超大型焦炉大幅限产的工艺调整策略应用

梁 杰

（山西太钢不锈钢股份有限公司焦化厂，山西 太原 030003）

太钢焦化厂地处山西省太原市，属于“2+26”城市管控范围，正常工况下已执行并实现了超低排放限值标准的达标排放。为进一步改善污染物管控水平，为2022年全国两会及北京冬残奥会期间创造良好的外部环境，太钢焦化厂从2022年3月4日开始将结焦时间延长至45 h，并持续至3月13日。这是太钢7.63 m焦炉自投产以来首次面临大幅度、长时间在长结焦时间状态下（负荷约55%）组织生产，焦炉及其配套煤气净化工序在生产操作、工艺调整及设备维护方面均做了对应调整，及时解决过程中发现的问题，并总结了关键技术要点和特殊操作管控方法。

1 存在的问题

太钢焦化厂7.63 m焦炉的结焦时间在大幅度延长前，按25.5 h组织生产，设计结焦时间为25.2 h，基本接近满负荷。3月3日开始逐步延长结焦时间，至3月4日计划延长至45 h，但时间过于紧迫，缺乏工艺技术条件支撑。

焦炉在长结焦时间工艺条件下，标准温度降低，焦炉炉头温度预计会降至850℃以下，由于焦炉大部分是由硅砖组成，炉体温度由硅砖等耐火材料的残余膨胀系数特性决定，若炉体温度低于一定程度（850℃），再加热时硅砖将不会膨胀，最终导致焦炉炉体的砖缝越来越大，造成焦炉炉体损坏。

在此之前的限产或减产组织和工艺调整中，均采用短时间或结焦时间在32 h以内的生产组织模式，未经历过长时间限产实践，因此对相关工艺参数的调整和策略没有相关经验。

2 生产组织调整的关键点

2.1 研讨形成生产组织方案

对可能遇到的情况进行辨识，制定应对措施；同时利用限产时机，验证气煤配比的可行性。长结焦时间下，仍采用10~11 min单炉操作时间组织生产，通过安排循环检修时间，以便于车辆设备的检修。同时，保持循环时间内车辆处于低负荷待机状态，有利于减少电耗。

2.2 科学合理调整结焦时间，最大限度保护焦炉炉体

根据焦化生产组织特点和规律，重新规划结焦时间，调整生产节奏，在3月3日—3月6日期间，逐步降低焦炉加热标温、逐步延长结焦时间，至3月7日8点，将结焦时间延长到45 h。同时，在长结焦时间下的生产操作过程中，因煤气发生量减少，更容易造成荒煤气系统O2含量超标。针对这一变化，安排停止晾炉操作，规范炉口清理作业。在长结焦时间末期进行开炉盖操作时，暂停实施提前负压的操作。

2.3 调整煤气系统参数，确保煤气净化系统稳定

2.3.1 降低鼓风机吸力

先采取逐步降低鼓风机吸力的措施，再根据煤气量调整鼓风机的开机台数，并通过煤气回流阀门进行稳步操作；在结焦时间为45 h时，化产回收南区系统鼓风机运行台数由2台减至1台，且鼓风机运行吸力从-1 290 Pa调整至-660 Pa，降低了630 Pa，降幅49%，与此同时，开大煤气回流管道的阀门，避免煤气在低负荷条件下发生鼓风机设备喘振问题。

2.3.2 调整荒煤气导出系统参数

为保证荒煤气导出系统稳定，对三段集气管吸力值进行优化调整，出炉段由-350 Pa降至-300 Pa，非出炉段由-300 Pa降至-250 Pa。将结焦期间PROven压力设定值调整在30%~100%区间段，整体增加20 Pa，目的是使炭化室有较高压力控制，适当降低荒煤气导出的速率。

2.4 制定鼓风机开机节点及初冷器切出/投用节点

制定鼓风机开机节点（煤气量、前导向开度、吸力等）及初冷器切出/投用节点，为限产条件下的操作提供依据和作业标准。结焦时间延长后，停用了2套煤调湿系统；将原有的4座干熄炉中的其中2座实施停产保温，节约了能源消耗。

3 工艺调整的相关策略

3.1 配煤结构的调整，经济炉料的运行

确定了“大幅度提高瘦煤、适当提高肥煤和1/3焦煤、降低一级焦煤配比、试验气煤”的调整方案，通过6次调整完成实施。利用本次限产时机，验证了气煤质量配比的可行性，使得长结焦时间运行期间气煤质量配用比例达到5%。

3.2 焦炉炉温和煤气消耗调整策略

为确保炉头温度，在45 h以上的结焦时间条件下，标准温度按1 180℃执行，比36 h的标准温度1 200℃，降低20℃。

3.2.1 焦炉炉温变化（见表1）由表1可知：

表1 限产期间炉温控制情况 ℃

1）3月5日、6日，在结焦时间延长初期，由36 h向45 h过渡期间，因焦炉热惯性导致炉温降幅与计划有较大偏差，降幅平缓，实际炉温偏高。

2）3月13日—3月14日，因结焦时间大幅缩短（45 h缩短至35 h），炉温升温未达预期，造成实际与标温设定偏差大。

3）3月14日—3月16日，在结焦时间恢复期间，同样受焦炉热惯性影响，炉温出现一定的波动。

3.2.2 焦炉加热煤气用量的调整（见表2）

由表2中实际的煤气使用情况分析可知，原计划焦炉煤气消耗量较为保守，实际在结焦时间45 h状态下全部停用焦炉煤气；高炉煤气用量为21~22万m3/h，比原计划用量少1万m3/h。原计划炼焦热耗3.62 GJ/t全焦，实际炼焦热耗为3.30 GJ/t全焦。长结焦时间下，全炉焦炭成熟度均匀良好，有利于节省焦炉煤气。

表2 限产期间加热煤气使用情况 万m3/h

3.3 煤气净化系统的主要辅料应用调整

3.3.1 液碱消耗分析

蒸氨塔处理量偏小，生产调节会导致液碱消耗偏高。将进蒸氨塔的水量控制在50~52 m3/h，当液位进一步下降时，蒸氨塔进行内循环（共内循环13次，累计51 h），废水经原料氨水罐后，再次进蒸氨塔循环。由于内循环时停止加碱，原料氨水与蒸氨废水混合后进蒸氨塔，容易造成废水pH值的波动，根据出水pH值调整加碱量偏差较大。限产50%条件下，碱消耗总量降幅20%，液碱总量减少，但是吨废水用量增加。

3.3.2 洗油消耗分析

限产后，洗油洗苯的油气比增大，塔后煤气含苯量下降，轻苯产量增加，使得洗油单耗降低。塔后含苯量从2.1 g/m3降低至0.95 g/m3左右，降幅达55%，轻苯回收率相对提高。降低生产负荷后，洗苯塔、脱硫解析塔效果都有明显提升，塔后含苯、煤气H2S含量显著降低，蒸汽消耗也相应降低，为以后的生产节奏调整积累了降低洗油、蒸汽等物料消耗的经验。

4 利用长结焦时间条件，对焦炉及配套设备进行维护

因焦炉属于连续运转的工艺设备，加之长流程钢铁企业大高炉对焦炭质量要求高的特点，焦炉很难有停产检修时机，利用本次限产时间，对焦炉及配套设备完成了检修，进一步满足了生产需求。

旧系统焦罐车于2008年投产后一直连续使用，罐体旋转支撑平台下部产生3 mm的磨损凹槽，影响罐体旋转定位精度。利用本次限产时机，组织完成了南台罐车副罐旋转支撑平台的更换。同时进行机械及电气一体化的同步维修，对日常检查发现的设备隐患进行集中处理，保证检修后罐车能够连续长时间使用。

限产期间，对备煤工序中下料不畅的煤罐进行了下料短节更换。通过清空对应煤罐，更换下料短节。更换短节后，消除了给料机洒煤问题。

利用本次限产，处理了一些因缺少停车时间难以进行的问题，如旧系统干熄焦单系统的机械类检修、钢丝绳更换、东台振筛更换、单系统皮带检修、焦炉磨电轨道等项目，为下步稳定生产奠定了良好的基础。

5 存在的问题与改进方向

1）焦炉热工方面存在问题。在此次长结焦时间调整下，焦炉加热系统参数以调节煤气压力、暂停时间、高炉煤气和焦炉煤气掺混量进行炉温控制。在大跨度结焦时间调整的状态下，未测量炭化室底部压力，焦炉加热系统参数的适应性不好，虽然直行温度可以达预期，但炉头温度降幅较大，降至900℃左右，不利于炉体安全和长寿化运行。改进方向：提前研究制定两套加热系统参数调整方案，主要调整参数包括煤气孔板尺寸、进风口尺寸、废气水平翻板开度、脱硫风机主频，以此来保证高炉煤气压力不至于过低而影响炉头温度及高向加热，保障在长结焦时间条件下炉头温度维持正常。同时，结焦时间缩短后，炉温易不均匀，造成大电流，因此需加强炉温管控，避免炉温不均匀造成大电流的发生。需增加测炭化室底部压力监测，为调整PROven控制参数提供依据，保障炭化室内微正压。

2）恢复生产时，结焦时间不能缩短得太快。为追求出炉数，在3月14日恢复生产时，第一轮结焦时间缩短过快（从45 h直接缩短至35 h以内），温度控制难度大，焦炭过火或生焦的风险大大增加。第一轮出炉由于炉头温度提升缓慢，出炉时炉头冒黑烟现象明显。改进方向：为保证焦炉长寿化，在限产后恢复方面需按计划进行，需与相关部门沟通，建议公司内部上级部门按炼焦规程和技术规定执行。

3）硫铵颜色变差。在长结焦时间下，降低了吸力，煤气流速降低，煤气中的杂质沉积在管道中，在恢复生产时，煤气流速增加，将管道中的杂质带到母液中，影响硫铵颜色。改进方向：在焦炉恢复期间，吸力调整必须缓慢、均衡，避免对硫铵产品的颜色造成影响。

4）液碱、洗油、乙醇胺的消耗均存在滞后现象，需要在生产组织中及时调整。液碱消耗在限产期间反复波动，需督促各班组及时调整能源及辅料消耗，并提升鼓冷、硫铵班组人员协同能力。