蔣 玄,屈克林

(馬鋼股份公司煉焦總廠 安徽馬鞍山 243000)

馬鋼煉焦總廠5#6#焦?fàn)t爐組自上世紀(jì)90年代初投產(chǎn)至今已20多年。其中5#焦?fàn)t是國內(nèi)6 m焦?fàn)t自主設(shè)計(jì)的第一版，由于技術(shù)消化的局限性，在爐體設(shè)計(jì)和耐火材料標(biāo)準(zhǔn)使用上存在缺陷。自2011年7月份開始后的三年時(shí)間內(nèi)，5#6#焦?fàn)t煤調(diào)濕工況試驗(yàn)運(yùn)行已累計(jì)進(jìn)行了12次，每次運(yùn)行焦?fàn)t系統(tǒng)運(yùn)行工況都呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。經(jīng)過各次不同工況的試驗(yàn)運(yùn)行，焦?fàn)t爐況劣化呈現(xiàn)新的趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在硅磚斷裂，爐墻剝蝕、通洞頻繁，蓄熱室和加熱系統(tǒng)嚴(yán)重堵塞，焦?fàn)t推焦電流逐年加劇上升等特點(diǎn)。

1 煤調(diào)濕工況運(yùn)行對(duì)焦?fàn)t的影響

1.1 焦?fàn)t推焦電流變化

焦?fàn)t煤調(diào)濕運(yùn)行期間，焦?fàn)t平均推焦電流明顯隨著裝爐煤水分的降低而升高(見表1)，尤其是調(diào)濕煤中混捏焦油后，焦?fàn)t平均推焦電流顯著上升。從歷次煤調(diào)濕試驗(yàn)運(yùn)行效果看，煤調(diào)濕運(yùn)行期間焦?fàn)t爐墻石墨以及荒煤氣通道石墨掛料生長迅速，爐墻石墨的過快生長，導(dǎo)致推焦大電流、二次焦以及難推焦發(fā)生頻次增加。

表1 煤調(diào)濕運(yùn)行水分和推焦電流關(guān)系

圖1 裝爐煤水分和平均推焦電流相關(guān)性

在穩(wěn)定配合煤水分運(yùn)行期間，焦?fàn)t平均推焦電流總體平穩(wěn)，但在往配合煤中摻混焦油時(shí)，焦?fàn)t推焦電流會(huì)明顯上升，焦?fàn)t平均推焦電流和裝爐煤水分之間出現(xiàn)良好的線性相關(guān)性。

根據(jù)5#6#焦?fàn)t歷年平均推焦電流歷史數(shù)據(jù)，對(duì)比2011年-2014年煤調(diào)濕運(yùn)行工況，對(duì)焦?fàn)t平均推焦電流進(jìn)行趨勢(shì)分析，主要分煤調(diào)濕運(yùn)行前和煤調(diào)濕運(yùn)行后兩個(gè)階段進(jìn)行線性相關(guān)性對(duì)比。具體歷史數(shù)據(jù)如下：干煤運(yùn)行后焦?fàn)t平均推焦電流增加速度分別是煤調(diào)濕運(yùn)行之前的3.08倍和2.14倍(見表2)。

時(shí)間2006-20112011-20145#焦?fàn)ty=5x+176y=15.4x+1896#焦?fàn)ty=6.6x+154y=14.1x+178

備注：y：平均推焦電流；x：年限

1.2 焦?fàn)t無組織排放增多

焦?fàn)t煤調(diào)濕運(yùn)行工況下裝煤初期炭化室底部壓力達(dá)到2000 Pa(見圖3)；裝煤過程中爐頂跑煙冒火嚴(yán)重；裝煤車除塵管道溫度高(約600 ℃)；機(jī)方爐門刀邊和上橫頭燒損嚴(yán)重；爐墻串漏和煙囪冒黑煙發(fā)生頻次高。少量配入焦油混捏能有效改善爐門跑煙冒火以及裝煤除塵效果，但很多程度上增加了推焦大電流以及爐墻通洞發(fā)生頻次。干煤運(yùn)行期間，由于粉塵發(fā)生量增加，裝煤除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷相應(yīng)增加。

1.3 焦?fàn)t熱工狀況改變

根據(jù)煤調(diào)濕實(shí)際運(yùn)行情況，煤調(diào)濕煤水分每降1%，標(biāo)準(zhǔn)溫度下調(diào)5℃。實(shí)際爐溫會(huì)在制定的標(biāo)準(zhǔn)溫度上下浮動(dòng)較大，當(dāng)干煤裝入前期，焦?fàn)t溫度由于熱慣性往往會(huì)出現(xiàn)溫度偏高情況。煤的水分下降較快溫度來不及調(diào)節(jié)時(shí)，可以通過縮短結(jié)焦時(shí)間的方法做適當(dāng)調(diào)整，具體方式是以水分每降低1%結(jié)焦時(shí)間縮短10 min為原則縮短結(jié)焦時(shí)間來進(jìn)行過渡。當(dāng)焦?fàn)t干煤水分溫度在7.8±0.3%時(shí)，焦?fàn)t參考高爐煤氣流量為48000 m3/h。

1.4 石墨生長加劇

配合煤水分下降后，裝煤和結(jié)焦過程中細(xì)顆粒的煤粉伴隨荒煤氣往外逸散，在結(jié)焦過程中，隨著焦?fàn)t煤氣的發(fā)生、熱解、聚合，大分子物質(zhì)在高溫狀態(tài)下容易附著在爐墻及荒煤氣通道等部位，隨著爐頂空間溫度的上升、煤氣在頂部空間停留時(shí)間的延長、配合煤揮發(fā)分的上升以及結(jié)焦時(shí)間的延長等影響，石墨生長加快。焦?fàn)t在生產(chǎn)過程中，氣流工況發(fā)生變化外，還存在本身焦?fàn)t爐墻老化問題，尤其是焦?fàn)t在煤調(diào)濕工況運(yùn)行下，焦?fàn)t爐頂空間石墨生長非常迅速。石墨的主要分布位置主要集中在炭化室爐頂空間部位、機(jī)焦側(cè)爐頭墻面、炭化室爐墻2 m-4 m中部墻面、上升管直管和橋管彎頭等部位，其中以第1至3道裝煤口周圍炭化室頂部空間石墨最為嚴(yán)重，平均厚度在80 mm-200 mm之間。石墨主要呈現(xiàn)分層片狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，受低壓氨水噴灑降溫影響，石墨分層(參見圖4)特點(diǎn)尤其以橋管內(nèi)部較為明顯，煤調(diào)濕運(yùn)行期間上升管內(nèi)部能明顯觀察出每個(gè)結(jié)焦周期的石墨生長后度。

2 老齡化焦?fàn)t煤調(diào)濕工況運(yùn)行改進(jìn)

2.1 裝爐煤配比調(diào)整

焦?fàn)t采用干煤運(yùn)行期間，需要采用收縮性較好的配合煤，確保較高的焦餅收縮率，同時(shí)減少配入配合煤中小于0.5 mm的粒級(jí)比例[1]。從歷次運(yùn)行情況分析(表3)，當(dāng)焦餅收縮率低于4%時(shí)，焦?fàn)t推焦電流會(huì)急劇上升，當(dāng)焦餅收縮率大于4.5%時(shí)，焦?fàn)t推焦電流會(huì)趨于平穩(wěn)。

表3 煤調(diào)濕運(yùn)行期間配煤參數(shù)記錄

續(xù)表3

檢驗(yàn)日期Mad/%Mt/%Ad/%Vdaf/%細(xì)度Y/mmGX/mm焦餅收縮率5#電流6#電流2014/7/50.33109.5128.42791683454.72282112014/7/120.539.49.6727.5274.316.58438.54.52302052015/2/20.5710.69.4628.575.2168535.54.3240221

由上圖5可見，焦餅收縮率在4.5%左右為一個(gè)界限，當(dāng)收縮率低于4.5%時(shí)，焦?fàn)t推焦電流數(shù)據(jù)離散情況加大，反映在焦?fàn)t生產(chǎn)中就是生產(chǎn)穩(wěn)定性變差。

2.2 裝爐煤水分控制

經(jīng)過前期多次CMC運(yùn)行，大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表面配合煤水分波動(dòng)將直接影響焦?fàn)t推焦電流(見表1)。當(dāng)煤調(diào)濕水分在7.5%左右運(yùn)行一段時(shí)間后，5#焦?fàn)t生產(chǎn)組織情況明顯惡化，焦?fàn)t開始出現(xiàn)二次焦、難推焦情況，爐況相對(duì)較好的6#焦?fàn)t運(yùn)行情況相對(duì)平穩(wěn)。

裝爐煤水分低于8.5%后連續(xù)運(yùn)行超過兩周后，因?yàn)闋t墻石墨的加厚，推焦電流會(huì)在出現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。裝爐煤水分溫度在8.5±0.5%范圍時(shí)，6#焦?fàn)t具備長期運(yùn)行條件，5#焦?fàn)t因爐體硅磚破損，仍然不具備長時(shí)間運(yùn)行條件。

2.3 爐頂石墨處理

對(duì)正常裝煤爐號(hào)和大電流控煤爐號(hào)均需要保持穩(wěn)定的裝煤量，將爐頂空間穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)，避免穩(wěn)定出現(xiàn)較大波動(dòng)，控制石墨生長條件。對(duì)于老齡化焦?fàn)t，還需要有針對(duì)性的對(duì)部分炭化室進(jìn)行燒空爐以及空壓密封處理，加強(qiáng)上升管和橋管的內(nèi)部清掃，讓生產(chǎn)組織進(jìn)入良性循環(huán)。對(duì)推焦車石墨刮刀進(jìn)行定期更換，將石墨刮刀加寬加厚，并采用耐熱鋼代替普通碳鋼。利用壓縮空氣在推焦過程中對(duì)炭化室頂部進(jìn)行吹掃，推焦期間和后退過程中石墨吹掃自動(dòng)啟動(dòng)，確保炭化室每個(gè)結(jié)焦周期都能進(jìn)行一次壓縮空氣吹掃，有效改善爐頂石墨狀況。

3 結(jié)論

老齡化焦?fàn)t在煤調(diào)濕工況運(yùn)行下，加劇了焦?fàn)t爐體的老化趨勢(shì)。

老齡化焦?fàn)t煤調(diào)濕工況運(yùn)行期間，受制于焦?fàn)t爐體狀況影響，裝爐煤水分在8.5±0.5%范圍內(nèi)時(shí)，通過改善裝爐煤性質(zhì)，將焦餅收縮率控制在4.5%以上時(shí)，焦?fàn)t具備穩(wěn)定運(yùn)行的條件。

煤調(diào)濕工況下焦?fàn)t爐墻和荒煤氣通道石墨生長速度明顯加快，通過改進(jìn)推焦桿石墨刮刀以及運(yùn)用推焦桿頭石墨壓縮空氣吹掃等措施，能夠有效緩解焦?fàn)t煤調(diào)濕運(yùn)行期間推焦大電流狀況。