八钢1＃焦炉改进燃烧系统调温方法的实践

刘智江

（新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂）

1 前言

八钢1#焦炉为55孔AG60-06F型顶装焦炉，于2007年11月投产运行。历经十余年的生产运行，长期开关炉门、装煤出焦等操作造成冷热激变、炉体膨胀，推焦时机械的挤压、摩擦作用以及煤气中有害物质的侵蚀影响，焦炉砌体逐渐损坏，存在炉墙裂缝、麻面剥蚀及串漏严重等问题。造成1#焦炉燃烧系统温度控制、调节效果很不理想，炉温均匀性变差，影响焦炉正常生产。为此，在做好焦炉砌体修补，减少炉体串漏影响的同时，通过加强焦炉炉温调节工作，改进调温方法，满足了1#焦炉燃烧系统加热的需求，保证了焦炉生产的正常运行。。

2 焦炉燃烧系统常用调温方法简述

焦炉燃烧系统包括：煤气管道设备、烟道、蓄热室、斜道、燃烧室、废气开闭器、烟囱等。焦炉调温就是合理调节焦炉燃烧系统的吸压力，使各炭化室的焦饼在规定的结焦时间内沿长向和高向同时均匀成熟，生产出质量良好的焦炭和化产品，并降低焦炉燃耗、延长炉体寿命。

2.1 焦炉温度的调节

炼焦过程所需的热量，是由煤气和空气分别进入燃烧室各火道，依靠分子扩散作用，边混合、边燃烧而提供的。满足焦炉正常加热，需建立合理的加热制度，炉温调节就是根据焦炉加热制度调节燃烧系统的吸、压力，使各燃烧室的煤气量、空气量均匀分配，使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、炭化室内焦炭均匀成熟的目的。焦炉燃烧系统布置如图1所示。

图1 焦炉加热系统示意图

焦炉煤气加热时的气体流程：

2.2 常规焦炉燃烧系统的调温方法

焦炉在总供热稳定的基础上，要求对每个燃烧室供给相同的热量，才能保证各燃烧室的温度达到均匀一致。

2.2.1 各燃烧室煤气量的调节

焦炉加热用的焦炉煤气通过煤气主管的压力来输送，进入各燃烧室的煤气量是用所对应的安装在煤气分管上的孔板来控制。供给每个燃烧室各火道的。

煤气量是由安装在煤气分管内的小孔板来控制。

煤气通道的阻力会影响进入各燃烧室的煤气量，理论上只有这些阻力相同时，孔板尺寸的合理排列才能使各燃烧室煤气量一致。

2.2.2 各燃烧室空气量均匀性的调节

供给各个燃烧室燃烧加热所需的空气是通过焦炉烟囱吸力，由废气盘进风口进入。进入焦炉的空气量由废气盘进风口开度和机、焦侧分烟道吸力来控制。进入各燃烧室空气量用蓄热室顶部吸力来调节，蓄热室顶部上升与下降气流的压差代表着气体流通量，通过调节蓄热室顶部吸力使空气量均匀分配到各燃烧室火道。

常用的蓄热室顶部吸力的调节方法：调节所有废气盘进风口开口尺寸一致（边炉除外），调节废气盘翻板的开度，使各个蓄热室顶部上升和下降气流压力差一致，将机、焦侧分烟道吸力控制在合理范围，使看火孔压力基本一致、燃烧后废气的空气过剩系数合格，炉温均匀。

3 常用的调温方法不能满足1#焦炉的需要

焦炉燃烧系统内气体流动十分复杂，气流时而呈垂直方向流动，时而呈水平方向流动，有时上升，有时下降，在焦炉炉况良好、气流通道阻力变化小的情况下，常用的炉温调节方法可以满足焦炉加热的需要。但随着焦炉炉龄的延长、炉况变差，串漏状况的日益严重，燃烧系统各部位阻力变差，这些因素破坏了正常的加热制度，使炉温调节愈加困难，各炉温控制系数变差。八钢1#焦炉采用常规的调温方法，直行温度、横排温度、炉头温度的系数（基本低于0.85），与同行业焦炉相比明显偏低。表1是2017年3～12月，八钢1#焦炉运用常规调温方法的炉温系数数据和空气过剩系数的统计。

表1 1#焦炉2017年3～12月数据统计表

从表1数据看，1#焦炉的各项温度系数远未达到0.9的基本水平，直行温度、横排温度、炉头温度的均匀性较差，不能满足焦炭均匀成熟的要求。另外，空气过剩系数超出了1.15～1.30的技术控制范围，说明空燃比不合理，热效率偏低。

4 1#焦炉指标较差原因分析

4.1 焦炉砌体串漏的影响

焦炉经过长期生产运行会发生砌体串漏问题，常见的串漏部位如蓄热室封墙、废气盘两叉部承插口、砖煤气道、燃烧室炉墙和废气砣面不严密等。这些串漏恶化到一定程度会影响常规调温方式下的炉温调节效果，表现为当各废气盘进风口开口尺寸一致和各蓄热室的顶部吸力调节相同的情况下，进入各个燃烧室的空气量差异较大，影响到部分燃烧室燃烧效果，造成炉温不均匀，看火孔压力和空气过剩系数超出控制范围，增加了焦炉燃耗。

4.2 蓄热室阻力的影响

由于蓄热室顶部串漏产生的下串火造成的蓄热室经常性高温，1#焦炉各蓄热室的格子砖存在不同程度的蠕变问题，各个蓄热室阻力差别较大。依据蓄热室上升气流公式，在热浮力基本一致时，将各个蓄热室顶部吸力都调节在相同范围内时，则各个蓄热室废气盘的调节翻板开度差异较大，造成所对应的燃烧室进入的空气量差别较大，导致焦炉直行温度不均匀，看火孔压力和空气过剩系数的合格率降低。

4.3 各个燃烧室之间温度差异的影响

1#焦炉的直行温度不达标，各燃烧室间的同号火道温度最大差值超过65℃，各燃烧室、蓄热室的热浮力不一致。另外，斜道区的阻力不同和串漏也影响燃烧系统温度和压力的稳定控制。

5 焦炉温度调节方法的改进及效果

通过将各个蓄热室顶部吸力调节一致来实现各个燃烧室的煤气量、空气量均匀分配的常用温度调节方法，已不能满足八钢1#焦炉炉况差、燃烧系统阻力差别大的状况下对直行温度、横排温度的调节控制。从实际操作来看，以控制看火孔压力为基准来确定焦炉燃烧系统的各点压力的方法是较为准确、可靠的调节手段。因此，改变现行常用的调温方法，调节各个燃烧室标准火道看火孔压力到合理控制范围来调节与之相应的各个蓄热室顶部吸力，在实现各个燃烧室的煤气量、空气量均匀分配和看火孔压力、燃烧后废气的空气过剩系数合格的情况下，不追求各个蓄热室顶部吸力、废气盘调节翻板开度和进风口开度一致。

5.1 调整看火孔压力范围

由于1#焦炉炉况较差，蓄热室封墙不严密，为避免炉头火道温度不合格，将标准火道看火孔的压力范围由原来的0～5Pa调整到10～15Pa。提高标准火道看火孔压力可以避免产生炉头火道负压而串漏吸入冷空气，引起炉头火道短路，造成炉头火道低温情况的发生。

5.2 蓄热室顶部吸力的调节方式的改进

通过先测量炉顶各个燃烧室标准火道的看火孔压力，调节相对应各个蓄热室顶部吸力使看火孔压力控制在合理范围。由于燃烧系统内气体流动较为复杂，各蓄热室之间通过燃烧室、斜道相互关联，即一个蓄热室与两个燃烧室相关联，而一个燃烧室又与两个蓄热室相关联，因此调节一个蓄热室顶部吸力将影响相邻2～4个蓄热室吸力。所以，在初期每周测调不少于两次，在各个燃烧室看火孔压力与各个蓄热室顶部吸力变化中找平衡，直到相互影响关系稳定后再按正常周期进行调节。

5.3 废气盘进风口尺寸的调节

由于1#焦炉燃烧系统阻力差异较大，将所有废气盘进风口开口尺寸调节一致的方法不能满足压力和流量的要求。所以，根据部分燃烧室看火孔压力、火道内煤气燃烧及空气过剩系数不合格情况，对相应蓄热室废气盘进风口开口尺寸进行调整。图2是2018年1～10月，八钢1#焦炉运用改进后的调温方法温度系数趋势图。

图2 2018年1～10月1#焦炉温度系数趋势图

采用改进后的炉温调节方法，经历了粗调到细调的过程，1#焦炉炉温和空气过剩系数明显好转，直行温度系数（K均）、横排温度系数（K横）、炉头温度系数（K头）都已超过0.9，完成了各项炉温系数不低于0.9的目标值，空气过剩系数（α）控制在1.15～1.30范围内。从2018年5月以来，1#焦炉没有发生因炉温而影响焦炭质量的问题。另外，焦炉的看火孔压力逐渐稳定合理，对焦炉燃耗和砌体的严密性起到了好得作用，烟囱冒烟现象减少。

6 结束语

八钢1#焦炉改进温度调节方法的实践，有利于焦炉的生产顺行。

（1）采取以看火孔压力为基准来调节蓄热室顶部吸力方法后，焦炉加热制度已基本满足焦炉有效控制温度的需求，全炉温度均匀性逐步改善提高，空气过剩系数趋于合理。

（2）提高看火孔压力对焦炉炉顶散热影响不大，但可以有效提高炉头火道温度和横排温度系数。

（3）对部分废气盘进风口开度根据看火孔压力和煤气燃烧情况进行调整，更有利于炉温调控。

针对老龄化焦炉存在炉墙变形、剥蚀及串漏严重等问题，通过加强焦炉维护工作和改善炉温调节手段可以使老装备继续产生效益。