程 俊， 張新民， 金以鑫

(南京鋼鐵聯(lián)合有限公司， 江蘇 南京 210035)

引 言

南京鋼鐵聯(lián)合有限公司(以下簡稱“南鋼”)現(xiàn)有2×55孔和1×60孔JN60-6型焦爐共3座，設計周轉(zhuǎn)時間19 h，焦炭產(chǎn)能170萬噸/年。2018 年以來，因受城市階段性控煤計劃及環(huán)保管控等方面的影響，焦爐大幅限產(chǎn)，反復延長焦爐的周轉(zhuǎn)時間，最長延至32 h，幅度之大前所未有，對焦爐溫度和壓力控制、爐體維護乃至安全生產(chǎn)都帶來了極大的挑戰(zhàn)；焦爐實際產(chǎn)能不足設計能力的60%。

為了保證在長結焦時間下焦爐安全生產(chǎn)、爐體維護、焦炭質(zhì)量等處于受控狀態(tài)，南鋼根據(jù)不同的焦爐周轉(zhuǎn)時間適時調(diào)整焦爐工藝指標特別是溫度和壓力制度，同步對爐體維護方法進行了調(diào)整。本文以24 h和32 h兩個焦爐周轉(zhuǎn)時間為例，對長結焦時間下的焦爐工藝指標所作的調(diào)整進行總結，以供參考。

1 工藝管理措施及成效

1.1 溫度指標的控制

1.1.1 直行溫度控制和調(diào)節(jié)

焦爐結焦時間延長，炭化室硅磚蓄熱量減少和供熱強度降低，加上結焦后期燜爐的影響，直行溫度起伏較大，初裝煤號與出爐號溫度相差150 ℃以上，直行系數(shù)偏低。

結合焦炭的成熟、煤氣消耗等情況，采取的調(diào)節(jié)措施有：適當調(diào)整機側(cè)、焦側(cè)標準火道的標準溫度及機焦側(cè)溫度差；將正常19 h 周轉(zhuǎn)時間下機焦側(cè)溫度差(60 ℃)適當縮減，24 h 周轉(zhuǎn)時間下機焦側(cè)溫度差縮減到50 ℃，32 h 周轉(zhuǎn)時間下機焦側(cè)溫度差縮減到40 ℃。結焦時間延長以后，以硅磚特性為依據(jù)，一般標準溫度不得低于1150 ℃，標準溫度控制在1155 ℃以上(按實測值)。不同的焦爐周轉(zhuǎn)時間下3#，4#，5#焦爐基本加熱制度如表1所示。

表1 不同的焦爐周轉(zhuǎn)時間下焦爐基本加熱制度

調(diào)節(jié)效果：直行溫度系數(shù)穩(wěn)定效果明顯，日均達到0.95。機側(cè)、焦側(cè)煤氣支管壓力均在700 Pa以上，滿足煤氣管道安全要求。

1.1.2 爐頭溫度的控制

隨著結焦時間的延長，焦爐的總供熱大大減少，而爐體散失的熱量并未同步減少。在這種情況下，爐頭火道所散失熱量的比例就相應增加；如調(diào)整措施跟不上，焦爐周轉(zhuǎn)時間越長，爐頭火道的溫度就越低。

一般通過調(diào)節(jié)焦爐風門與翻板開度，降低上升氣流蓄熱室頂部吸力，相應增加邊火道空氣量，看火孔壓力保持在10-15 Pa，減少由于空氣竄漏對邊火道的影響。結焦時間為32 h，要求爐頭溫度不得低于950 ℃，但實際溫度在900 ℃左右，低于要求達到的溫度。

調(diào)節(jié)措施：采用焦爐爐頭單獨補充加熱手段，即利用原有焦煤煤氣加熱系統(tǒng)的交換系統(tǒng)，在每座焦爐設置兩路自交換考克上部的支管三通分叉處延伸出爐頭補充加熱專用管道，沿焦爐縱向布置，每排在立火道1，2，31，32眼處設置補充加熱點，由金屬球閥、DN15-20管徑的金屬波紋管軟連接爐頭補充加熱支管和下噴管支管，下噴管支管的末端連接在焦爐煤氣下噴管的側(cè)壁上，并與焦爐煤氣下噴管呈60°以上的向下夾角。每個立火道均可獨立控制，根據(jù)溫度要求適當調(diào)節(jié)球閥開度。

調(diào)節(jié)效果：爐頭均勻系數(shù)得到明顯提升，爐頭生焦和冒煙現(xiàn)象得到明顯改善。

1.2 集氣管壓力控制

隨著結焦時間的延長，煤氣發(fā)生量相對減少。出焦時間間隔延長，集氣管壓力相應降低且波動范圍加大(在40-180 Pa之間波動)，特別是在檢修期間集氣管壓力下降明顯甚至為負壓。調(diào)整不到位則會導致炭化室底部壓力變小，外部空氣容易進入炭化室燃燒，加劇爐體特別是兩端爐頭部位和炭化室頂部爐墻竄漏，嚴重影響焦爐的使用壽命。

調(diào)節(jié)措施：密切關注集氣管壓力，加強集氣管與鼓冷操作之間的聯(lián)系，及時調(diào)節(jié)鼓冷系統(tǒng)大循環(huán)的煤氣量。要求集氣管壓力按正常19 h周轉(zhuǎn)時間下提高15-20 Pa來控制。

同步調(diào)整循環(huán)氨水壓力，保證集氣管溫度維持在80-100 ℃；要求控制氨水溫度，不能過低，以免影響橋管中氨水的噴灑狀態(tài)；為了確保集氣管溫度不低于70℃，循環(huán)氨水流量由480 m3/h調(diào)減至270 m3/h。

調(diào)節(jié)效果：集氣管壓力在整個結焦過程中始終保持并穩(wěn)定在90-110 Pa設定值，波動范圍±20 Pa；看火孔壓力調(diào)節(jié)為10-15 Pa，立火道高向加熱均勻性良好。

1.3 爐體維護管理與調(diào)節(jié)

由于焦爐在長結焦時間狀態(tài)下生產(chǎn)，爐溫波動以及炭化室系統(tǒng)壓力波動幅度加大，容易引起爐頭磚開裂和爐頭火道、蓄熱室封墻以及各個承插口連接處吸入空氣，造成爐體惡化、竄漏。

管理措施：由于爐溫下降，焦爐砌體有所收縮，要求每月測調(diào)一次彈簧負荷(正常情況每季度測調(diào)一次)，將上部和下部彈簧噸位適當增大0.5噸，達到7.5-8噸，以增大彈簧對砌體施加的保護性壓力，使爐體嚴密，將爐體伸長量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

采用專用噴補料噴補密封炭化室爐墻，防止空氣漏入炭化室內(nèi)燒掉磚縫中的石墨。同步加強對爐頭、小爐頭、上升管根部、蓄熱室封墻和廢氣盤聯(lián)接口等處的噴補、抹補、灌漿和密封工作。

調(diào)節(jié)效果：爐體竄漏狀況非但沒有惡化，反而得到明顯改善。

1.4 調(diào)整生產(chǎn)管理制度

每爐操作時間由10 min改為9 min。爐門框、爐門刀邊堅持每爐清掃，爐門敞開時間爭取控制在5 min以內(nèi)，避免焦爐熱損失的增加。

每次停產(chǎn)檢修時間不超過4 h為宜。使煤氣發(fā)生均勻，便于集氣管壓力保持，避免了因結焦時間不穩(wěn)定而造成的爐溫局部大幅波動的現(xiàn)象。

控制好加煤量，正?？刂圃?2.5噸/孔左右，焦線控制在上部爐門耳下端左右為宜。

2 結束語

(1)根據(jù)熱工管理制度，科學合理均衡地安排三班出爐計劃。結合炭化室周期內(nèi)溫度變化的規(guī)律，不能盲目調(diào)節(jié)煤氣量的供給，應適當調(diào)節(jié)風門與廢氣盤小翻板的開度，以降低上升蓄頂?shù)奈?，相應增加邊火道的空氣供給量，更有利于邊火道煤氣的燃燒。

(2)采用焦爐爐頭單獨補充加熱裝置，每個立火道均可獨立控制，根據(jù)溫度需要適當調(diào)節(jié)球閥開度即可，爐頭出現(xiàn)生焦和冒煙現(xiàn)象大大減少。

(3)保持較大的空氣過剩系數(shù)，空氣過剩系數(shù)控制在2.0之內(nèi)，有利于改變小煙道溫度降低趨勢。

(4)南鋼集氣管壓力設定值：19 h結焦時間壓力設定值為120 Pa 左右，24 h結焦時間壓力設定值為160 Pa左右，28 h結焦時間及以上壓力設定值為180 Pa左右。

(5)將焦爐上部和下部彈簧噸位適當增大0.5噸(7.5-8噸)，爐體竄漏狀況可得到明顯改善。