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，由廢氣盤進風口進入。進入焦爐的空氣量由廢氣盤進風口開度和機、焦側分煙道吸力來控制。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，造成所對應的燃燒室進入的空氣量差別較大，導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)氣體流動較為復雜，各蓄熱室之間通過燃燒室、斜道相互關聯(lián)，即一個蓄熱室與兩個燃燒室相關聯(lián)，而一個燃燒室又與兩個蓄熱室相關聯(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，直到相互影響關系穩(wěn)定后再按正常周期進行調(diào)節(jié)。

5.3 廢氣盤進風口尺寸的調(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，對相應蓄熱室廢氣盤進風口開口尺寸進行調(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，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。