提高7 m焦炉炉头温度的生产实践

张媛媛 ，边子峰 ，朱庆庙 ，梁波 ，陈艳伟

(1.中冶北方工程技术有限公司，辽宁 鞍山114051；2.鞍钢股份有限公司炼焦总厂，辽宁 鞍山114021)

由于焦炉炉体结构的特点，焦炉炉头位置表面积大，散热较快，同时受到摘炉门、推焦、装煤过程冷空气的影响，使炉头温度低且波动较大，尤其是结焦时间偏长的情况下更加明显，因此容易出现生焦，导致推焦困难。干熄焦时易粘罐，甚至炉墙产生裂缝、剥蚀、变形，加速炉体损坏，缩短炉体寿命。炉头温度低带来以下3个方面问题：①焦炭中炉头焦多，黑头焦块大、强度低，影响高炉顺行；②炉头焦成熟不好，极易粘焦罐，影响干熄焦生产；③ 为了提高炉头温度，人为地增加焦炉煤气自用量，增加生产成本［1］。因此如何快速提高焦炉炉头温度达到现场生产要求，在炼焦生产中具有十分重要的意义。

本文以鞍钢股份有限公司炼焦总厂新建的1套二级7 m焦炉为例，立足于新型的7 m焦炉与传统6 m焦炉的不同点，进行了相关焦炉炉头温度的提升、稳定等相关分析研究工作，提出了提高7 m焦炉炉头温度的改进措施，以期达到较好的生产运行水平。

1 焦炉炉头温度低的原因分析

7 m焦炉炉体结构与传统6 m焦炉有所不同，以鞍钢股份有限公司炼焦总厂新建的一套二级7 m焦炉为例，设有34个立火道、蓄热室分格、实行分段式加热、篦子砖可调等结构。开工初期炉头温度和炉头温度系数均较低，给生产运行带来了阻力。

1.1 7 m焦炉炉体结构的影响

7 m焦炉的燃烧室较高，高度为5 830 mm，而且炉头第1、34火道未设分段加热形式，导致高向加热不均匀，不利于炉头加热，因此会造成炉头温度过低。

1.2 气体串漏因素的影响

由于蓄热室风墙和小烟道单叉不严密，在加热过程中会有一部分冷空气进入蓄热室，这些气体无论上升还是下降，气流都会使蓄热室炉头部位温度下降，它在蓄热室内与煤气混合燃烧产生废气，废气沿蓄热室炉头部位进入立火道，使煤气的发热值降低，从而降低炉头温度。当斜道正面不严密时，空气漏入斜道与煤气混合燃烧时也将造成炉头温度降低。

1.3 推焦因素的影响

新型7 m焦炉采用2-1推焦串序，2-1推焦串序推焦时，与推焦炉室相邻的2个炉室恰好是结焦中期，对抵抗推焦时的推焦压力有利，温度均匀性好，机械操作紧凑，空行行程小，但粗煤气沿集气管全长方向分布不均匀，要求机械操作水平较高，由于炉门相隔太近，在推焦时易造成温度波动过大，使炉头温度降低。

1.4 焦炉投入使用时间短因素的影响

焦炉处于设备开工初期，设备运行不稳定，经常出现推焦晚点等影响生产的现象；有炉体维护缺陷没有完全整改完，存在炉体保温差的缺陷，由于频繁倒换煤气种类、处理煤气系统遗留缺陷等工作影响，正常的加热制度调整工作进行较慢；混合煤气加热使用的辅助加热系统没有及时投入使用，均会造成炉头温度下降。

2 焦炉炉头温度低的改进措施

2.1 加强操作管理

（1）严格按推焦操作规程进行推焦操作

要求炭化室自开炉门到关炉门的敞开时间不超过7 min；焦饼推出到装煤开始的空炉时间不超过8 min；烧空炉时间不应超过15 min；打开炉门后10 min，不出炉必须重新对炉门；严格操作，减少与冷空气的接触时间，达到降低温差的变化幅度需要，以减少炉墙产生裂纹和引起炭化室墙砖间石墨的损坏，从而达到保护炉头的目的，并保证K2系数，避免炉温波动。

（2）优化集气管压力调节

针对新型7 m焦炉采用不设置π形管的3段集气管、2-1推焦串序、吸气管不设置调节手阀的特点，造成集气管压力波动大，采取以下方式保持稳定集气管压力和炭化室压力。

首先，采用优化集气管压力软件和优化集气管压力，使集气管压力调节由原来的“反馈调节”变为“前馈调节”，装煤前相应吸气管翻板提前增加开度，缓解集气管压力波动。图1为原PID调节集气管压力曲线，图2为调优控制集气管压力曲线。

其次，在回收车间吸力范围合适基础上及时根据集气管压力与吸气管翻板开度调节鼓风机吸力，保证集气管压力稳定。最后，编排推焦计划时，每段10炉，2座焦炉交替进行生产，稳定各段集气管内煤气发生量。

（3）加强高、低压氨水的管理

利用高压氨水喷洒进行无烟装煤时，装完煤后由中控工及时关闭三通球阀，避免造成炭化室吸力太大，损坏炉体，降低炉头温度；严格执行检查制度，中控工时刻关注高压氨水压力，发现问题及时通知回收车间或上升管工检查喷洒情况。防止高、低压氨水出现泄漏。

（4）加强上升管水封管理，定期对排气系统进行检查，检查水封槽清扫、桥管清扫，避免水流到炭化室内，造成炉头砖腐蚀。

2.2 优化密封措施

（1）对蓄热室封墙、斜道正面进行抹补，防止煤气窜漏，并提高煤气和空气的预热温度，从而提高炉头温度。斜道正面处理前、后照片如图3所示。

（2）将小烟道的废气盘接口处的石棉绳全部取出，取沾有玻璃油的石棉绳重新填塞，填塞后勾缝抹补。这样不仅消灭了小烟道内部着火，使小烟道温度降低，而且提高了炉头温度。

（3）对炉顶炉头砖缝灌浆。通过炉顶砖缝灌浆可填充裂缝，提高炉顶的严密性，减少热量散失，达到保温、提高炉头温度的作用。

2.3 调整废气盘吸力

由于新型7 m焦炉采用蓄热室分格结构，无法测量蓄热室顶部吸力，因此，以废气盘吸力测量代替蓄热室顶部吸力的测量。通过对废气盘吸力的测量与调节，使得废气在煤气与空气蓄热室下降量达到合理。

2.4 调节可调篦子砖

新型7 m焦炉小烟道上部有篦子砖，篦子砖上有调节砖，开工前预置的调节砖数量不合适，根据横排温度、炉头温度需要逐步调节每个蓄热室篦子砖的数量，使横排温度合理、焦炭横向均匀成熟。例如2013年1月份，通过瓦工蓄热室封墙抹补、单叉抹补、斜道正面抹补后2#炉1#燃烧室第1、2、3、4、5、6、29、30、31、32、33、34 火道温度较低，炉头温度在1 100℃左右。

调火班对 2#炉 1#燃烧室第 1、2、3、4、5、6、29、30、31、32、33、34 火道对应的第 1、2、3、15、16、17格篦子砖上调节砖数量进行调整后横排温度、炉头温度都明显提高。2#炉1#燃烧室部分立火道调节前后温度温度见表1。

表1 2#炉1#燃烧室部分立火道调节前后温度

2.5 建立炉头辅助加热系统

焦炉采用高炉煤气系统加热时，由于炉体结构特点，炉头部分不设置分段加热，不利于炉头温度的调节。针对此情况，7 m焦炉增设1套辅助加热系统，如图4所示。

辅助加热系统使用焦炉煤气加热。当采用高炉煤气加热时，任一炉头温度偏低时，则可通过打开本号焦炉煤气辅助加热支管来进行供热，不影响整个炉头的加热状况，从而达到提高炉头温度和炉头温度系数的目的。

3 改进焦炉炉头温度的效果

3.1 炉头温度和炉头温度系数改善情况

通过以上改进措施，炉头温度和炉头温度系数改善情况具体见表2所示。2013年4月受炼铁休风影响，高炉煤气、焦炉煤气压力波动较大，影响加热制度；2013年9月、12月受炼铁休风影响，2#炉被迫转换煤气种类，1#炉、2#炉推焦串序发生变化，影响全炉加热制度。

由表2可以看出，通过以上改进措施，从2012年9月起，焦炉炉头温度和焦炉炉头温度系数逐渐得到了显著提高，达到了生产运行的要求。

表2 炉头温度与炉头温度系数

3.2 炉头温度改进取得的经济效益

炉头温度改进后，每年可实现降本增效54万元，具体情况如下：

（1）炉头系数得到提高，炉头生焦明显减少，焦炭成熟均匀，避免粘焦罐，减少衬板使用量，每年可以降低备件费30万元。

（2）以每月避免由于炉头温度低干熄转湿熄10炉，全年减少湿熄焦为：

增加蒸汽产量为：

增加效益为：

式中，30.8为单炉产焦量，t；0.54为干熄每吨红焦产生的蒸汽量，t/t；2.82为每吨干熄焦蒸汽产生的热量，GJ/t；42 为每吉焦的蒸汽价格，元/GJ。

因此，实际降本增效为：30+24=54万元。

（3）炉头温度改进取得的其它效果。避免处理粘焦罐导致推焦晚点、人工处理底闸门夹焦时出现的人身伤害事故；有助于提高焦炉炉体的寿命。

4 结论

针对鞍钢股份有限公司炼焦总厂2座7 m焦炉炉头温度较低的情况，通过比较7 m焦炉与传统6 m焦炉的结构特点，分析了造成7 m焦炉炉头温度偏低的原因，提出了提高7 m焦炉炉头温度的有效措施并进行了生产应用。应用结果显示，提高炉头温度的方法取得了显著成效，7 m焦炉炉头温度和炉头温度系数得到了大幅度提高，达到了生产运行的要求；每年可为企业实现降本增效54万元；有助于实现高炉的长寿化、避免了由于炉头温度过低所产生的粘焦罐现象以及处理此项工作所造成的人身伤害事故。

［1］ 姚昭章，郑明东.炼焦学［M］.北京：冶金工业出版社.2005.