劉智江

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

1 前言

八鋼1#焦爐為55孔AG60-06F型頂裝焦爐，于2007年11月投產(chǎn)運行。歷經(jīng)十余年的生產(chǎn)運行，長期開關(guān)爐門、裝煤出焦等操作造成冷熱激變、爐體膨脹，推焦時機械的擠壓、摩擦作用以及煤氣中有害物質(zhì)的侵蝕影響，焦爐砌體逐漸損壞，存在爐墻裂縫、麻面剝蝕及串漏嚴重等問題。造成1#焦爐燃燒系統(tǒng)溫度控制、調(diào)節(jié)效果很不理想，爐溫均勻性變差，影響焦爐正常生產(chǎn)。為此，在做好焦爐砌體修補，減少爐體串漏影響的同時，通過加強焦爐爐溫調(diào)節(jié)工作，改進調(diào)溫方法，滿足了1#焦爐燃燒系統(tǒng)加熱的需求，保證了焦爐生產(chǎn)的正常運行。。

2 焦爐燃燒系統(tǒng)常用調(diào)溫方法簡述

焦爐燃燒系統(tǒng)包括：煤氣管道設(shè)備、煙道、蓄熱室、斜道、燃燒室、廢氣開閉器、煙囪等。焦爐調(diào)溫就是合理調(diào)節(jié)焦爐燃燒系統(tǒng)的吸壓力，使各炭化室的焦餅在規(guī)定的結(jié)焦時間內(nèi)沿長向和高向同時均勻成熟，生產(chǎn)出質(zhì)量良好的焦炭和化產(chǎn)品，并降低焦爐燃耗、延長爐體壽命。

2.1 焦爐溫度的調(diào)節(jié)

煉焦過程所需的熱量，是由煤氣和空氣分別進入燃燒室各火道，依靠分子擴散作用，邊混合、邊燃燒而提供的。滿足焦爐正常加熱，需建立合理的加熱制度，爐溫調(diào)節(jié)就是根據(jù)焦爐加熱制度調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)的吸、壓力，使各燃燒室的煤氣量、空氣量均勻分配，使燃燒系統(tǒng)各點壓力分布合理，以達到各燃燒室的溫度均勻一致、炭化室內(nèi)焦炭均勻成熟的目的。焦爐燃燒系統(tǒng)布置如圖1所示。

圖1 焦爐加熱系統(tǒng)示意圖

焦爐煤氣加熱時的氣體流程：

2.2 常規(guī)焦爐燃燒系統(tǒng)的調(diào)溫方法

焦爐在總供熱穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，要求對每個燃燒室供給相同的熱量，才能保證各燃燒室的溫度達到均勻一致。

2.2.1 各燃燒室煤氣量的調(diào)節(jié)

焦爐加熱用的焦爐煤氣通過煤氣主管的壓力來輸送，進入各燃燒室的煤氣量是用所對應(yīng)的安裝在煤氣分管上的孔板來控制。供給每個燃燒室各火道的。

煤氣量是由安裝在煤氣分管內(nèi)的小孔板來控制。

煤氣通道的阻力會影響進入各燃燒室的煤氣量，理論上只有這些阻力相同時，孔板尺寸的合理排列才能使各燃燒室煤氣量一致。

2.2.2 各燃燒室空氣量均勻性的調(diào)節(jié)

供給各個燃燒室燃燒加熱所需的空氣是通過焦爐煙囪吸力，由廢氣盤進風(fēng)口進入。進入焦爐的空氣量由廢氣盤進風(fēng)口開度和機、焦側(cè)分煙道吸力來控制。進入各燃燒室空氣量用蓄熱室頂部吸力來調(diào)節(jié)，蓄熱室頂部上升與下降氣流的壓差代表著氣體流通量，通過調(diào)節(jié)蓄熱室頂部吸力使空氣量均勻分配到各燃燒室火道。

常用的蓄熱室頂部吸力的調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)所有廢氣盤進風(fēng)口開口尺寸一致（邊爐除外），調(diào)節(jié)廢氣盤翻板的開度，使各個蓄熱室頂部上升和下降氣流壓力差一致，將機、焦側(cè)分煙道吸力控制在合理范圍，使看火孔壓力基本一致、燃燒后廢氣的空氣過剩系數(shù)合格，爐溫均勻。

3 常用的調(diào)溫方法不能滿足1#焦爐的需要

焦爐燃燒系統(tǒng)內(nèi)氣體流動十分復(fù)雜，氣流時而呈垂直方向流動，時而呈水平方向流動，有時上升，有時下降，在焦爐爐況良好、氣流通道阻力變化小的情況下，常用的爐溫調(diào)節(jié)方法可以滿足焦爐加熱的需要。但隨著焦爐爐齡的延長、爐況變差，串漏狀況的日益嚴重，燃燒系統(tǒng)各部位阻力變差，這些因素破壞了正常的加熱制度，使爐溫調(diào)節(jié)愈加困難，各爐溫控制系數(shù)變差。八鋼1#焦爐采用常規(guī)的調(diào)溫方法，直行溫度、橫排溫度、爐頭溫度的系數(shù)（基本低于0.85），與同行業(yè)焦爐相比明顯偏低。表1是2017年3～12月，八鋼1#焦爐運用常規(guī)調(diào)溫方法的爐溫系數(shù)數(shù)據(jù)和空氣過剩系數(shù)的統(tǒng)計。

表1 1#焦爐2017年3～12月數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

從表1數(shù)據(jù)看，1#焦爐的各項溫度系數(shù)遠未達到0.9的基本水平，直行溫度、橫排溫度、爐頭溫度的均勻性較差，不能滿足焦炭均勻成熟的要求。另外，空氣過剩系數(shù)超出了1.15～1.30的技術(shù)控制范圍，說明空燃比不合理，熱效率偏低。

4 1#焦爐指標較差原因分析

4.1 焦爐砌體串漏的影響

焦爐經(jīng)過長期生產(chǎn)運行會發(fā)生砌體串漏問題，常見的串漏部位如蓄熱室封墻、廢氣盤兩叉部承插口、磚煤氣道、燃燒室爐墻和廢氣砣面不嚴密等。這些串漏惡化到一定程度會影響常規(guī)調(diào)溫方式下的爐溫調(diào)節(jié)效果，表現(xiàn)為當各廢氣盤進風(fēng)口開口尺寸一致和各蓄熱室的頂部吸力調(diào)節(jié)相同的情況下，進入各個燃燒室的空氣量差異較大，影響到部分燃燒室燃燒效果，造成爐溫不均勻，看火孔壓力和空氣過剩系數(shù)超出控制范圍，增加了焦爐燃耗。

4.2 蓄熱室阻力的影響

由于蓄熱室頂部串漏產(chǎn)生的下串火造成的蓄熱室經(jīng)常性高溫，1#焦爐各蓄熱室的格子磚存在不同程度的蠕變問題，各個蓄熱室阻力差別較大。依據(jù)蓄熱室上升氣流公式，在熱浮力基本一致時，將各個蓄熱室頂部吸力都調(diào)節(jié)在相同范圍內(nèi)時，則各個蓄熱室廢氣盤的調(diào)節(jié)翻板開度差異較大，造成所對應(yīng)的燃燒室進入的空氣量差別較大，導(dǎo)致焦爐直行溫度不均勻，看火孔壓力和空氣過剩系數(shù)的合格率降低。

4.3 各個燃燒室之間溫度差異的影響

1#焦爐的直行溫度不達標，各燃燒室間的同號火道溫度最大差值超過65℃，各燃燒室、蓄熱室的熱浮力不一致。另外，斜道區(qū)的阻力不同和串漏也影響燃燒系統(tǒng)溫度和壓力的穩(wěn)定控制。

5 焦爐溫度調(diào)節(jié)方法的改進及效果

通過將各個蓄熱室頂部吸力調(diào)節(jié)一致來實現(xiàn)各個燃燒室的煤氣量、空氣量均勻分配的常用溫度調(diào)節(jié)方法，已不能滿足八鋼1#焦爐爐況差、燃燒系統(tǒng)阻力差別大的狀況下對直行溫度、橫排溫度的調(diào)節(jié)控制。從實際操作來看，以控制看火孔壓力為基準來確定焦爐燃燒系統(tǒng)的各點壓力的方法是較為準確、可靠的調(diào)節(jié)手段。因此，改變現(xiàn)行常用的調(diào)溫方法，調(diào)節(jié)各個燃燒室標準火道看火孔壓力到合理控制范圍來調(diào)節(jié)與之相應(yīng)的各個蓄熱室頂部吸力，在實現(xiàn)各個燃燒室的煤氣量、空氣量均勻分配和看火孔壓力、燃燒后廢氣的空氣過剩系數(shù)合格的情況下，不追求各個蓄熱室頂部吸力、廢氣盤調(diào)節(jié)翻板開度和進風(fēng)口開度一致。

5.1 調(diào)整看火孔壓力范圍

由于1#焦爐爐況較差，蓄熱室封墻不嚴密，為避免爐頭火道溫度不合格，將標準火道看火孔的壓力范圍由原來的0～5Pa調(diào)整到10～15Pa。提高標準火道看火孔壓力可以避免產(chǎn)生爐頭火道負壓而串漏吸入冷空氣，引起爐頭火道短路，造成爐頭火道低溫情況的發(fā)生。

5.2 蓄熱室頂部吸力的調(diào)節(jié)方式的改進

通過先測量爐頂各個燃燒室標準火道的看火孔壓力，調(diào)節(jié)相對應(yīng)各個蓄熱室頂部吸力使看火孔壓力控制在合理范圍。由于燃燒系統(tǒng)內(nèi)氣體流動較為復(fù)雜，各蓄熱室之間通過燃燒室、斜道相互關(guān)聯(lián)，即一個蓄熱室與兩個燃燒室相關(guān)聯(lián)，而一個燃燒室又與兩個蓄熱室相關(guān)聯(lián)，因此調(diào)節(jié)一個蓄熱室頂部吸力將影響相鄰2～4個蓄熱室吸力。所以，在初期每周測調(diào)不少于兩次，在各個燃燒室看火孔壓力與各個蓄熱室頂部吸力變化中找平衡，直到相互影響關(guān)系穩(wěn)定后再按正常周期進行調(diào)節(jié)。

5.3 廢氣盤進風(fēng)口尺寸的調(diào)節(jié)

由于1#焦爐燃燒系統(tǒng)阻力差異較大，將所有廢氣盤進風(fēng)口開口尺寸調(diào)節(jié)一致的方法不能滿足壓力和流量的要求。所以，根據(jù)部分燃燒室看火孔壓力、火道內(nèi)煤氣燃燒及空氣過剩系數(shù)不合格情況，對相應(yīng)蓄熱室廢氣盤進風(fēng)口開口尺寸進行調(diào)整。圖2是2018年1～10月，八鋼1#焦爐運用改進后的調(diào)溫方法溫度系數(shù)趨勢圖。

圖2 2018年1～10月1#焦爐溫度系數(shù)趨勢圖

采用改進后的爐溫調(diào)節(jié)方法，經(jīng)歷了粗調(diào)到細調(diào)的過程，1#焦爐爐溫和空氣過剩系數(shù)明顯好轉(zhuǎn)，直行溫度系數(shù)（K均）、橫排溫度系數(shù)（K橫）、爐頭溫度系數(shù)（K頭）都已超過0.9，完成了各項爐溫系數(shù)不低于0.9的目標值，空氣過剩系數(shù)（α）控制在1.15～1.30范圍內(nèi)。從2018年5月以來，1#焦爐沒有發(fā)生因爐溫而影響焦炭質(zhì)量的問題。另外，焦爐的看火孔壓力逐漸穩(wěn)定合理，對焦爐燃耗和砌體的嚴密性起到了好得作用，煙囪冒煙現(xiàn)象減少。

6 結(jié)束語

八鋼1#焦爐改進溫度調(diào)節(jié)方法的實踐，有利于焦爐的生產(chǎn)順行。

（1）采取以看火孔壓力為基準來調(diào)節(jié)蓄熱室頂部吸力方法后，焦爐加熱制度已基本滿足焦爐有效控制溫度的需求，全爐溫度均勻性逐步改善提高，空氣過剩系數(shù)趨于合理。

（2）提高看火孔壓力對焦爐爐頂散熱影響不大，但可以有效提高爐頭火道溫度和橫排溫度系數(shù)。

（3）對部分廢氣盤進風(fēng)口開度根據(jù)看火孔壓力和煤氣燃燒情況進行調(diào)整，更有利于爐溫調(diào)控。

針對老齡化焦爐存在爐墻變形、剝蝕及串漏嚴重等問題，通過加強焦爐維護工作和改善爐溫調(diào)節(jié)手段可以使老裝備繼續(xù)產(chǎn)生效益。