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摘要：焦炉加热管理是在规定的结焦时间内，对焦炉的装煤量、入炉煤水分及加热煤气组成等影响焦饼均匀成熟的因素进行分析，并及时对焦炉加热制度进行调节和处理的过程。焦炉加热温度的管理体现在炼焦生产的全过程中，使焦炉生产过程保持均衡、低耗、稳定，并延长焦炉寿命。加强对焦炉温度的研究，可以最大限度地提高焦炉的生产能力和最高的热工效率，对焦炉生产的节能降耗、环保达标、焦炭提质起到关键作用。新钢公司7#焦炉出现热工管理方面的问题，通过对7#焦炉各项温度的分析，改进了焦炉温度调节的操作方法，保障了焦炭的质量稳定生产，取得了良好的经济效益和环保效益。
关键词：焦炉；炉温分析；热工管理
新钢公司7#焦炉为JNX2-70-2型焦炉，于2021年8月投产，新投产的焦炉在短期内各项加热温度都不太理想，需经过一段时间的初调及细调后才能稳定加热制度，生产出优质焦炭，以满足炼铁生产的需求。
1 7#焦炉现状
2022年2~5月通过对7#焦炉各项温度测量数据进行对比分析，及对焦饼成熟情况的检查，发现由于焦炉横排温度系数偏低、炉头温度偏低，导致了焦炭成熟不均，焦炭质量各项指标下降，影响炼铁工序的生产质量，还使得焦炉煤气热值波动较大，降低化产品质量，影响化学产品回收率；由于焦炉生焦比例偏高，影响出焦除尘效果，引发各项环保问题。主要数据如表1、表2。
为使焦炭沿炭化室长向成熟均匀，要求焦炉炉头温度不低于1100℃,焦炉的横排温度系数不低于0.85。通过表1、表2的测量结果分析，7#焦炉的炉头温度和横墙温度系数都偏低，是影响焦炭质量不均的主要因素。
2原因分析和处理措施
2.1炉头温度低原因的分析
炉头温度是指机侧、焦侧炉头的第一个火道温度，由于炉头火道所处的位置在焦炉边界，造成火道散热多，温度偏低，而且波动较大，炉头部位焦炭容易生产出生焦。为了防止焦炉炉头部位的焦饼成熟不均，以及炭化室装煤后炉头部位温度下降过多而使焦炉砌体开裂变形，需要定期测量和调节炉头温度，以降低焦炉热修频率。在延长结焦时间、推焦炉数减少、降低燃烧室温度时，应保持炉头温度不过低。炉头部位焦炭也不能过火，焦炭过生或过火会造成推焦困难［1-2］。
2.1.1炉头热损失较大
由于焦炉炉头火道处在焦炉加热中最不利的部位，直接与外界冷空气接触，使炉头火道热量散发，降低炉温。在大型焦炉生产中，结焦时间的延长，焦炉炉头部位的热损失随之增大，容易造成炉头火道热量供需的不平衡，使得炉头部位火道热损失较大。而炉头外边无供热热源，也是炉头火道温度低的一个重要原因。2.1.2焦炉砌体不严密
由于焦炉砌体不严密，不但影响焦炉的加热制度，降低炉温，还会造成炉体提前老化的风险。外界的冷空气会从炉体不严密处进入蓄热室，降低蓄热室的预热温度；还会与加热煤气在蓄热室燃烧，降低立火道温度；在检查中发现，焦炉机、焦侧蓄热室封墙和小烟道都有较多不严密的现象。
2.1.3炉头火道煤气流量的影响
焦炉机、焦侧炉头部位火道设置了焦炉煤气补充加热管道，在用高炉煤气加热时补充炉头部位的煤气量。由于7#焦炉在投产前安装的焦炉煤气补充加热管径偏小，且焦炉煤气含有的杂质比高炉煤气多，加热时经常造成管路堵塞，从而影响炉头火道温度，使炉头部位焦炭出现夹生现象。
2.1.4气流速度的影响
焦炉燃烧室立火道内煤气性质与加热状态，比较复杂，在焦炉生产实践过程中，炉头部位的热损失较大。推焦车在炭化室装煤打开小炉门平煤时，外部冷空气进入炭化室，使机侧炉头温度降低，但焦侧炉头的火焰比机侧炉头火焰长，主要是因为机侧炉头火道上下温度差比焦侧要大，造成炭化室上下焦饼温度差大，这就证明了机侧炉头燃烧的火焰要短于焦侧。另外，缩短结焦时间时，会使炉内加热气体的流度增加，使加热燃烧的火焰拉长，从而缩小了炉头部位焦饼上下区域的温度差。改变结焦时间就会使焦炉加热的传热状态发生改变，从而影响高向加热。
2.2提高炉头温度的措施
由于焦炉炉头外在边界表面积较大，冷空气造成散热较快，只有确保炉头火道的热量，才能保证炉头火道加热的温度。当焦炉使用焦炉煤气加热时，可以增大炉头火道的煤气量来提高温度。而用高炉煤气时，由于焦炉炉型结构复杂的影响，使得增加煤气用量较难，所以只能加强对焦炉炉体进行维护和规范作业过程，通过减少焦炉炉体散热来提高炉头温度。
2.2.1提高炉头火道供热量
炉头火道处于焦炉加热最不利的部位，炉头火道所需要的供热量与其他火道相比较，要多供应30%~40%的热量，才能满足其供热要求。焦炉在使用高炉煤气加热时，通过增大炉头火道加热气体出口断面面积，使加热煤气量和空气量增加，在保证火焰燃烧完全的情况下，提高炉头火道温度。7#焦炉的炉头火道焦炉煤气道管径偏小，用高炉煤气加热时，不能满足炉头火道的供热量，通过加大补充加热管管道的管径，增加炉头火道焦炉煤气量，使炉头火道的温度提高。
2.2.2降低炉头部位的散热量
由于焦炉炉体四周的砌体、护炉铁件等外表面直接接触外界冷空气，造成散热较多，这也使得焦炉炉头温度偏低。为减少炉头部位的散热，可以采取以下措施：
（1）确保焦炉砌体的严密性
焦炉炉头部位的砌体密封不严，就会使外界的冷空气漏入，炉头部位的热负荷增加，漏入的空气与加热煤气燃烧，加热煤气量会相对减少，造成炉头温度低。因此定期组织专业人员对焦炉砌体不严密处进行热态修补，使该工作常态化，确保焦炉砌体的严密。为避免因砖煤气道窜漏而降低炉头温度的现象，安排热修工每周对砖煤气道进行喷浆。
（2）减少炉体散热
为使蓄热室墙与外部冷空气的隔热能力增加，在蓄热室正面墙外表面加隔热板，既可阻止墙内热量向外部扩散，又可控制外部冷空气与墙面直接接触造成散热，使蓄热室温度不会因为炉体散热而降低，确保炉头部位加热煤气和空气流动时的预热效果，达到实现提高炉头火道温度的目的。
2.2.3制定合理的加热制度
合理的加热制度是确保炉头温度稳定的必要条件。通过合理控制焦炉内煤气的流量、炉内压力和煤气温度，并保持煤气热值和压力的稳定，既能保证炉头温度稳定，也是提高焦炉加热效率和减少能源消耗的重要途径。
2.3影响横墙温度系数的因素
为使焦饼沿炭化室长向和高向成熟的均匀，必然要使横排温度符合焦饼成熟的要求，横排温度是指同一燃烧室各火道的温度，它反映燃烧室各火道的供热状况。炭化室宽度由机侧到焦侧逐渐增加，装煤量也随宽度发生变化。为保证焦饼沿炭化室长向同时成熟，每个燃烧室各火道温度应当由机侧向焦侧逐渐升高，要求从机侧第3火道至焦侧第3火道的温度应均匀上升，除边部火道外，火道需要的热量也由机侧至焦侧逐渐增多。
横墙温度不均的状况包括：①出现高温点，个别火道温度偏高；②出现低温点，个别火道温度很低；③炉头温度偏低；④机焦侧温差不符合要求；⑤双联火道呈现锯齿形横排曲线。
测量横墙温度后，找出横墙温度系数不好的燃烧室号，先安排调火人员到炉顶观察该燃烧室火道的燃烧情况，检查火道内火焰是否燃烧完全，煤气和空气斜道口有无堵塞现象、蓄热室封墙内有无煤气窜漏和下火等情况，并有针对性地进行处理和调节。在处理时，不能影响相邻燃烧室和相邻火道的温度，还要避免同号燃烧室某一火道孔板直径的改变而引起其他火道温度变化的情况。出现高温点的原因，一般是孔板移位造成直径偏大，炭化室局部串漏荒煤气等原因造成。此时除对炭化室的串漏加强管理外，可酌情换小孔板，出现低温点的原因，一般是喷嘴偏小，砖煤气道被石墨堵塞或漏气，空气不足等原因造成的。根据原因采取换大孔板，除去石墨，砖煤气道喷浆，清扫道等方法解决。
综上所述，造成横墙温度系数差的原因是多方面的，各种调节的方法也不同，如为了增加煤气量而换大孔板，为了增加空气量而调节废气盘进风门开度和吸力。焦炉加热制度不稳定、延长或缩短结焦时间、因设备故障导致长时间停止出焦等因素，都有可能导致横排温度系数变低，在调整过程中需综合考虑逐项分析，必须遵守以下原则：第一，温度整体偏高减少煤气量时，切忌地下室焦炉煤气主管压力不低于500Pa，应跟主管压力确定大孔板尺寸及时更换；第二，在调整过焦炉煤气加热焦炉空气系数应保持在1.15~1.20；第三，稳定、合理的结焦时间是保证炉温均匀稳定的重要因素。结焦时间变化不能幅度太大或过于频繁，如果结焦时间进行改变，焦炉加热使用的煤气量和空气量相应调节后，要加强对焦炉温度变化趋势的关注，加热操作做到合理、有序。
2.4提高横墙温度系数的措施
第一，用高炉煤气加热时，对所测的横墙温度曲线走势进行分析，再根据横墙温度均匀性和所有火道温度的情况，对7#焦炉全炉横排温度进行调节。温度调节要细调，多观察温度处理后的过程变化情况，不能频繁调节，加热速度要保持稳定。用焦炉煤气加热比用高炉煤气时的热值高，煤气调节处理后，温度的变化反应也更快，可根据每个火道内火焰燃烧情况进行处理。主要是通过增减少单个火道焦炉煤气量等措施来进行调节。
第二，砖煤气道问题。用焦炉煤气加热时，焦炉煤气小支管和砖煤气道处会结石墨砖堵塞煤气通道，这时用钢钎通透即可；石墨较多难通时，下降时除炭孔导入的空气就能烧掉，石墨如果将砖煤气道堵死，压缩空气管接到焦炉立管下部进行除炭清理。遇到砖煤气道窜漏时导致煤气不能到达立火道内燃烧，同时造成蓄热室下火现象，容易出现烧毁蓄热室现象，及时对砖煤气道喷补的措施进行处理。
第三，整排温度不合格的调整。导致整个横排温度不正常的原因包括，首先，交换旋塞开关不正，可以对交换旋塞定期进行清洗，或者对三通部位的杂质及时进行清理；其次，定期检查交换旋塞是否处于煤气行程拉杆上的位置，如果交换旋塞开关不正，就会使横排单双号火道的加热煤气量分布不均匀，从而影响横排温度系数。另外，导致横排曲线呈波动形状，可以采用疏通和清理煤气管道、调节煤气流量孔板、控制煤气和空气燃烧情况等措施进行处理。因设备原因造成加热煤气量受影响，如孔板移位，煤气管路堵塞、交换不到位等，都影响火道正常加热，使整排温度均匀性也受影响，这就需要专业人员加强对加热设备的巡检，发现问题及时进行有效处理。
第四，加热设备的影响。在焦炉投产的初期，焦炉的加热设备出现了交换拉杆移位、交换旋塞搬把拉断、废气铊杆未移位等交换设备的变化，在处理时应根据实际情况进行分析处理。
第五，提高焦炉加热系统的操作水平，采取有针对性的处理措施。首先，焦炉在加热时产生的废气中所测得的空气过剩系数，反映了火炉加热燃烧时的含氧量。火道内火焰是否正常燃烧，可通过测量空气过剩系数来判断，也可到炉顶打开上升气流看火孔观察火焰燃烧情况来大致了解。空气过剩系数的高低直接影响煤气加热的效率，为确保焦炉加热有一个合理的空气过剩系数，每周安排调火人员测量两次空气过剩系数。对所测空气过剩系数数值及时进行分析，控制好加热煤气量和空气量的配比，保证了火焰燃烧完全，既改善了焦饼的高向加热，又可降低炼焦耗热量。
其次，通过对炉温周期性变化情况进行相应的调节和处理，根据所测火道温度昼夜变化过程来调整加热时的煤气量，应做到勤测微调多观察，减少因频繁增减煤气流量对炉温的影响。整排横墙温度的调节应要考虑到其处结焦时间的长短，避免因调节温度而影响焦炭成熟的情况。单个火道炉温的调节应注意前后一火道的炉温高低的情况，合理地进行调节。
再次，对交换行程加强调节。煤气交换行程如果偏移，交换旋塞就开关不到位，影响加热时所需供入的煤气量；废气交换行程偏移则影响废气盘铊杆提落的高度以及空气盖板的开闭度，从而影响加热时所需的空气量的供入和废气的排出量。所以定期对交换行程进行测量和调节，可使焦炉炉温保持均衡、稳定。
3效果
经过完成以上各项措施，截至2023年5月，7#焦炉的各项温度比之前有明显提高，减少了生焦及焦饼成熟不均的状况。测量数据如表3、表4。
通过对比表1~4的数据可以看出，7#炉的炉头平均温度从2022年的1058℃提高至2023年的1165℃,横排温度系数从2022年的0.5提高到2023年的至0.87，同时使焦炭质量也得到了改善。
在炼焦过程中，对焦炉的加热温度进行分析与调节，是为了焦炉能有最大生产能力和最好的热工效率；焦炉加热有效调节则是关键；应当根据焦炉炉体的实际情况来采取适当的措施及时进行处理，使焦炉生产处于稳定、有序的良好状态。
参考文献
［1］刘武镛，孙红艳.炼焦热工管理［M］.北京：冶金工业出版社，2011.
［2］潘立慧，魏松波.炼焦技术问答［M］.北京：冶金工业出版社，2007.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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7#焦炉炉温分析与改进论文
人参与 2024-10-11 09:46:12 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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