焦炉炉顶空间温度偏高原因及应对措施

焦炉炉顶空间是指炭化室装煤后煤线与炭化室顶部的空间，炉顶空间温度指的是在2/3结焦时间时从靠近上升管的炉口测得的炭化室顶部空间内荒煤气的温度。长期的生产实践证明，炉顶空间温度以控制在800±30℃为宜，一般要求不超过850℃ ,炉顶空间温度与炉体结构、装平煤操作、调火操作及配煤比等因素有关，其温度的高低对化学产品的产率与质量、炉顶石墨的增长以及焦炭质量都有直接的影响。我厂目前有6座焦炉，其中4.3m焦炉4座，6m焦炉2座，年产焦炭185万吨。6座焦炉均是双联火道、焦炉煤气下喷、高炉煤气及空气侧入的复热式顶装焦炉。由于炉型结构差异、生产状况、管理操作及炉龄的不同，导致各个焦炉的炉顶空间温度相差较大。2014年6座焦炉的炉顶空间温度统计情况见表1。表1 邯钢6座焦炉炉顶空间温度实测情况炉型炉号结焦时间h4月，℃5月，℃6月，℃平均温度最高温度平均温度最高温度平均温度最高温度4.3m1198188368248548208512198228478268408168413208428608378528348634208528918719018599146.0m519824853830847828862619833847816838825848从表1可看出，6座焦炉测得的炉顶空间温度均有偏高的炉号，尤其是4号焦炉的炉顶空间温度持续较高，这将对生产操作与产品质量产生较大影响。1 炉顶空间温度偏高的危害1.1 影响化产品及煤气的产率与质量炉顶空间温度过高会加速化产品的裂解速度，使煤气成分发生较大波动。由于甲烷等烃类裂解加深而使氢气组分含量增加，造成焦炉煤气热值降低。同时也会降低焦油、粗苯等化学产品的产率与质量。焦炉煤气回收系统分为两个系统，其中1、2、3号焦炉为一系统，4、5、6号焦炉为二系统。以5月和8月测得的数据为例，炉顶空间温度对煤气热值的影响见表2 。表2 炉顶空间平均温度对焦炉煤气热值的影响关系项目5月6月一系统炉顶空间平均温度，℃829816焦炉煤气热值，kJ/m31613017054二系统炉顶空间平均温度，℃839822焦炉煤气热值，kJ/m31593317086由表2可看出，在对焦炉炉顶空间温度采取控制措施后，一、二系统的焦炉煤气热值均有所提升，说明炉顶空间温度对焦炉煤气热值的影响十分明显。1.2 增加炼焦耗热量炉顶空间温度越高，荒煤气带走的热量越多，不但会增加耗热量，也会使集气管温度升高。在结焦时间及装煤量一定的情况下，荒煤气出口温度每增加10℃，炼焦耗热量将增加20kJ/kg。1.3 对生产操作的影响炉顶空间温度高，会加快炉内石墨的生长速度，一旦上升管底座位置或炉口沉积较多石墨时，不但会使荒煤气排出不畅，造成炭化室内压力加大，产生冒烟、冒火。而且会影响装煤操作，导致下煤不顺，造成装煤量降低，装煤时冒烟、冒火现象也会严重。另外，炉墙石墨较厚时会增加推焦阻力，严重时造成推焦困难而影响生产。1.4 缩短焦炉炉体寿命炉顶空间温度过高会加速炉顶横拉条的氧化，使其过早失去对炉体横向的保护性拉紧作用。造成炉体横向膨胀加大，炉体不但会产生松动、窜漏，而且炉体横向膨胀较大后可能会影响到机焦侧大车的运行，从而对生产造成很大影响。此外，空间温度过高也会对上升管、炉门、炉门框以及炉口的使用寿命造成不利影响，恶化炉顶操作环境。2 炉顶空间温度偏高的原因及应对措施2.1 标准温度设定偏高标准温度是焦炉生产过程中一切调节与控制的操作目标。较高的标准温度必然会使炉温过高，焦炭成熟后多余的热量会不断传到炭化室顶部空间，导致炉顶空间温度持续偏高。实际生产中，在结焦时间一定的前提下，应严格以焦饼中心温度为依据，制定科学合理的标准温度，确保以最低的煤气消耗实现焦饼均匀成熟，避免出现供热量过多导致炉顶空间温度偏高的情况。7月份我厂对二系统(34号焦炉)与三系统(5、6号焦炉)的标准温度进行了调整，调整前后炉顶空间温度变化情况见表3。表3 标准温度调整前后炉顶空间温度变化比对表(℃)项目3号焦炉4号焦炉5号焦炉6号焦炉改前改后改前改后改前改后改前改后标准温度机侧12601245126012451250124012501240焦侧13101295131012951300129013001290炉顶空间温度836821869857828822834818从表3可看出，当标准温度适当降低后，4座焦炉的炉顶空间温度都不同程度地下降。说明通过制定合理的标准温度，对控制炉顶空间温度是比较有效和切实可行的。2.2 配合煤的挥发分偏高配合煤挥发分的高低对焦炭的最终收缩度有直接影响，大型高炉用焦的常规炼焦配合煤的挥发分指标控制在26%～28%为宜，一般不超过32%。配合煤的收缩量约为炭化室有效高的5%～7%。因此配合煤的挥发分越高，焦饼收缩越大，造成炉顶空间偏大，从而使得温度升高。所以稳定入炉煤配比及配煤质量，合理控制配合煤挥发分，是保证生产稳定、维持正常炉顶空间温度的根本条件。2.3 荒煤气排出系统不通畅实际生产中，导致荒煤气排出不畅的原因很多，如上升管底座位置或直筒内壁沉积较多石墨、桥管翻板清扫不好而结挂较多焦油、翻板不能完全打开及集气管内焦油或煤粉沉积严重造成管内空间狭小，都会造成荒煤气排出系统的堵塞，延长荒煤气在炉顶空间内的停留时间。由于空间内热量向外输送不及时，从而使得温度升高。荒煤气排出不畅会使炉顶空间温度升高，也会造成炉内压力过大，导致上升管、炉门、炉口等处冒烟冒火严重，给生产与操作带来一定的难度。所以稳定焦炉生产除了要做好焦炉的各项调控工作外，也要重视炉体各部位的日常清理与清扫工作。制定相应的清扫制度及考核管理办法，定期对炉内石墨及集气管内的焦油渣进行清除与疏通。及时对氨水喷头及翻板部位进行清理，确保荒煤气排出系统的畅通，最大程度地缩短荒煤气在炭化室内的停留时间。2.4 装煤操作不好装煤操作对炉顶空间温度的影响主要表现在以下两方面，一是装煤量不够，煤线偏低或缺角导致炉顶空间偏大，多余热量被荒煤气吸收，从而空间温度偏高;二是装煤堆密度的影响，如果入炉煤的堆密度较小，煤料松散，装煤量必然会降低，而且松散的煤料会产生较大的收缩，都会导致结焦中后期炉顶空间偏大从而温度偏高。解决装煤操作对炉顶空间温度偏高的影响，就要采取严格的装煤操作制度，制定严格考核管理办法，消除装煤量不足及缺角现象。同时尽可能地提高装煤堆密度以增加装煤量，但也应避免装煤量过多造成炉口的堵口现象。此外，平煤平透保证煤线平整，减少荒煤气在炉内的停留时间，也是防止空间温度偏高的一项基本措施。2.5 生产不稳定，结焦时间延长由于设备故障、生产问题等各方面原因导致结焦时间必须延长，如果炉温控制不及时或不合适，就会导致炉顶空间温度偏高，这也是焦炉生产中较为常见的现象。生产中要尽可能做到生产稳定，认真做好设备的日常点检工作，最大限度地降低操作或设备事故对生产的影响，保证焦炉在正常的结焦时间下长期稳定生产。2.6 炉温调节不好控制炉顶空间温度最关键、最灵活的因素还是炉温的调节，如果加热气体压力或流量调节不好导致炉温较高、火道高向加热过头，即使其他条件均满足要求，炉顶空间温度势必还是很高。我厂曾采取对5、6号焦炉全部高炉煤气支管孔板扩大5～10mm的办法以降低煤气主管压力，并结合吸力调节和扩大风门开度的办法增加空气供入量，保持α值在1.20～1.30左右。这样既可以有效降低煤气在火道内的喷射力，较大的空气系数又能缩短火焰长度，从而减轻火道高向的加热效果，减少了炭化室上部的供热量，实现对炉顶空间温度的控制，并且可以很好地减少煤气消耗量。通过采取这些措施，5、6号焦炉的炉顶空间温度平均降低了25～40℃左右，达到了预期效果。所以只有及时准确地做好炉温的各项调节工作，才是有效缓解各种外部因素造成炉顶空间温度波动问题的关键所在。2.7 加热水平差异及炉墙窜漏加热水平是焦炉炉体结构中的一个重要尺寸，其指的是燃烧室与炭化室顶面标高之间的距离。若加热水平太小，炉墙辐射传热的面积大，炭化室上部热量传递过多，焦炭成熟后多余的热量被炉顶内的荒煤气吸收，从而造成炉顶空间温度过高。若加热水平太大，会造成焦饼上部加热不足，焦炭成熟不好。此外，炭化室炉墙有窜漏时，在整个结焦过程中部分煤气和空气也会进入到炭化室内燃烧，导致空间温度骤增。由于焦炉的加热水平不能改变，所以对于因加热水平导致炉顶空间温度偏高的情况，应通过采取其他手段以降低和缓解加热水平不适所造成的影响。为了有效解决因炉墙窜漏导致炉顶空间温度偏高的问题，首先应做好炉墙平时的检查与维护工作，另外对于墙面有损坏或有窜漏的炉号，要及时彻底地进行修补处理，防止漏点扩大。3 结语通过对我厂6座焦炉炉顶空间温度偏高炉号进行排查与原因分析，根据每座焦炉的实际生产状况针对性地采取相应措施，主要从稳定配煤结构、严格装煤操作、加强炉体关键部位清扫与设备维护、精细炉温调控等方面着手，有效地实现了焦炉炉顶空间温度的稳定与控制。采取上述措施后，6座焦炉的炉顶空间温度平均降低14～27℃，最高降了38℃，达到了预期目标。精彩推荐，点击进入 ！◆28岁当县长，36岁升至省长，一路惊心动魄九死一生◆权色仕途：走近女领导◆从乡镇到省委的官场笔记，读懂受益无穷！冶金焦化 10万+焦化人已关注！焦化人自己的技术、 生产、安全、设备、资讯交流平台！140篇原创内容公众号