7.63m焦?fàn)t存在的問題及解決辦法

7.63m焦?fàn)t為雙聯(lián)火道、分段加熱、廢氣循環(huán)、焦?fàn)t煤氣下噴、高爐煤氣和空氣側(cè)入、蓄熱室分格的復(fù)熱式超大型焦?fàn)t。主要特點(diǎn)是裝備水平國(guó)際領(lǐng)先、焦?fàn)t上下加熱均勻、環(huán)保及操作環(huán)境好等。

      2006年8月15日推出第1爐焦炭開始，遇到了許多制約正常生產(chǎn)的難題，部分指標(biāo)和功能達(dá)不到設(shè)計(jì)水平。為此，我們成立了多個(gè)項(xiàng)目的攻關(guān)組，不僅解決了上述問題，還使部分指標(biāo)和功能超過了設(shè)計(jì)水平。

1 提高單孔炭化室裝煤量

7.63m焦?fàn)t投產(chǎn)初期，裝煤量不足，爐頂空間高度達(dá)800mm，導(dǎo)致爐頂空間溫度高達(dá)987℃，由此引發(fā)下列問題。

(1) 裝煤孔和上升管內(nèi)的石墨生長(zhǎng)速度很快，影響裝煤操作，延誤了出焦。

(2) 上升管因長(zhǎng)石墨而造成內(nèi)徑縮小，導(dǎo)致炭化室內(nèi)的壓力增加，使機(jī)焦側(cè)爐門和裝煤孔冒煙。

(3) 3號(hào)裝煤孔堵死，4個(gè)裝煤孔的煤線高度不均勻，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(4) 裝煤車的裝煤螺旋加料機(jī)產(chǎn)生大電流，甚至堵死螺旋加料出口，無法正常生產(chǎn)。

1.1 提高單孔炭化室裝煤量的措施

為解決裝煤量不足帶來的一系列問題，我們采取以下措施：

(1) 裝煤稱重倉單斗裝煤量調(diào)試優(yōu)化；

(2) 裝煤車稱重系統(tǒng)校正、提高穩(wěn)定性，保證裝煤量的穩(wěn)定；

(3) 培訓(xùn)提高工人的作業(yè)水平，穩(wěn)定裝煤操作環(huán)節(jié)；

(4) 修改不同爐號(hào)、不同爐孔的加煤控制時(shí)間及裝煤各導(dǎo)套的延遲時(shí)間，測(cè)試出較準(zhǔn)確的配置方案。原設(shè)計(jì)的加煤總時(shí)間為82s，因煤的粒度、水分、配煤等差異，加煤后期，會(huì)因爐頂空間壓力過大而造成裝煤孔冒煙著火現(xiàn)象，環(huán)保方面達(dá)不到要求。由于加煤速度在短時(shí)間內(nèi)變化過快，會(huì)影響裝煤螺旋機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)常發(fā)生螺旋電流大、螺旋擰死、堵塞裝煤孔等問題。

針對(duì)以上情況，連續(xù)測(cè)量了加煤過程中4個(gè)裝煤孔的壓力變化，從加煤總時(shí)間和4個(gè)煤斗分別延遲加煤等方面進(jìn)行試驗(yàn)，最終測(cè)算出加煤時(shí)間為85s比較合理，且4個(gè)煤斗加煤部分采用延遲時(shí)間控制在5s、3s、 1s和0s。有利于爐頂空間壓力的流暢，確保了裝煤過程中不冒煙，達(dá)到了環(huán)保要求。

(5) 為解決裝煤末期爐頂空間壓力波動(dòng)大，裝煤孔冒煙，環(huán)保不達(dá)標(biāo)的難題，測(cè)試出裝煤車二次加煤及推焦機(jī)二次平煤的協(xié)調(diào)控制方式。原設(shè)計(jì)的不足之處是平煤時(shí)爐頂空間壓力過大，焦側(cè)爐門冒煙情況居多，平煤桿帶出的余煤大。我們將4.3m焦?fàn)t采用過的2次加煤及2次平煤的操作經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到7.63m焦?fàn)t上。裝煤車第1次加煤后暫時(shí)停止裝煤，推焦機(jī)進(jìn)行第1次平煤，使炭化室內(nèi)的煤峰得到初步拉平，然后裝煤車再繼續(xù)加煤，推焦機(jī)進(jìn)行2次平煤。經(jīng)測(cè)試，實(shí)行裝煤車2次加煤及推焦機(jī)2次平煤的協(xié)調(diào)控制方式后，解決了裝煤末期爐頂空間壓力波動(dòng)大、裝煤孔冒煙、環(huán)保不達(dá)標(biāo)的難題，并取得了多裝煤及減少平煤余煤量的效果。

(6) 改進(jìn)設(shè)備。在裝煤車加煤螺旋給料機(jī)的軸頭部位，增加了拔煤的導(dǎo)向桿，給煤料下落增加一定的外力，保證了加煤的順暢，減少煤料被擠實(shí)、堵料問題，也消除了螺旋堵料和大電流的問題，見圖1

圖1 裝煤車螺旋示意圖

(7) 改變平煤桿前部筋板高度，減少平煤桿帶出的余煤。

1.2 提高單孔炭化室裝煤量的效果

(1) 采取改進(jìn)措施后，爐頂空間穩(wěn)定在(500±50) mm左右，爐頂空間溫度由原來的987℃,降低到839℃。

(2) 裝煤量明顯增加，單孔裝煤量由投產(chǎn)初期的62.5t提升到64.5 t。

2 降低爐頂空間溫度

2.1 爐頂空間溫度過高的原因分析

針對(duì)爐頂空間溫度過高的原因，首先對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查分析，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。
表1 焦?fàn)t實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)（2006年11月）

* 橫墻溫度是指炭化室內(nèi)爐墻溫度。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)的情況分析，爐頂空間溫度過高的原因有以下幾個(gè)方面：一是裝煤量不足，使?fàn)t頂空間增大，爐頂空間溫度隨之升高；二是燃燒室高向加熱差，上下溫差僅6℃，這說明燃燒室上部溫度較高；三是結(jié)焦時(shí)間過長(zhǎng)，由燃燒室供給炭化室的熱量過剩；四是爐溫不穩(wěn)定且偏高，由燃燒室傳給炭化室的熱量也過剩。

2.2 改進(jìn)措施

(1) 調(diào)試煤線。根據(jù)調(diào)溫組煤線的測(cè)量結(jié)果，通過調(diào)節(jié)裝煤車4個(gè)裝煤斗的裝煤設(shè)定量，使4個(gè)裝煤口的裝煤量均勻；推焦機(jī)調(diào)節(jié)平煤桿下邊緣高度，將平煤桿提高了100mm，最終將煤線控制在（500±50)mm，裝煤量達(dá)到了64.5t。

(2) 穩(wěn)定結(jié)焦時(shí)間。通過培訓(xùn)，提高生產(chǎn)班組和四大車司機(jī)的操作技能，嚴(yán)格按照?qǐng)?zhí)行計(jì)劃出焦；及時(shí)檢修焦?fàn)t四大車，保證備用車的完好；主控操作人員準(zhǔn)確編排出焦計(jì)劃，保證結(jié)焦時(shí)間穩(wěn)定。

(3) 調(diào)節(jié)燃燒室高向加熱。通過看火孔調(diào)節(jié)加熱水平調(diào)節(jié)磚，使加熱水平高度由660mm和1110mm改為1110mm，見圖2。

將廢氣開閉器上部空氣進(jìn)口翻板開度調(diào)節(jié)為0％～50%，使燃燒室上部空氣與底部空氣的比值為1:1/2。廢氣開閉器上部空氣與底部空氣分配比的調(diào)節(jié)位置見圖3。

將廢氣循環(huán)孔磚從遠(yuǎn)離廢氣循環(huán)孔的位置調(diào)節(jié)至靠近廢氣循環(huán)孔的位置，以減少廢氣循環(huán)量，起到縮短火焰的目的。
圖3 空氣進(jìn)口翻板調(diào)節(jié)前后位置示意圖

(4) 穩(wěn)定爐溫。制定合理的標(biāo)準(zhǔn)溫度、煤氣供應(yīng)壓力、煙道吸力、加熱暫停時(shí)間、進(jìn)風(fēng)口開度及開閉器吸力等加熱制度；運(yùn)用Coke Master的熱量控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際的加熱用熱流量和每4小時(shí)1次的直行溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱暫停時(shí)間，使焦?fàn)t溫度在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度±10℃范圍內(nèi)波動(dòng)，保持了爐溫的穩(wěn)定。

2.3 實(shí)施效果
實(shí)施上述措施后，爐頂空間溫度明顯降低（表2)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了既定目標(biāo)
表2 實(shí)施改進(jìn)措施前后的爐頂空間溫度

3 解決炭化室石墨沉積的問題

焦?fàn)t投產(chǎn)后不久就發(fā)現(xiàn)炭化室頂部、裝煤孔、上升管管體、鵝頸管等多處部位嚴(yán)重沉積石墨，直接影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

3.1 炭化室石墨沉積的部位

(1) 炭化室頂。主要沉積部位在炭化室頂部向下800mm的范圍內(nèi)，厚度約50mm，長(zhǎng)度約18m。

(2) 裝煤孔。主要沉積在爐圈向下的區(qū)域內(nèi)，與爐頂看見的石墨相聯(lián)。

(3) 上升管管體。主要沉積在整個(gè)管壁內(nèi)部，其中上升管與爐頂?shù)穆?lián)接處尤為嚴(yán)重。

(4) 鵝頸管。主要沉積在與上升管連接的三通部位。

3.2 石墨對(duì)生產(chǎn)的影響

(1) 隨著石墨沉積厚度的增加，使得炭化室頂部空間變小，多次發(fā)生平煤時(shí)平煤桿被夾死的情況，每次排除故障須用5～6人，既影響生產(chǎn)，又損壞設(shè)備。

(2) 隨著裝煤孔沉積石墨量的增加，裝煤孔的直徑變小，無法滿足裝煤需要，甚至發(fā)生堵煤現(xiàn)象（裝煤車加煤螺旋出口）。每次堵煤，必須手動(dòng)蓋上裝煤孔蓋，將裝煤車開至事故放煤口（爐端臺(tái)處），進(jìn)行人工捅煤，再將裝煤車開回煤塔重新受煤，進(jìn)行二次裝煤，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)過程需50min。

(3) 上升管管體的石墨沉積到一定程度后，使荒煤氣的流通斷面變小，煤氣無法暢通導(dǎo)出，炭化室內(nèi)的壓力升高，從而使機(jī)焦側(cè)爐門大量冒煙冒火，直到上升管和爐體連接處流通斷面全部被石墨堵死，無法裝煤，嚴(yán)重影響焦?fàn)t生產(chǎn)。

3.3 提高清理石墨的機(jī)械化程度

第一階段：制作疏通上升管的專用工具，各班組安排了專人進(jìn)行清理石墨，包括對(duì)裝煤孔進(jìn)行人工捅石墨，在此階段，消耗時(shí)間較長(zhǎng)，占用的人工較多。

第二階段：為了緩解生產(chǎn)班組人員的緊張狀況，在爐頂安排了一支專門進(jìn)行裝煤孔清掃的外協(xié)隊(duì)伍，進(jìn)行清理石墨，并自行研制了1套人工卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行上升管的清理。

第三階段：進(jìn)一步改進(jìn)清理上升管石墨的鐵錘機(jī)構(gòu)，在裝煤車上安裝1套電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，增加了2個(gè)導(dǎo)向輪，加大了鐵鏈強(qiáng)度，將過去通過對(duì)講機(jī)對(duì)位，改為裝煤車司機(jī)1次對(duì)位。上升管石墨清掃機(jī)可單人操作，機(jī)械化程度高。

第四階段：清理鵝頸管內(nèi)石墨操作困難、勞動(dòng)強(qiáng)度大，我們利用PROven設(shè)備改進(jìn)的機(jī)會(huì)，清理石墨人員和設(shè)備改進(jìn)人員打好時(shí)間差，一邊進(jìn)行設(shè)備改進(jìn)，一邊將鵝頸管內(nèi)的石墨徹底清理。清掃后鵝頸管最小流通孔徑由小于400mm變成大于500mm；上升管最小內(nèi)徑由小于300mm恢復(fù)至原始尺寸。

4 創(chuàng)新爐溫調(diào)節(jié)措施，減少焦?fàn)t煤氣消耗

7.63m焦?fàn)t置換為混合煤氣加熱以后，由于爐頭溫度偏低、直行溫度穩(wěn)定性差，為達(dá)到環(huán)保和生產(chǎn)任務(wù)的要求，必須增加焦?fàn)t煤氣摻混量，使整體的爐溫偏高，直行溫度最高時(shí)達(dá)到1340℃。焦?fàn)t煤氣用量的多少直接影響到后續(xù)工序（軋鋼系統(tǒng)）的煤氣供應(yīng)量，公司要求7.63m焦?fàn)t焦?fàn)t煤氣摻混比不得大于15％。

4.1 解決爐頭溫度低的問題

(1) 調(diào)節(jié)煤氣噴嘴翻板的開度，增加機(jī)焦側(cè)爐頭的煤氣量；

(2) 通過清掃爐頭噴嘴翻板，使用壓縮空氣吹掃爐頭蓄熱室，暢通蓄熱室格子磚；

(3) 使用便攜式煙氣分析儀檢查蓄熱室的主墻竄漏，從焦?fàn)t煤氣下噴管進(jìn)行灌漿，嚴(yán)密蓄熱主墻；

(4) 用硅火泥＋粘結(jié)劑嚴(yán)密蓄熱室封墻；

(5) 用輕型復(fù)合保溫材料CFBT/2000進(jìn)行蓄熱封墻保溫。

實(shí)施后，機(jī)側(cè)爐頭溫度最高提升了242℃，焦側(cè)爐頭溫度最高提升了206℃，機(jī)側(cè)爐頭溫度平均提高了134℃，焦側(cè)爐頭溫度平均提高了88℃。

4.2 解決直行溫度穩(wěn)定性差的問題

首先作業(yè)人員迅速消化、掌握了Coke Master系統(tǒng)的控制特點(diǎn)，采取下面改進(jìn)措施：

(1) 加熱暫停時(shí)間大于60s時(shí)，煙道吸力自動(dòng)減少到160Pa（焦?fàn)t煤氣加熱）/250Pa（混合煤氣加熱）；

(2) 推焦計(jì)劃控制界面應(yīng)增加一個(gè)功能，可以根據(jù)要求加入1個(gè)間隔時(shí)間，方便焦?fàn)t檢修；

(3) Coke Master系統(tǒng)應(yīng)將實(shí)際的結(jié)焦時(shí)間信號(hào)發(fā)送給PROven系統(tǒng)，減少生產(chǎn)過程中推焦機(jī)的等待時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；

(4) 增加測(cè)溫順序的選項(xiàng)，使操作人員可在1個(gè)換向周期內(nèi)完成2座焦?fàn)t的測(cè)溫工作，提高作業(yè)效率，見圖5。
到2007年末，各項(xiàng)功能正常，實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t操作自動(dòng)化，日出爐數(shù)達(dá)到134爐。焦?fàn)t直行溫度穩(wěn)定性系數(shù)Kc由投產(chǎn)初期的0.33提高到0.85以上。目前，7.63m焦?fàn)t在爐溫控制方面的先進(jìn)性見表3。
表3 7.63m焦?fàn)t的爐溫控制參數(shù)

由表3可見，太鋼7.63m焦?fàn)t爐溫穩(wěn)定性的控制比國(guó)內(nèi)常規(guī)焦?fàn)t更方便、更容易、更有效。調(diào)節(jié)前后直行溫度均勻性對(duì)比見圖6。

5 改進(jìn)PROven設(shè)備

(1) 剛投產(chǎn)時(shí)焦?fàn)tPROven噴頭的噴灑效果不好，焦油粘到PROven元件上，活塞上下運(yùn)行過程中受到卡阻，致使PROven系統(tǒng)不能正常調(diào)節(jié)，炭化室壓力不能達(dá)到設(shè)計(jì)值。分析其原因，一是循環(huán)氨水不干凈，加設(shè)了氨水過濾器后較好地解決了問題；二是噴頭孔徑小，易堵塞，更換孔徑較大的噴頭后也得到了解決。

(2) PROven活塞球冠經(jīng)常掉落，致使PROven系統(tǒng)不能正常調(diào)節(jié)，炭化室壓力不能達(dá)到設(shè)計(jì)值。將聯(lián)接方式由螺紋聯(lián)接改為點(diǎn)焊或加防松卡片后，再?zèng)]有發(fā)生過活塞球冠掉落的現(xiàn)象。

(3) 原設(shè)計(jì)PROven活塞套的氨水密封彎頭為90°，此處經(jīng)常堵塞，活塞套冒煙嚴(yán)重，現(xiàn)將密封彎頭改為45°后不再堵塞。

(4) 原設(shè)計(jì)PROven氮?dú)饬髁坑?jì)位置離火源太近，經(jīng)常燒壞，改變氮?dú)饬髁坑?jì)位置后，沒有發(fā)生燒壞現(xiàn)象。
圖6 調(diào)節(jié)前后直行溫度均勻性比較

6 優(yōu)化CSQ熄焦工藝

7.63m焦?fàn)t自2006年8月投產(chǎn)以來，焦炭水分一直不太穩(wěn)定，未達(dá)到設(shè)計(jì)保證值。主要問題是熄焦車車皮底部存在部分紅焦，熄焦水濺出多，熄焦塔下散落的焦炭多。紅焦量大時(shí)，必須在焦臺(tái)上進(jìn)行人工打水熄滅紅焦，由此產(chǎn)生的高溫蒸汽、煤氣混合物危及安全生產(chǎn)，傷害工人健康。對(duì)此我們采取了下述措施。

(1) 穩(wěn)定炭化室裝煤量，穩(wěn)定單孔焦炭產(chǎn)量。

(2) 調(diào)整DCS系統(tǒng)下水信號(hào)開關(guān)位置，保證熄焦下水正常。

(3) 規(guī)范熄焦操作，制定熄焦車管路清洗作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，每熄16～17爐焦炭，必須沖洗熄焦車管路系統(tǒng)2～3遍，確保水管路系統(tǒng)通暢，為穩(wěn)定焦炭水分創(chuàng)造條件。

(4) 改進(jìn)控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過調(diào)節(jié)熄焦下水程序中的時(shí)間、閥門開度等參數(shù)，優(yōu)化配置，逐步掌握CSQ熄焦工藝技術(shù)訣竅。

(5) 改進(jìn)熄焦塔擋焦斗護(hù)板設(shè)計(jì)，將原來的板式嚴(yán)密形式改為管式密封，減少了熄焦水的流失，同時(shí)消除了鋼板脫落影響皮帶系統(tǒng)正常運(yùn)行的事件。

(6) 穩(wěn)定熄焦設(shè)施的操作，在保證電機(jī)電流不超額定值（250A）的條件下，調(diào)節(jié)清水泵進(jìn)出口閥門的開度，上水壓力達(dá)到0.8MPa，捕霧噴嘴噴灑直徑達(dá)到2m左右，清水霧化效果好，在捕集熄焦蒸汽中粉塵的同時(shí)，又均勻熄滅紅焦表層。

(7) 優(yōu)化、固化熄焦PLC程序，熄焦作業(yè)下水時(shí)間由60s（一次底熄加二次底熄）縮短到42s，熄焦效果良好。

經(jīng)過上述一系列工藝、控制環(huán)節(jié)及設(shè)備調(diào)節(jié)改進(jìn)后，熄焦后無紅焦，焦炭均勻穩(wěn)定，熄焦塔下焦炭散落現(xiàn)象大幅度減少，焦炭水分均勻穩(wěn)定在3%左右，熄焦系統(tǒng)各工藝設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定。

7 結(jié)語

通過2年多的生產(chǎn)實(shí)踐與探索，解決了生產(chǎn)中的一些難題，現(xiàn)在每天出爐134爐，日產(chǎn)焦炭6000t,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。