【摘要】焦餅中心溫度是衡量焦碳成熟與否的重要指標(biāo)之一，能否準(zhǔn)確及時(shí)地測(cè)量焦餅中心溫度，對(duì)節(jié)能降耗，改善調(diào)火工的勞動(dòng)強(qiáng)度和安全，都有重要的作用。本文探討煉焦生產(chǎn)操作中焦餅中心溫度、結(jié)焦時(shí)間、等煉焦工藝技術(shù)參數(shù)對(duì)改善焦炭質(zhì)量的影響。

【關(guān)鍵詞】焦餅中心溫度；自動(dòng)測(cè)量；節(jié)能降耗

1.焦餅中心溫度對(duì)焦炭質(zhì)量的影響

從煤煉成焦炭有兩個(gè)重要階段： 一是膠質(zhì)體生成階段，膠質(zhì)體的數(shù)量多少、質(zhì)量好壞，受煤粘結(jié)性的影響，粘結(jié)性較好的煤膠質(zhì)體數(shù)量多，流動(dòng)性好，塑性溫度間隔寬，膠質(zhì)體有充分的機(jī)會(huì)潤(rùn)濕其周?chē)淖冃蚊毫６辰Y(jié)在一起，所形成的焦炭氣孔壁厚，氣孔壁強(qiáng)度高，因而其耐磨性較好，焦炭耐磨強(qiáng)度指標(biāo)M10低；反之，粘結(jié)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(yīng)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(huì)使焦炭抗碎強(qiáng)度下降，降低加熱速度會(huì)使之提高。在結(jié)焦時(shí)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(biāo)準(zhǔn)溫度，也就相當(dāng)于提高了加熱速度。提高加熱速度，可加寬膠質(zhì)體塑性溫度空間，增強(qiáng)膠質(zhì)體軟化階段的流動(dòng)性，提高了煤在軟化階段的粘結(jié)性，因而可改善焦炭的耐磨強(qiáng)度，但對(duì)于配合煤的具有較好的粘結(jié)性時(shí)，無(wú)需用提高加熱速度的辦法來(lái)提高其粘結(jié)性，這樣會(huì)對(duì)半焦收縮產(chǎn)生不利影響，因加熱速度加快會(huì)造成 M40顯著降低。因此，在使用粘結(jié)性較好，入爐煤偏肥的煤煉焦時(shí)，在結(jié)焦時(shí)間一定的條件下，采用較低的焦餅中心溫度，相應(yīng)降低燃燒室標(biāo)準(zhǔn)溫度，以保持較低的加熱速度是改善焦炭強(qiáng)度的有效措施。事實(shí)上，本廠由于焦?fàn)t煤氣需求量大，要求焦?fàn)t入爐煤可燃基揮發(fā)份必須大于28%，以提高煤氣發(fā)生量，滿足軋鋼等后部用戶的生產(chǎn)需求，因此入爐煤偏肥，粘結(jié)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(jié)性較好的煤煉焦，在結(jié)焦時(shí)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(qiáng)度。但焦餅中心溫度不能低于950℃，這樣就會(huì)產(chǎn)生生焦，冒黑煙，發(fā)生難推，使M10變差，嚴(yán)重影響高爐順行。入爐煤的粘結(jié)指數(shù)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(biāo)志。焦餅溫度的均勻性是考核焦?fàn)t結(jié)構(gòu)與加熱制度完善程度的重要方面。當(dāng)更換加熱煤氣種類(lèi)、改變結(jié)焦時(shí)間、改變煤種及配比時(shí)都需要測(cè)量焦餅中心溫度，以便隨時(shí)調(diào)節(jié)加熱制度?，F(xiàn)在大多數(shù)焦化廠均使用“插管測(cè)量法”，這種傳統(tǒng)的測(cè)量方法存在以下問(wèn)題：1）需要四個(gè)調(diào)火工在裝煤孔處插入6米長(zhǎng)的管子進(jìn)行人工測(cè)量，操作繁鎖且時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高。2）只能在加煤口處取點(diǎn)測(cè)量，代表性較差。3）測(cè)量時(shí)需要尋找測(cè)點(diǎn)，存在人為誤差。4）在頻繁變換配比時(shí)不能及時(shí)對(duì)焦餅中心溫度進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)而影響焦?fàn)t加熱制度和焦炭質(zhì)量。為此，我們引進(jìn)了焦餅中心溫度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。

2.測(cè)量原理

LD-200便攜式焦餅中心溫度在線測(cè)量?jī)x是一種結(jié)合非接觸式測(cè)量方法和光纖傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度、高重復(fù)性、快速響應(yīng)、非接觸式測(cè)量和高性能價(jià)格比的新型光纖傳感類(lèi)測(cè)量?jī)x器。光纖探頭探測(cè)焦炭輻射的紅外波密度，經(jīng)光纖傳導(dǎo)進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換單元，經(jīng)緩沖放大，線性化處理后，得到與被測(cè)溫度信號(hào)成線性關(guān)系的電流信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)內(nèi)置高速單片機(jī)采集形成溫度數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)保存在內(nèi)置的存貯器中。

3.自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）在攔焦車(chē)的導(dǎo)焦柵側(cè)面，取上、中、下三點(diǎn)，安裝三個(gè)光纖探頭，在推焦過(guò)程中對(duì)焦餅中心溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。數(shù)據(jù)的采集原理利用微控制器和閃存技術(shù)，采集周期為1秒，每爐焦炭分別在上、中、下三點(diǎn)各取100個(gè)數(shù)據(jù)。

（2）智能地對(duì)碳化室號(hào)進(jìn)行判定，對(duì)相關(guān)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、存儲(chǔ)。

（3）數(shù)據(jù)采集線直接連接到中控窒主機(jī)上，自動(dòng)地對(duì)焦餅數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到即時(shí)溫度、峰值溫度、平均溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)，并分上、中、下三點(diǎn)繪出每一爐焦餅中心溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量曲線。

（4）根據(jù)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、打印輸出。直接指導(dǎo)焦?fàn)t生產(chǎn)和加熱制度的制定，使焦餅中心溫度實(shí)現(xiàn)了在線管理。

（5）該系統(tǒng)的儀表部分采用便攜式箱體結(jié)構(gòu)。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(dǎo)焦柵的側(cè)面。測(cè)量時(shí)，用光纖將箱體和探頭連接在一起。接通電源，即可開(kāi)始測(cè)量。

4.與傳統(tǒng)焦餅測(cè)量法相比的優(yōu)點(diǎn)

（1）溫度測(cè)量精度高，能達(dá)到±1℃；而傳統(tǒng)插管測(cè)量法需用光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量，測(cè)量精度僅為±20℃。

（2）焦餅中心溫度實(shí)施了自動(dòng)測(cè)量，在炭化室長(zhǎng)向上共有100個(gè)測(cè)點(diǎn)，可以掌握整個(gè)炭化室長(zhǎng)向焦餅成熟情況；而傳統(tǒng)插管測(cè)量法只在加煤口處取點(diǎn)，只能代表取點(diǎn)處焦餅中心溫度，不能代表整個(gè)炭化室情況。

（3）焦餅中心溫度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)方便、快捷，將探頭與儀表箱連上后，即可自動(dòng)測(cè)量，不需人為操作；而傳統(tǒng)插管法需崗位工在加煤口處插、拔6m 長(zhǎng)的鐵管，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且由于焦餅管太長(zhǎng)，存在觸電、燙傷等安全隱患。

5.安裝及調(diào)試過(guò)程中存在的問(wèn)題處理方法

（1）我們?cè)谡{(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，上部溫度比中部溫度低200℃左右，同時(shí)各測(cè)點(diǎn)溫度大部分為溫度低限值。為此我們專(zhuān)門(mén)到現(xiàn)場(chǎng)看推焦情況，經(jīng)過(guò)多次觀察發(fā)現(xiàn)，由于重力作用，上部三分之一左右的焦炭會(huì)提前落下，導(dǎo)致上部探頭測(cè)空，上部平均溫度偏低。為此我們把測(cè)溫探頭往焦?fàn)t側(cè)移了500mm，解決了上部測(cè)空問(wèn)題。

（2）我們?cè)趯?duì)2#攔焦車(chē)進(jìn)行調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，下部測(cè)溫總是比上部低100℃ 左右，可看出爐又沒(méi)有什么問(wèn)題，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)焦柵上開(kāi)口較小，又把開(kāi)口擴(kuò)大了，擴(kuò)完孔后溫度沒(méi)問(wèn)題了。

6.使用效果

焦餅中心溫度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)過(guò)半年運(yùn)行后，取得了較好的效果。

（1）我廠由于煤源緊張，一個(gè)月調(diào)好幾次配比。傳統(tǒng)測(cè)量時(shí)，由于調(diào)節(jié)頻繁，無(wú)法安排測(cè)量焦餅中心溫度。有了焦餅中心溫度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)后，隨時(shí)可以測(cè)量。同時(shí)我們將焦餅中心溫度的定期測(cè)量由原來(lái)的半年一次調(diào)整為現(xiàn)在的半個(gè)月一次，能夠及時(shí)了解焦餅的成熟情況。并根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)焦?fàn)t加熱制度進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，確保焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定。

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

（3）焦餅中心溫度實(shí)施自動(dòng)測(cè)量后，根據(jù)測(cè)量結(jié)果及時(shí)對(duì)加熱制度進(jìn)行調(diào)整，降低了加熱燃料的消耗，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

7.結(jié)論

使用合理的焦餅中心溫度，相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)溫度，能夠使焦炭質(zhì)量得到改善；適當(dāng)延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間也可提高焦炭強(qiáng)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(zhì)。在不能改變結(jié)焦時(shí)間的情況下，降低焦餅中心溫度，即降低標(biāo)準(zhǔn)溫度，以求減低加熱速度，取得較好效果。隨著洗精煤供應(yīng)的日益緊張，大多數(shù)焦化廠都存在著頻繁改變配煤比的問(wèn)題。焦餅中心溫度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，為我們及時(shí)、準(zhǔn)確地跟蹤焦餅中心溫度提供了技術(shù)保障，在不久的將來(lái)必將得到廣泛的推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊麗.煤質(zhì)分析在煉焦生產(chǎn)中的作用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（31）.

[2]劉建華.自動(dòng)測(cè)量焦餅中心溫度[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2009（09）.