焦饼温度在线测量仪在鞍钢鲅鱼圈的应用

王明国，郑晓雷，赵　华

（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁营口115007）



焦饼温度在线测量仪在鞍钢鲅鱼圈的应用

王明国，郑晓雷，赵华

（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁营口115007）

摘要：由于传统焦饼测温方法不适用于大型焦炉，所以引进了焦饼温度在线测量仪。鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司结合生产实际，对该套设备进行了改进，从而提高了焦饼温度在线测量稳定性，降低了员工劳动强度。通过开发该设备在焦炉热工管理上潜力，完善了加热制度，提高了加热的均匀性，降低了炼焦耗热量。

关键词：焦炉；焦饼温度；在线测量仪

王明国，高级工程师，1983年毕业于鞍山钢铁学院煤化工专业。E-mail:wangmg_as@163.com

随着我国7 m以上大型焦炉的迅速发展，传统的焦饼中心温度测量方法及在焦炉炉门开孔模仿传统的温度测量方法已不能解决操作环境恶劣、劳动强度大、测量焦饼温度数据少、测量炉数少、代表性有一定局限性及存在安全隐患等问题。而焦饼温度在线系统具有测温较为方便、劳动强度小、温度自动测量等特点，逐渐在马钢、山西焦化厂、宝钢、河北钢铁、山东钢铁等广泛采用。因此鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司引进了一种新型焦饼温度测量仪，采用该测量仪可实现焦饼温度的在线自动测量，除了解决上述问题之外，还在稳定焦炉热工、提高焦炭质量、降低煤气消耗等诸方面取得了显著效果。

1　焦饼温度在线测量仪工作原理

焦饼温度在线测量仪将测温元件安装在拦焦车导焦栅上，在焦炉出焦过程中采集焦饼两侧表面红外辐射，通过光电信号转换来实现测量焦饼两侧表面温度的目的。在线测量仪主要由焦饼温度光学测量系统、焦饼温度测量辅助系统和焦饼温度分析显示系统三部分组成，实现焦饼温度在线自动测量，温度数据存储及温度数据分析统计功能。焦饼温度在线测量仪工作流程图见图1。

1—空气管；2—光纤；3—光学镜头图1　焦饼温度在线测量仪工作流程图

焦饼温度在线测量仪工作原理是，当拦焦车导焦栅与准备推焦炉号对位时，出现导焦栅前卫信号，与之连锁的空压机启动，通过空气管对6个光学镜头前进行吹扫，避免出焦时粉尘在镜头处聚集，起辅助功能；当推焦焦炭进入导焦栅时，焦炭红外光线通过光学镜头聚成光束、光纤传递达到红外光纤测量仪，实现光电信号转化，此部分是该测量设备的核心部分；焦饼温度通过无线终端发射器将电信号传递出去，由无线终端接收器接收，传递给终端，在焦饼测量系统软件上统计、分析，将焦饼温度显示出来，该部分是设备的应用部分。

鉴于鞍钢鲅鱼圈7 m焦炉在实际生产过程中测量煤线约500 mm，焦线约800 mm，导焦栅高7 190 mm，将焦饼温度在线测量仪第一个测温点安装在距导焦栅底部5 700 mm位置，有助于利用此焦饼测温曲线凹面来检查装煤缺角情况；鉴于导焦栅底部略低于炭化室底部，将焦饼温度在线测量仪第三个测温点安装距导焦栅底部800 mm位置，以便降低推焦过程中导焦栅尾焦对测温点的干扰；焦饼温度在线测量仪第二个测温点即为第一点和第三点之间中间位置3 250 mm。

2　焦饼温度在线测量仪存在的问题及改进

2.1焦饼温度在线测量仪存在的问题

焦饼温度在线测量仪主要存在以下两个问题：

(1)当炽热的焦饼从炭化室推出时，焦饼失去支撑发生破裂，同时接触空气发生不完全燃烧，产生大量含有焦粉的烟尘从导焦栅散发到空气中，洒落的焦块可能卡堵焦饼测温镜头导光槽，出焦的烟尘会严重干扰了焦饼测温镜头采光，导致焦饼温度在线测量仪测量曲线出现波动，甚至无法出现测温曲线。

(2)焦饼测温系统中采光元件、传导部件及扫风部件都在拦焦车的导焦栅上和悬挂在其周围，因富余空间狭小，取门操作、导焦栅导进或导出等往复运动以及出焦过程中焦炭冲击拦焦车导致的窜动，都会导致光纤等易损件损害，从而影响焦饼在线测温系统。

2.2焦饼温度在线测量仪改进

2.2.1增加测温点挡尘装置、挡焦装置

针对推焦过程中烟尘较大，对测温镜头有一定的干扰性，且在安装初期一直影响焦饼温度曲线，因此在测温镜头下焊接一挡尘板，用于遮挡推焦开始一瞬间烟尘的干扰，以免影响光线采集，从而导致焦饼曲线的波动；针对在生产过程中1#拦焦车曾出现过推焦散落焦块落在测温镜头前导光槽时，使左下测温点无法测温，导致此测温处无测温曲线，因此在各测温镜头上方3 cm处焊接一块挡焦板，避免焦块在测温镜头前堆积影响测温。焦饼温度测量仪增加挡烟板、挡焦板见图2。

2.2.2优化焦饼温度在线测量仪温度记录识别条件

由于测温光纤易损坏，在生产中1#拦焦车出现过两次光纤折断问题，原定焦饼温度记录识别条件为：只有当左下、右下测温点温度同时达到650℃，同时持续10 s时，系统认定为推焦状态，才开始记录温度，导致1#、2#焦炉焦饼温度数据无法采集，焦饼测温光纤属定制的部件，成本高、维修时间长等，因此将焦饼温度在线测量仪温度记录识别条件改为6点测温点任意一点温度达到650℃以上，同时持续10 s，作为焦饼温度开始记录条件，这样即使部分光纤损坏也不会影响整个焦饼温度数据采集、记录。

1—挡焦板；2—光学测温镜头；3—挡烟板；4—导焦栅导焦槽外衬板；5—导焦栅导焦槽内衬板；6—导光槽；7—导光孔图2　焦饼温度测量仪增加挡烟板、挡焦板

3　焦饼温度在线测量仪的应用效果

焦饼温度在线测量仪在推焦过程中对焦饼温度进行实时监测并进行数据采集工作，数据的采集原理利用微控制器和闪存技术，通过无线传输、数据传输到电脑主机上，由专业系统软件自动对温度数据进行实时显示、储存及分析，以便查询和分析。

3.1检测焦饼横向、高向温度均匀性

焦饼温度测量仪系统每个测温点每秒平均检测6个温度数据，鞍钢鲅鱼圈炼焦部炭化室全长16.96 m，推焦速度27.4 m/min，整个推焦过程中记录约240组1 440个温度数据，通过该设备实时绘制每一炉焦饼两侧上、中、下6条温度曲线，通过任一一条温度曲线的水平度可以直观反映焦饼横向温度均匀性，通过同一测温时间点焦饼上、中、下3个测温点温度数值温差的均衡性，可以判断焦饼高向温度均匀性。

3.2检测装煤缺角情况

通过将推焦前焦线测量与实时焦饼温度曲线进行对比，可以用焦饼温度曲线出现凹槽反映出装煤缺陷问题。2015年3月6日2#焦炉96#炭化室实时焦饼温度曲线图见图3。

由图3可知,96#炭化室存在装煤缺角问题，在出焦时检测不到其焦饼温度，温度曲线出现明显凹槽，以此可用于检查焦炉的装煤平煤操作。

图3　2#焦炉96#炭化室实时焦饼温度曲线

3.3用于指导焦炉热工管理

通过对焦饼温度测量仪系统存储的大量温度数据筛选，将同一炭化室近期焦饼温度进行统计，分析其温度曲线变化来判断该炭化室热工变化趋势。以2015年3月份8#炭化室临近一周焦饼温度上侧测温点温度曲线为例，该焦饼上端温度曲线呈反“V”形，对照该炉对应时间下的加热煤气量、孔板、煤气旋塞开度、风门开度等均不相同，由此可推测，3月22日加热煤气热值比其它时间热值高。同一炭化室一周焦饼温度温度曲线见图4所示。

图4　同一炭化室一周焦饼温度曲线

据目前统计焦饼平均温度在940℃左右，对应的焦饼中心温度偏高，由此将标准温度下降5℃；通过焦饼在线温度测量曲线可以实时对焦炉燃烧室或各立火道加热情况进行判断，可以指导生产对燃烧室各立火道煤气使用量、空气使用量及炉体密封状态进行优化，2015年4月4座焦炉各温度系数统计表见图5。

图5　2015年4月4座焦炉各温度系数统计

由图5可见，均匀系数、横排系数、炉头系数均在0.90以上，安定系数也有了较大提升，由最初0.30提升到目前的0.71以上。通过挖掘该设备在焦炉热工管理上潜力，完善了加热制度，从而提高了加热的均匀性。

3.4检测焦炉煤气量使用情况

同样也可利用焦饼温度测量仪系统存储大量温度数据，对同一焦炉不同炭化室焦饼温度进行统计分析，检测加热煤气量使用情况。2015年3月份1#焦炉30炉焦饼温度曲线如图6所示。

由图6可见，48#炭化室焦饼6点温度均呈下凹曲线，该炉焦饼总平均温度比1#焦炉焦饼总平均温度低37℃，说明分配到该炭化室对应燃烧室煤气量明显比其他燃烧室少。

图6　不同炭化室焦饼温度曲线

焦饼温度在线测量仪应用前后焦炉加热煤气使用变化情况如表1所示。

表1　焦饼温度在线测量仪安装前后煤气使用量等变化

由表1可知，在线测量仪应用后焦炉煤气使用量降低了9 509 m3/h，降幅达65.07％，高炉煤气使用量虽然增加了16 391 m3/h，增幅仅8.25％。由于单位体积焦炉煤气热值约为同标准高炉煤气热值的5倍，焦炉煤气价格比同标准高炉煤气价格多7倍，降低焦炉煤气掺混比有利于企业降本增效，换算后相当于降低高炉煤气31 154 m3/h，降低煤气量约14.61％，炼焦耗热量降低了239 kJ/kg，每年可降低煤气成本约2 000万元。

4　结语

(1)通过测量焦饼表面温度来代替焦饼中心温度，实现焦饼中心温度在线自动测量，不仅可以及时推算焦饼中心温度，还能反映焦炉横排温度和高向加热等状况，以便在更换加热煤气种类、改变结焦时间、改变煤种及配比时随时调节加热制度。同时，减少人为随机因素干扰，降低劳动强度，提高劳动生产率。

(2)推焦时可以对焦饼温度进行在线监测，指导调温工及时对炉温调节，完善加热制度，提高加热的均匀性，降低煤气使用量，有助于稳定焦炭

质量，降低生产成本。

(3)焦饼在线温度测量仪可以实现焦炉各炭化室焦饼全测量，温度数据还有进一步挖潜空间，可以通过各炭化室焦饼温度数据横向、纵向提取，纵向提取温度可以与直行温度类比，横向提取温度与横排温度类比，也可直观反映焦炉加热均匀性、横排均匀性和直行均匀性。

(4)焦饼在线温度测量仪检测勿需计较焦饼表面温度与中心温度的差值，关键在于焦炭的成熟、成本的降低和焦炉热工的稳定。

(编辑贺英群)

修回日期：2015-08-26

App lication of Online M easuring Instrum ent for Tem perature of Coke Cake in Bayuquan Branch of Ansteel

W ang Mingguo,Zheng Xiaolei,Zhao Hua
(Bayuquan Iron & Steel Subsidiary Co.of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou 115007,Liaoning,China)

Abstract：The online measuring instrument for the temperature of coke cake was imported because the conventionalmethod formeasuring the temperature of coke cake wasn't applicable to a large-scale coke oven.However the imported instrument was upgraded according to the actual conditions on the site by Bayuquan Branch of Ansteel.So the stability of online measuring the temperature of the coke cake was improved while the intensity of labor on the part of staff of Ansteel was decreased. Furthermore the heating schedule is improved and perfected and the heating homogeneity is also improved so that the heat consumption for coke-making is cut down by developing the potential ofmeasuring instrument to the coke oven in the field of the management of thermal system.

Key words：coke oven;temperature of coke cake;onlinemeasuring instrument

中图分类号：TQ522

文献标识码：A

文章编号：1006-4613（2016）01-0035-04