

coke oven；cokingtime；heatingcycle；coke end temperature

TQ520.6

B

1672—4224（2016）02—00013—04