王明國(guó)，鄭曉雷，趙　華

（鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司，遼寧營(yíng)口115007）

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焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x在鞍鋼鲅魚(yú)圈的應(yīng)用

王明國(guó)，鄭曉雷，趙華

（鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司，遼寧營(yíng)口115007）

摘要：由于傳統(tǒng)焦餅測(cè)溫方法不適用于大型焦?fàn)t，所以引進(jìn)了焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x。鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)該套設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，從而提高了焦餅溫度在線測(cè)量穩(wěn)定性，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)開(kāi)發(fā)該設(shè)備在焦?fàn)t熱工管理上潛力，完善了加熱制度，提高了加熱的均勻性，降低了煉焦耗熱量。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t；焦餅溫度；在線測(cè)量?jī)x

王明國(guó)，高級(jí)工程師，1983年畢業(yè)于鞍山鋼鐵學(xué)院煤化工專(zhuān)業(yè)。E-mail:wangmg_as@163.com

隨著我國(guó)7 m以上大型焦?fàn)t的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的焦餅中心溫度測(cè)量方法及在焦?fàn)t爐門(mén)開(kāi)孔模仿傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法已不能解決操作環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、測(cè)量焦餅溫度數(shù)據(jù)少、測(cè)量爐數(shù)少、代表性有一定局限性及存在安全隱患等問(wèn)題。而焦餅溫度在線系統(tǒng)具有測(cè)溫較為方便、勞動(dòng)強(qiáng)度小、溫度自動(dòng)測(cè)量等特點(diǎn)，逐漸在馬鋼、山西焦化廠、寶鋼、河北鋼鐵、山東鋼鐵等廣泛采用。因此鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司引進(jìn)了一種新型焦餅溫度測(cè)量?jī)x，采用該測(cè)量?jī)x可實(shí)現(xiàn)焦餅溫度的在線自動(dòng)測(cè)量，除了解決上述問(wèn)題之外，還在穩(wěn)定焦?fàn)t熱工、提高焦炭質(zhì)量、降低煤氣消耗等諸方面取得了顯著效果。

1　焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x工作原理

焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x將測(cè)溫元件安裝在攔焦車(chē)導(dǎo)焦柵上，在焦?fàn)t出焦過(guò)程中采集焦餅兩側(cè)表面紅外輻射，通過(guò)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量焦餅兩側(cè)表面溫度的目的。在線測(cè)量?jī)x主要由焦餅溫度光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)、焦餅溫度測(cè)量輔助系統(tǒng)和焦餅溫度分析顯示系統(tǒng)三部分組成，實(shí)現(xiàn)焦餅溫度在線自動(dòng)測(cè)量，溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及溫度數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)功能。焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x工作流程圖見(jiàn)圖1。

1—空氣管；2—光纖；3—光學(xué)鏡頭圖1　焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x工作流程圖

焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x工作原理是，當(dāng)攔焦車(chē)導(dǎo)焦柵與準(zhǔn)備推焦?fàn)t號(hào)對(duì)位時(shí)，出現(xiàn)導(dǎo)焦柵前衛(wèi)信號(hào)，與之連鎖的空壓機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)空氣管對(duì)6個(gè)光學(xué)鏡頭前進(jìn)行吹掃，避免出焦時(shí)粉塵在鏡頭處聚集，起輔助功能；當(dāng)推焦焦炭進(jìn)入導(dǎo)焦柵時(shí)，焦炭紅外光線通過(guò)光學(xué)鏡頭聚成光束、光纖傳遞達(dá)到紅外光纖測(cè)量?jī)x，實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)轉(zhuǎn)化，此部分是該測(cè)量設(shè)備的核心部分；焦餅溫度通過(guò)無(wú)線終端發(fā)射器將電信號(hào)傳遞出去，由無(wú)線終端接收器接收，傳遞給終端，在焦餅測(cè)量系統(tǒng)軟件上統(tǒng)計(jì)、分析，將焦餅溫度顯示出來(lái)，該部分是設(shè)備的應(yīng)用部分。

鑒于鞍鋼鲅魚(yú)圈7 m焦?fàn)t在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量煤線約500 mm，焦線約800 mm，導(dǎo)焦柵高7 190 mm，將焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x第一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)安裝在距導(dǎo)焦柵底部5 700 mm位置，有助于利用此焦餅測(cè)溫曲線凹面來(lái)檢查裝煤缺角情況；鑒于導(dǎo)焦柵底部略低于炭化室底部，將焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x第三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)安裝距導(dǎo)焦柵底部800 mm位置，以便降低推焦過(guò)程中導(dǎo)焦柵尾焦對(duì)測(cè)溫點(diǎn)的干擾；焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x第二個(gè)測(cè)溫點(diǎn)即為第一點(diǎn)和第三點(diǎn)之間中間位置3 250 mm。

2　焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x存在的問(wèn)題及改進(jìn)

2.1焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x存在的問(wèn)題

焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：

(1)當(dāng)熾熱的焦餅從炭化室推出時(shí)，焦餅失去支撐發(fā)生破裂，同時(shí)接觸空氣發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生大量含有焦粉的煙塵從導(dǎo)焦柵散發(fā)到空氣中，灑落的焦塊可能卡堵焦餅測(cè)溫鏡頭導(dǎo)光槽，出焦的煙塵會(huì)嚴(yán)重干擾了焦餅測(cè)溫鏡頭采光，導(dǎo)致焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x測(cè)量曲線出現(xiàn)波動(dòng)，甚至無(wú)法出現(xiàn)測(cè)溫曲線。

(2)焦餅測(cè)溫系統(tǒng)中采光元件、傳導(dǎo)部件及掃風(fēng)部件都在攔焦車(chē)的導(dǎo)焦柵上和懸掛在其周?chē)?，因富余空間狹小，取門(mén)操作、導(dǎo)焦柵導(dǎo)進(jìn)或?qū)С龅韧鶑?fù)運(yùn)動(dòng)以及出焦過(guò)程中焦炭沖擊攔焦車(chē)導(dǎo)致的竄動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致光纖等易損件損害，從而影響焦餅在線測(cè)溫系統(tǒng)。

2.2焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x改進(jìn)

2.2.1增加測(cè)溫點(diǎn)擋塵裝置、擋焦裝置

針對(duì)推焦過(guò)程中煙塵較大，對(duì)測(cè)溫鏡頭有一定的干擾性，且在安裝初期一直影響焦餅溫度曲線，因此在測(cè)溫鏡頭下焊接一擋塵板，用于遮擋推焦開(kāi)始一瞬間煙塵的干擾，以免影響光線采集，從而導(dǎo)致焦餅曲線的波動(dòng)；針對(duì)在生產(chǎn)過(guò)程中1#攔焦車(chē)曾出現(xiàn)過(guò)推焦散落焦塊落在測(cè)溫鏡頭前導(dǎo)光槽時(shí)，使左下測(cè)溫點(diǎn)無(wú)法測(cè)溫，導(dǎo)致此測(cè)溫處無(wú)測(cè)溫曲線，因此在各測(cè)溫鏡頭上方3 cm處焊接一塊擋焦板，避免焦塊在測(cè)溫鏡頭前堆積影響測(cè)溫。焦餅溫度測(cè)量?jī)x增加擋煙板、擋焦板見(jiàn)圖2。

2.2.2優(yōu)化焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x溫度記錄識(shí)別條件

由于測(cè)溫光纖易損壞，在生產(chǎn)中1#攔焦車(chē)出現(xiàn)過(guò)兩次光纖折斷問(wèn)題，原定焦餅溫度記錄識(shí)別條件為：只有當(dāng)左下、右下測(cè)溫點(diǎn)溫度同時(shí)達(dá)到650℃，同時(shí)持續(xù)10 s時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)定為推焦?fàn)顟B(tài)，才開(kāi)始記錄溫度，導(dǎo)致1#、2#焦?fàn)t焦餅溫度數(shù)據(jù)無(wú)法采集，焦餅測(cè)溫光纖屬定制的部件，成本高、維修時(shí)間長(zhǎng)等，因此將焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x溫度記錄識(shí)別條件改為6點(diǎn)測(cè)溫點(diǎn)任意一點(diǎn)溫度達(dá)到650℃以上，同時(shí)持續(xù)10 s，作為焦餅溫度開(kāi)始記錄條件，這樣即使部分光纖損壞也不會(huì)影響整個(gè)焦餅溫度數(shù)據(jù)采集、記錄。

1—擋焦板；2—光學(xué)測(cè)溫鏡頭；3—擋煙板；4—導(dǎo)焦柵導(dǎo)焦槽外襯板；5—導(dǎo)焦柵導(dǎo)焦槽內(nèi)襯板；6—導(dǎo)光槽；7—導(dǎo)光孔圖2　焦餅溫度測(cè)量?jī)x增加擋煙板、擋焦板

3　焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x的應(yīng)用效果

焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x在推焦過(guò)程中對(duì)焦餅溫度進(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)，通過(guò)無(wú)線傳輸、數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X主機(jī)上，由專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)軟件自動(dòng)對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、儲(chǔ)存及分析，以便查詢(xún)和分析。

3.1檢測(cè)焦餅橫向、高向溫度均勻性

焦餅溫度測(cè)量?jī)x系統(tǒng)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)每秒平均檢測(cè)6個(gè)溫度數(shù)據(jù)，鞍鋼鲅魚(yú)圈煉焦部炭化室全長(zhǎng)16.96 m，推焦速度27.4 m/min，整個(gè)推焦過(guò)程中記錄約240組1 440個(gè)溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)該設(shè)備實(shí)時(shí)繪制每一爐焦餅兩側(cè)上、中、下6條溫度曲線，通過(guò)任一一條溫度曲線的水平度可以直觀反映焦餅橫向溫度均勻性，通過(guò)同一測(cè)溫時(shí)間點(diǎn)焦餅上、中、下3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度數(shù)值溫差的均衡性，可以判斷焦餅高向溫度均勻性。

3.2檢測(cè)裝煤缺角情況

通過(guò)將推焦前焦線測(cè)量與實(shí)時(shí)焦餅溫度曲線進(jìn)行對(duì)比，可以用焦餅溫度曲線出現(xiàn)凹槽反映出裝煤缺陷問(wèn)題。2015年3月6日2#焦?fàn)t96#炭化室實(shí)時(shí)焦餅溫度曲線圖見(jiàn)圖3。

由圖3可知,96#炭化室存在裝煤缺角問(wèn)題，在出焦時(shí)檢測(cè)不到其焦餅溫度，溫度曲線出現(xiàn)明顯凹槽，以此可用于檢查焦?fàn)t的裝煤平煤操作。

圖3　2#焦?fàn)t96#炭化室實(shí)時(shí)焦餅溫度曲線

3.3用于指導(dǎo)焦?fàn)t熱工管理

通過(guò)對(duì)焦餅溫度測(cè)量?jī)x系統(tǒng)存儲(chǔ)的大量溫度數(shù)據(jù)篩選，將同一炭化室近期焦餅溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析其溫度曲線變化來(lái)判斷該炭化室熱工變化趨勢(shì)。以2015年3月份8#炭化室臨近一周焦餅溫度上側(cè)測(cè)溫點(diǎn)溫度曲線為例，該焦餅上端溫度曲線呈反“V”形，對(duì)照該爐對(duì)應(yīng)時(shí)間下的加熱煤氣量、孔板、煤氣旋塞開(kāi)度、風(fēng)門(mén)開(kāi)度等均不相同，由此可推測(cè)，3月22日加熱煤氣熱值比其它時(shí)間熱值高。同一炭化室一周焦餅溫度溫度曲線見(jiàn)圖4所示。

圖4　同一炭化室一周焦餅溫度曲線

據(jù)目前統(tǒng)計(jì)焦餅平均溫度在940℃左右，對(duì)應(yīng)的焦餅中心溫度偏高，由此將標(biāo)準(zhǔn)溫度下降5℃；通過(guò)焦餅在線溫度測(cè)量曲線可以實(shí)時(shí)對(duì)焦?fàn)t燃燒室或各立火道加熱情況進(jìn)行判斷，可以指導(dǎo)生產(chǎn)對(duì)燃燒室各立火道煤氣使用量、空氣使用量及爐體密封狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，2015年4月4座焦?fàn)t各溫度系數(shù)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)圖5。

圖5　2015年4月4座焦?fàn)t各溫度系數(shù)統(tǒng)計(jì)

由圖5可見(jiàn)，均勻系數(shù)、橫排系數(shù)、爐頭系數(shù)均在0.90以上，安定系數(shù)也有了較大提升，由最初0.30提升到目前的0.71以上。通過(guò)挖掘該設(shè)備在焦?fàn)t熱工管理上潛力，完善了加熱制度，從而提高了加熱的均勻性。

3.4檢測(cè)焦?fàn)t煤氣量使用情況

同樣也可利用焦餅溫度測(cè)量?jī)x系統(tǒng)存儲(chǔ)大量溫度數(shù)據(jù)，對(duì)同一焦?fàn)t不同炭化室焦餅溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，檢測(cè)加熱煤氣量使用情況。2015年3月份1#焦?fàn)t30爐焦餅溫度曲線如圖6所示。

由圖6可見(jiàn)，48#炭化室焦餅6點(diǎn)溫度均呈下凹曲線，該爐焦餅總平均溫度比1#焦?fàn)t焦餅總平均溫度低37℃，說(shuō)明分配到該炭化室對(duì)應(yīng)燃燒室煤氣量明顯比其他燃燒室少。

圖6　不同炭化室焦餅溫度曲線

焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x應(yīng)用前后焦?fàn)t加熱煤氣使用變化情況如表1所示。

表1　焦餅溫度在線測(cè)量?jī)x安裝前后煤氣使用量等變化

由表1可知，在線測(cè)量?jī)x應(yīng)用后焦?fàn)t煤氣使用量降低了9 509 m3/h，降幅達(dá)65.07％，高爐煤氣使用量雖然增加了16 391 m3/h，增幅僅8.25％。由于單位體積焦?fàn)t煤氣熱值約為同標(biāo)準(zhǔn)高爐煤氣熱值的5倍，焦?fàn)t煤氣價(jià)格比同標(biāo)準(zhǔn)高爐煤氣價(jià)格多7倍，降低焦?fàn)t煤氣摻混比有利于企業(yè)降本增效，換算后相當(dāng)于降低高爐煤氣31 154 m3/h，降低煤氣量約14.61％，煉焦耗熱量降低了239 kJ/kg，每年可降低煤氣成本約2 000萬(wàn)元。

4　結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)測(cè)量焦餅表面溫度來(lái)代替焦餅中心溫度，實(shí)現(xiàn)焦餅中心溫度在線自動(dòng)測(cè)量，不僅可以及時(shí)推算焦餅中心溫度，還能反映焦?fàn)t橫排溫度和高向加熱等狀況，以便在更換加熱煤氣種類(lèi)、改變結(jié)焦時(shí)間、改變煤種及配比時(shí)隨時(shí)調(diào)節(jié)加熱制度。同時(shí)，減少人為隨機(jī)因素干擾，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

(2)推焦時(shí)可以對(duì)焦餅溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)調(diào)溫工及時(shí)對(duì)爐溫調(diào)節(jié)，完善加熱制度，提高加熱的均勻性，降低煤氣使用量，有助于穩(wěn)定焦炭

質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

(3)焦餅在線溫度測(cè)量?jī)x可以實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t各炭化室焦餅全測(cè)量，溫度數(shù)據(jù)還有進(jìn)一步挖潛空間，可以通過(guò)各炭化室焦餅溫度數(shù)據(jù)橫向、縱向提取，縱向提取溫度可以與直行溫度類(lèi)比，橫向提取溫度與橫排溫度類(lèi)比，也可直觀反映焦?fàn)t加熱均勻性、橫排均勻性和直行均勻性。

(4)焦餅在線溫度測(cè)量?jī)x檢測(cè)勿需計(jì)較焦餅表面溫度與中心溫度的差值，關(guān)鍵在于焦炭的成熟、成本的降低和焦?fàn)t熱工的穩(wěn)定。

(編輯賀英群)

修回日期：2015-08-26

App lication of Online M easuring Instrum ent for Tem perature of Coke Cake in Bayuquan Branch of Ansteel

W ang Mingguo,Zheng Xiaolei,Zhao Hua
(Bayuquan Iron & Steel Subsidiary Co.of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou 115007,Liaoning,China)

Abstract：The online measuring instrument for the temperature of coke cake was imported because the conventionalmethod formeasuring the temperature of coke cake wasn't applicable to a large-scale coke oven.However the imported instrument was upgraded according to the actual conditions on the site by Bayuquan Branch of Ansteel.So the stability of online measuring the temperature of the coke cake was improved while the intensity of labor on the part of staff of Ansteel was decreased. Furthermore the heating schedule is improved and perfected and the heating homogeneity is also improved so that the heat consumption for coke-making is cut down by developing the potential ofmeasuring instrument to the coke oven in the field of the management of thermal system.

Key words：coke oven;temperature of coke cake;onlinemeasuring instrument

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ522

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-4613（2016）01-0035-04