两种推焦串序膨胀压力和成焦速度的比较

陈旺，苗钧

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司）

1 前言

在焦炭生产过程中，用煤配比的制定及储煤、配煤过程的控制得到了生产企业的极大重视。为进一步掌握焦炉干馏过程对焦炭生产过程影响趋势，对比9-2推焦串序和5-2推焦串序生产时相邻炭化室的膨胀压力，分析哪种串序有利于减少膨胀压力，便于推焦。对比分析了9-2推焦串序和5-2推焦串序生产时相邻炭化室的成焦速度，分析哪种串序有利于焦炭快速成焦，以便在优化实际生产操作时，相应选择合理推焦串序。

2 膨胀压力和成焦速度的比较

焦炉推焦应按照一定串序进行，推焦串序是否合理对炉体寿命、热量消耗、操作效率及机械损耗等均有影响。

选择推焦串序主要考虑以下因素：

（1）使推焦炭化室两侧的炭化室处于结焦中期，即处于膨胀阶段，支撑燃烧室，使炉墙在推焦时不因受压而变形；

（2）新装煤炭化室应均匀分布于全炉，以利于集气管长向煤气压力和炉组纵长方向温度均匀分布；

（3）适当缩短机械行程，提高设备的利用率。

从整体而言，9-2串序炉组方向温度均匀性和集气管负荷均匀性较好。5-2串序操作较为紧凑，作业时间和电耗较低。

2.1 膨胀压力的比较

以42孔型焦炉为例，按照周转时间20h，操作时间20min排推焦串序。大循环时间为5天，检修时间为：T检修=20-42×20÷60=6h，在一个小循环时间内将操作和检修分为三段，每段出炉14个，每段出炉时间4h40min，检修时间2h。分别用9-2串序和5-2串序排推焦计划见下表1，表2。

表1 20小时周转时间9-2串序排列表

表2 20小时周转时间5-2串序排列表

选取9-2串序中的32号炭化室作为出炉号，即5-2串序中的29号炭化室。由以上推焦计划表，可以得到不同串序出炉号相邻炭化室煤料的结焦时间（见表3）。

表3 20h周转时间不同串序出炉号相邻炭化室煤料的结焦时间

根据德国焦炉试验膨胀压力曲线图分析，在结焦时间1/4～2/5时，膨胀压力达到最大，曲线见图1。

图1 试验膨胀压力图

由该实验得出，当焦炉以20h结焦时间生产时，结焦时间为5～8h时膨胀压力达到最大。

由表3知9-2串序时出炉号相邻炭化室结焦时间分别是9h40min和8h，相差1h40min，都处在结焦中期，且33＃炭化室的结焦时间处在膨胀压力最大区间边缘，31＃已过膨胀压力最大区间，呈逐渐降低趋势。5-2串序出炉号相邻炭化室结焦时间分别为10h20min和7h40min，相差2h40min，都处在结焦中期，且30＃炭化室的膨胀压力处在膨胀压力最大时期。

对比得出，5—2推焦串序出焦碳化室从两侧炉墙获得的膨胀压力大于9—2推焦串序。9—2推焦串序有利于减少膨胀压力。

2.2 成焦速度比较

成焦速度是指煤料入炉后干馏转变成焦炭的速度。有研究表明：较高的成焦速度可使胶质体在成焦过程中更好地发挥成焦作用，有利于改善焦炭质量。煤料装入炭化室后，在炉墙向煤料传热的同时，燃烧室热量也在传递给炭化室炉墙，两项热传递的比热流不相同。

比较图2两条曲线可知，结焦前的4h由立火道传给炉墙的热量小于炉墙传给煤料的热量，即炉墙的吸热小于放热，结焦中期约4～11h，吸热稍大于放热，结焦后期吸热大于放热。

由表3数据知5—2串序的29＃炭化室刚出焦下煤时，相邻的28＃炭化室处于结焦中期，此时28＃燃烧室的一侧28＃炭化室需要的热流约为整个结焦时间热流的平均值。同理9—2串序的32＃炭化室刚出焦下煤时，相邻的31＃炭化室也是结焦中期，但比5—2串序的28＃炭化室早40min。所以采用5—2串序的28＃炭化室比9—2串序的31＃炭化室早40min进入结焦后期。

由炭化室比热流曲线可知，进入结焦中期炉墙吸热稍大于放热，所以采用5—2串序的28＃炭化室更接近于进入结焦后期，比9—2串序的31＃炭化室早40min进入结焦后期，因此5—2串序的28＃燃烧室炉墙吸热大于9—2串序的28＃燃烧室。所以5—2串序更有利于快速成焦。

3 结焦时间对膨胀压力和成焦速度影响

同理核算结焦时间由原来的20h延长至28h。由推焦计划表可知，28h结焦时间9—2推焦串序出炉号相邻炭化室结焦时间都处在结焦中期且相差4h，延长结焦时间使膨胀压力变小了。5—2推焦串序相邻炭化室结焦时间相差5h，延长结焦时间使膨胀压力也变小了。5—2串序比9—2串序相邻炭化室所处结焦时间间隔少了1h，两者的差距缩小了。延长结焦时间9—2串序、5—2串序膨胀压力均变小，并且使9—2串序与5—2串序膨胀压力差减弱了。

结焦时间由20h延长至28h后，5—2推焦串序和9—2推焦串序加热速度都提高了。同样5—2串序的28＃炭化室比9—2串序的31＃炭化室早40min进入结焦后期，加热速度的提高，使20h结焦时间同样的40min内5—2串序的28＃燃烧室炉墙吸热大于28h，结焦时间40min内28＃燃烧室炉墙吸热，缩短结焦时间，5—2串序成焦速度更快。结焦时间的延长使5—2串序与9—2串序成焦速度差减小了。

4 结论

（1）9-2推焦串序有利于减少膨胀压力，5-2推焦串序有利于提高成焦速度；

（2）延长结焦时间会减小膨胀压力，降低成焦速度。

［1］王晓琴.炼焦工艺.北京：化学工业出版社，2010.7.

［2］舒宜春.炼焦工艺学.北京：冶金工业出版社，1994.5.