焦炉长结焦时间状态下的工艺管理*

程 俊， 张新民， 金以鑫

(南京钢铁联合有限公司， 江苏 南京 210035)

引 言

南京钢铁联合有限公司(以下简称“南钢”)现有2×55孔和1×60孔JN60-6型焦炉共3座，设计周转时间19 h，焦炭产能170万吨/年。2018 年以来，因受城市阶段性控煤计划及环保管控等方面的影响，焦炉大幅限产，反复延长焦炉的周转时间，最长延至32 h，幅度之大前所未有，对焦炉温度和压力控制、炉体维护乃至安全生产都带来了极大的挑战；焦炉实际产能不足设计能力的60%。

为了保证在长结焦时间下焦炉安全生产、炉体维护、焦炭质量等处于受控状态，南钢根据不同的焦炉周转时间适时调整焦炉工艺指标特别是温度和压力制度，同步对炉体维护方法进行了调整。本文以24 h和32 h两个焦炉周转时间为例，对长结焦时间下的焦炉工艺指标所作的调整进行总结，以供参考。

1 工艺管理措施及成效

1.1 温度指标的控制

1.1.1 直行温度控制和调节

焦炉结焦时间延长，炭化室硅砖蓄热量减少和供热强度降低，加上结焦后期焖炉的影响，直行温度起伏较大，初装煤号与出炉号温度相差150 ℃以上，直行系数偏低。

结合焦炭的成熟、煤气消耗等情况，采取的调节措施有：适当调整机侧、焦侧标准火道的标准温度及机焦侧温度差；将正常19 h 周转时间下机焦侧温度差(60 ℃)适当缩减，24 h 周转时间下机焦侧温度差缩减到50 ℃，32 h 周转时间下机焦侧温度差缩减到40 ℃。结焦时间延长以后，以硅砖特性为依据，一般标准温度不得低于1150 ℃，标准温度控制在1155 ℃以上(按实测值)。不同的焦炉周转时间下3#，4#，5#焦炉基本加热制度如表1所示。

表1 不同的焦炉周转时间下焦炉基本加热制度

调节效果：直行温度系数稳定效果明显，日均达到0.95。机侧、焦侧煤气支管压力均在700 Pa以上，满足煤气管道安全要求。

1.1.2 炉头温度的控制

随着结焦时间的延长，焦炉的总供热大大减少，而炉体散失的热量并未同步减少。在这种情况下，炉头火道所散失热量的比例就相应增加；如调整措施跟不上，焦炉周转时间越长，炉头火道的温度就越低。

一般通过调节焦炉风门与翻板开度，降低上升气流蓄热室顶部吸力，相应增加边火道空气量，看火孔压力保持在10-15 Pa，减少由于空气窜漏对边火道的影响。结焦时间为32 h，要求炉头温度不得低于950 ℃，但实际温度在900 ℃左右，低于要求达到的温度。

调节措施：采用焦炉炉头单独补充加热手段，即利用原有焦煤煤气加热系统的交换系统，在每座焦炉设置两路自交换考克上部的支管三通分叉处延伸出炉头补充加热专用管道，沿焦炉纵向布置，每排在立火道1，2，31，32眼处设置补充加热点，由金属球阀、DN15-20管径的金属波纹管软连接炉头补充加热支管和下喷管支管，下喷管支管的末端连接在焦炉煤气下喷管的侧壁上，并与焦炉煤气下喷管呈60°以上的向下夹角。每个立火道均可独立控制，根据温度要求适当调节球阀开度。

调节效果：炉头均匀系数得到明显提升，炉头生焦和冒烟现象得到明显改善。

1.2 集气管压力控制

随着结焦时间的延长，煤气发生量相对减少。出焦时间间隔延长，集气管压力相应降低且波动范围加大(在40-180 Pa之间波动)，特别是在检修期间集气管压力下降明显甚至为负压。调整不到位则会导致炭化室底部压力变小，外部空气容易进入炭化室燃烧，加剧炉体特别是两端炉头部位和炭化室顶部炉墙窜漏，严重影响焦炉的使用寿命。

调节措施：密切关注集气管压力，加强集气管与鼓冷操作之间的联系，及时调节鼓冷系统大循环的煤气量。要求集气管压力按正常19 h周转时间下提高15-20 Pa来控制。

同步调整循环氨水压力，保证集气管温度维持在80-100 ℃；要求控制氨水温度，不能过低，以免影响桥管中氨水的喷洒状态；为了确保集气管温度不低于70℃，循环氨水流量由480 m3/h调减至270 m3/h。

调节效果：集气管压力在整个结焦过程中始终保持并稳定在90-110 Pa设定值，波动范围±20 Pa；看火孔压力调节为10-15 Pa，立火道高向加热均匀性良好。

1.3 炉体维护管理与调节

由于焦炉在长结焦时间状态下生产，炉温波动以及炭化室系统压力波动幅度加大，容易引起炉头砖开裂和炉头火道、蓄热室封墙以及各个承插口连接处吸入空气，造成炉体恶化、窜漏。

管理措施：由于炉温下降，焦炉砌体有所收缩，要求每月测调一次弹簧负荷(正常情况每季度测调一次)，将上部和下部弹簧吨位适当增大0.5吨，达到7.5-8吨，以增大弹簧对砌体施加的保护性压力，使炉体严密，将炉体伸长量控制在规定的范围内。

采用专用喷补料喷补密封炭化室炉墙，防止空气漏入炭化室内烧掉砖缝中的石墨。同步加强对炉头、小炉头、上升管根部、蓄热室封墙和废气盘联接口等处的喷补、抹补、灌浆和密封工作。

调节效果：炉体窜漏状况非但没有恶化，反而得到明显改善。

1.4 调整生产管理制度

每炉操作时间由10 min改为9 min。炉门框、炉门刀边坚持每炉清扫，炉门敞开时间争取控制在5 min以内，避免焦炉热损失的增加。

每次停产检修时间不超过4 h为宜。使煤气发生均匀，便于集气管压力保持，避免了因结焦时间不稳定而造成的炉温局部大幅波动的现象。

控制好加煤量，正常控制在32.5吨/孔左右，焦线控制在上部炉门耳下端左右为宜。

2 结束语

(1)根据热工管理制度，科学合理均衡地安排三班出炉计划。结合炭化室周期内温度变化的规律，不能盲目调节煤气量的供给，应适当调节风门与废气盘小翻板的开度，以降低上升蓄顶的吸力，相应增加边火道的空气供给量，更有利于边火道煤气的燃烧。

(2)采用焦炉炉头单独补充加热装置，每个立火道均可独立控制，根据温度需要适当调节球阀开度即可，炉头出现生焦和冒烟现象大大减少。

(3)保持较大的空气过剩系数，空气过剩系数控制在2.0之内，有利于改变小烟道温度降低趋势。

(4)南钢集气管压力设定值：19 h结焦时间压力设定值为120 Pa 左右，24 h结焦时间压力设定值为160 Pa左右，28 h结焦时间及以上压力设定值为180 Pa左右。

(5)将焦炉上部和下部弹簧吨位适当增大0.5吨(7.5-8吨)，炉体窜漏状况可得到明显改善。