淺談焦爐調火技術

冶金焦化

2021年6月3日 13:15

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焦爐是焦化企業的核心設備，企業的各項工作都圍繞著焦爐展開，而焦爐調火工作又是各項工作的中心，重點。本文對焦爐調火工作的目的，應遵循的基本原理及具體技術方法進行闡述，并結合我公司近年來在煉焦生產調火工作中遇到的問題和終結的經驗，進行了分析。

一、煉焦調火工作的目的及影響因素。

煉焦調火是一項相當比較復雜的工作，這項工作的好壞直接影響著焦炭質量的好壞，爐溫不均勻會造成碳化室內焦炭不能均勻成熟，甚至造成推焦困難，影響車間的穩定生產，嚴重的會損害爐體，因此制定合理的加熱制度，不僅能降低煤氣消耗，提高熱工效率，而且能有效的延長焦爐壽命，保證焦爐的持續穩定生產，從而創造更大的經濟效益。

焦爐的爐溫變化受外部客觀影響因素很多，除了調火工本身技術因素外，比如配煤比，配煤水分，單爐裝煤量，煤氣發熱值，天氣變化，生產班生產操作是否正點等等，因此，調火工必須隨時掌握這些客觀因素的變化，以便及時調節，力求焦爐溫度的穩定均勻。

二、如何評價調火工作的好壞。

第一，要看焦餅是否均勻成熟，有無生焦和過火焦，成焦率情況如何。

第二，要看所制定的加熱制度是否有利于爐體保護，過高的標準溫度會對砌體造成損傷，過高的集氣管壓力會造成爐門冒煙著火。

第三，看各項溫度，壓力指標是否達到技術要求。

第四，要看加熱設備的維護情況，尤其是煤氣管件的嚴密情況。

第五，看是否有個別高低溫火道長期存在，由于某種原因出現高低溫火道是常見的，但處理是否及時，方法是否妥當，同類問題處理是否迅速至關重要。

第六，看調火技術是否過硬，排除故障是否及時，每當爐溫變化時，能及時找到原因，采取合理的調節方法。

第七，看煉焦耗熱量指標完成情況。

三、制定合理的加熱制定。

為了確保焦碳在規定的結焦時間內沿高向、長向均勻成熟，必須制定和嚴格執行焦爐的加熱制度，并結焦時間、裝煤量、裝煤水分、加熱煤氣、氣候等實際條件的變化，對焦爐加熱制度進行及時的調節。焦爐加熱制度的主要內容有溫度制度、壓力制度、與流量(煤氣、空氣、廢氣)的供給與調節制度。溫度制度有焦餅中心溫度、直行溫度、冷卻溫度、橫排溫度、爐頭溫度、蓄熱室頂部溫度、小煙道溫度、爐頂空間溫度及爐墻溫度。壓力溫度有碳化室底部壓力、看火空壓力、蓄熱室頂部吸力、小煙道吸力及蓄熱室阻力。以上各項俗稱九溫五壓。

(一)溫度的確定與測定:

1、焦餅中心溫度，結焦末期焦爐碳化室中心斷面處焦碳的平均溫度。它是判斷全碳化室是否成熟的一種指標，是焦爐的橫排溫度與高向加熱的綜合體現，也是確定燃燒室標準火道溫度的依據。焦餅中心溫度的測定和計算方法見熱平衡。通常規定推焦前30分鐘(與熱平衡略有區別)焦餅中心溫度為950~1050度作為焦餅成熟的標志，實際生產往往高于此值。因此再配煤條件不變的前提下，若焦餅中心溫度降低25~30度,標準火道溫度需降低10?左右。規定每年測定一次。但在結焦時間改變1小時以上、配煤比變動、更換加熱煤氣以及需要調整標準火道溫度時，需要測定此項溫度。

2、冷卻溫度，為了將換向不同時間測定出的立火道溫度均換換算為換向后20s的溫度(這時溫度最高)，以便比較全爐溫度的均勻性與穩定性，并防止超過極限溫度(即1450?)必須測出換向期間下降氣流測溫火道的下降量，即為冷卻溫度。冷卻溫度必須在焦爐正常生產和加熱制度穩定的情況下測定。當推焦串序為9-2或2-1時，應選擇9至10個相連的燃燒室，5-2串序，應選擇5至6個相連的燃燒室。分別在機側、焦側測溫火道內進行，測溫地點為兩個斜道口與焦爐煤氣燒嘴之間，測量人員為4人或6人。在正常條生產件下，規定每半年測定一次(以春季、秋季為宜)。在結焦時間改變1小時，換向時間改變，換用加熱煤氣及加熱制度等有較大變化時，需測定冷卻溫度。

3、標準溫度與直行溫度，標準溫度是機、焦兩側溫度溫火道平均溫度的控制值。它是在規定結焦時間內保證焦餅成熟的主要溫度指標。確定溫度指標的依據是焦餅中心溫度，即在規定的結焦時間下，根據實測的焦餅中心溫度來確定標準火道溫度。標準溫度與爐型、配煤水分、加熱煤氣種類有關。直行溫度是指全爐機側、焦側測溫火道溫度，代表全爐的溫度，是直接影響焦碳成熟的主要參數。其測定方法為:在換向后5分鐘開始測量。測量順序應固定不便，一般從焦側交換機側端開始測量，由機側返回交換機端。每隔4小時測一次，一天三班共6次。測定速度要均勻，1分鐘測10至11個為宜。每次將實測數值按各側不同時間測量的溫度分段加冷卻溫度校正值，將各側溫火道溫度均勻校正到換向后20s時的溫度。

4、橫排溫度，是指焦爐同一燃燒室各火道的溫度，是檢驗沿燃燒室長向溫度分布的合理性，保證焦餅均勻成熟的測調項目。測定方法:因為同一燃燒室相鄰火道時間及短，且只需了解同一燃燒室各火道溫度相對的均勻性，所以測出的溫度不需要加冷卻溫度校正值。為避免交換后溫度下降對測溫的影響，故每次均按一定的順序進行。單號燃燒室從機側到焦惻，雙號燃燒室從焦側到機側。同時交換后5分鐘開始測量。

5、爐頭溫度，爐頭溫度是指焦爐燃燒室兩側的端火道溫度。測定方法:在交換后5分鐘開始測量，每次測量順序應一致，通常由焦側交換到機端開始，從機側返回，兩個換向測完。測定值不需換算為冷卻溫度值。增加爐頭供熱的方法，用焦爐煤氣加熱時，需疏通爐頭火道的磚煤氣道，可采取措施用焦爐煤氣對邊火道進行補充供熱，改進蓄熱室封墻和廢氣盤兩叉部的保溫措施，以提高嚴密性，對提高邊火道溫度有明顯的效果。

6、蓄熱室頂部溫度，測定蓄熱室頂部空間溫度，是為了檢查蓄熱室溫度是否正常，并及時發現蓄熱室有無局部高溫漏火、下火等情況。對硅磚蓄熱室，頂部溫度不得超過1320?，黏土磚蓄熱室頂部溫度不得超過1250?。測定方法:蓄熱室溫度的測點一般選在最高溫度處。當用焦爐煤加熱時，測量上升氣流蓄熱室，交換后，立即開始測量，測量后分別計算機側、焦側的(平均溫度除端部蓄熱室外)并指出蓄熱室的最高和最低溫度。

7、小煙道溫度，小煙道溫度即廢氣排除溫度。測量該溫度主要是為了檢查蓄熱室的交換情況是否良好，并發現爐體不嚴密而造成漏火、下火等情況。測定方法:將500?水銀溫度計插入上升氣流的廢氣盤測溫孔中，查入深度為小煙道全高度的3/5處。在下降氣流換向前5分鐘至10分鐘時讀數(要注意先讀數，后抽出體溫計)，并求出平均數，指出最高、最低溫度。燒高爐煤氣時，插撥溫度計應在下降氣流時進行，每月測一次。

8、爐頂空間溫度，爐頂空間溫度是指焦爐碳化室爐頂空間粗煤氣溫度。測定方法:在碳化室內結焦過程達2/3時，用電熱偶測定機側第一個裝煤口的爐頂空間中心處的溫度，雙集氣管焦側用同樣的方法測定。熱電偶插入后15分鐘才可讀數。爐頂空間溫度控制在800??30?，不應超過850?。每季一次，結焦時間改變1小時或配煤比變動很大時也側一次。通常與焦餅中心溫度的測定同步進行。

9、碳化室墻面溫度，該溫度一般與焦餅中心溫度同時測量，間接觀察燃燒室上下溫度分布情況。推焦后關好兩側爐門，打開上升管蓋。用紅外測溫儀測量與焦餅中心溫度高度相同的兩側墻面溫度。測量時除測溫的裝煤空蓋打開外，其他爐蓋應關好。也可以從機側、焦側爐門處用紅外測溫儀測定。采用這種方法，克服了以往只能測定爐墻若干個點的局限性，而能得到整個爐墻的熱量分布圖，由計算機處理，將碳化室墻細分成不同溫度的格點，即可鑒別和繪制出確切的溫度值以及高向、長向的熱量分布，并可在一個周轉時間內測完全爐碳化室墻面溫度。

四、壓力制度的確定和測定

確定壓力制度時，必須遵循下列原則: 整個結焦時間內碳化室底部壓力應為正壓. 碳化室底部壓力在任何情況下(正常生產、改變結焦時間、停止加熱等)，均應大于相鄰同標的燃燒系統壓力和大氣壓力.在同一結焦時間內，沿燃燒系統高度方向壓力的分布應當穩定。

1.碳化室壓力 ,碳化室壓力指焦爐碳化室粗煤氣析出時形成的壓力。煉焦爐與燃燒室僅一磚之閣，并且隨著焦爐的大型化與高效化，爐墻厚度越來越薄，因而碳化室墻上磚縫及裂縫的存在是不可避免的，即兩者總是不嚴密的。在煉焦過程中，粗煤氣的析出量也是不均勻的，因而當集氣管壓力過小時，碳化室內氣體的壓力只能再結焦前半周期高于同標懂得燃燒室和外部大氣壓;在結焦末期，則要小于燃燒室和外界大氣壓力。測量方法:測定碳化室底部壓力，是為了確定和檢查集氣管壓力是否合理，碳化室內壓力是否符合壓力制度所確定的原則。測定的代表爐號應該是機側吸氣管下的碳化室。裝煤后由爐門下部的測壓孔(特別加工的爐門)將長1.2米的12.5毫米鋼管平插入碳化室。裝煤初期用U型壓力表測量，在碳化室壓力減少到一定程度后，改用斜行微壓計測量。每隔1小時測1次，直到推焦前關閉橋管水封為止。測定過程中應保持所規定的集氣管壓力。但在最后幾次測定中，若發現碳化室壓力低于5Pa時，應適當提高集氣管壓力。每年測定兩次(夏季和冬季)。

2.集氣管壓力，集氣管壓力的確定和測量，是為了保證在整個結焦周期內，荒煤氣只能有碳化室流向加熱系統，保證碳化室部吸入外界空氣，因此，集氣管壓力應以碳化室底部壓力在結焦末期不小于5pa為原則。

3.蓄熱室頂部吸力與蓄熱室阻力，蓄熱室頂部上升氣流壓力應穩定，保證看火孔壓力在0至5pa之間，蓄熱室阻力等于蓄頂壓力與小煙道壓力差。

4.看火孔壓力，看火孔壓力的測量是為了檢查蓄熱室頂部吸力與進風口大小配合情況，既要保持α值穩定合適，又要保證此處壓力0-5pa之間，當爐頭溫度低于1110度時，可適當提高看火孔壓力，當橫拉條溫度高于350度時，應適當降低看火孔壓力。

五、調火工作的日常溫度調節。

對于個別高低溫燃燒室的調節，要根據幾個晝夜的溫度比較，在結合檢查橫墻溫度及火焰燃燒情況，再決定是否要更換煤氣支管孔板，或者調節吸力翻板。要充分考慮到爐溫在結焦不同時期的周期變化，忌諱頻繁調節，另外使用焦爐煤氣加熱，爐溫變化快，易于調節，但煤氣中的焦油，萘結晶不易凈化，所以調火人員應做到勤檢查，勤清掃，勤思考，不要頻繁更換孔板，開關考克。由于調火工作受外界因素影響大，調火手段有很多，所以在工作中要不斷摸索經驗，掌握規律，提高水平。

六、焦爐生產延長結焦時間易出現的問題及解決方法。

由于市場或某些客觀原因焦爐不能維持正常生產時，一般會采用延長結焦時間的方法降低生產能力，維持生產。在這種不正常的生產狀態下，容易出現以下問題。

(1) 及時確定新的加熱制度，結焦時間延長以后，由于炭化室硅磚積蓄得熱量減少和供熱強度降低以及結焦時間的后期保溫的影響，而使直行溫度波動的幅度較大，其波動的幅度隨結焦時間的延長而增大。應根據焦餅中心溫度的測量和及時的調節及時確立新的解熱制度，為防止爐溫突然下降對爐體造成損傷，對結焦周期的調整不能一步到位，而應逐步調整。

(2)橫排溫度與爐頭溫度的調節隨著結焦時間的延長，焦爐橫排曲線開始變形，30小時左右爐頭溫度急劇下降，橫排曲線變成“饅頭”形狀。這種情況的產生是由于下述原因造成的。隨著結焦時間的延長，爐體表面單位時間散失的熱量降低不大。正常情況下，散失的熱量約占煉焦耗熱量的10%左右，但是，在結焦時間延長的情況下，散失熱量占煉焦耗熱量的百分比相應增加。爐頭火道的供熱量和其余火道相比，正常生產時，一般要多供應30-40%的熱量。延長結焦時間后，焦爐的總供熱量大量減少，但是散失的熱量減少不多，在這種條件下，爐頭火道負擔的散失熱量的比例就不斷的增加，而促使爐頭的溫度不斷降低。另外，由于爐頭火道墻體裂紋增加，由炭化室漏入的煤氣過多而燃燒不完全，從而加劇了爐頭溫度降低的程度。上述情況表明，橫墻曲線變形的程度，主要取決于爐頭溫度降低的幅度。因此，調整橫排溫度的主要方法是增加爐頭的供熱量，以滿足爐頭火道不斷增加的散熱損失。一般情況下，爐頭溫度保持不低于1050?。具體辦法可加大爐頭附近位置立火道煤氣小孔板孔徑，降低中間靠近考克位置立火道煤氣小孔板孔徑，同時空氣過剩系數不小于1.3甚至2.0以上。保持較大的空氣過剩系數目的在于使供入第一火道的煤氣燃燒完全，也有利于改變小煙道溫度降低趨勢。爐體溫度降低引起的爐體收縮，導致砌體產生裂紋，因此噴補漏氣的砌體應引起注意。

(3)煉焦耗熱量煉焦耗熱量包括結焦需要的熱量和爐體散失及廢氣帶走的熱量。一般情況，每延長一小時，煉焦耗熱量增加12-16KJ/kg煤。

(4)煤氣管壓力的控制如果用本焦爐生產的煤氣加熱焦爐，由于結焦時間延長會遇到煤氣壓力降低的情況。此時可采用換小孔板的方法保持煤氣的主管壓力在1000—1500Pa范圍。可以重擺一套孔板，孔板的截面積視結焦時間的延長程度而定，一般可采用為原截面積30-40%的孔板。當結焦時間很長而煤氣壓力很低時，可采用箋號管理方法，即向成焦階段的爐號供應足夠的煤氣。而對在保溫階段的爐號少供煤氣。但是，這種方法在管理上很復雜，應做好識別和監督記錄，避免造成高溫和低溫。

(5)集氣管壓力與溫度的控制結焦時間延長以后，由于產生的煤氣量少、出爐間隔時間較長，使集氣管壓力較低，波動較大。，因此，延長結焦時間時，使用鼓風冷凝系統的大循環管，可以有效保持集氣管的壓力，并在裝煤前后及時調整大循環管中的循環煤氣量，以保持集氣管壓力的穩定。集氣管與鼓風機間應加強聯系。

(6)制定出爐計劃的要求每爐操作時間不宜過長，以免損壞爐體嚴密。應均勻出焦，使煤氣發生均勻，便于集氣管壓力保持。

七、2011年底，由于受焦化行業產能過剩大環境影響，全國焦化企業大面積虧損，我公司為了最大限額降低虧損，決定把結焦周期由滿負荷生產的25.5小時延長至36小時，從而降低產能，維持生產。正是因為我們在延長結焦時間方面積累了一定的經驗，各項工作才能有條不紊的展開，為順利完成任務做出有力保障。具體方法如下:

1).根據經驗制定合理平穩降溫計劃，用兩周時間分4步驟把標準溫度由1350度降至1250度，結焦時間由25.5小時延長至36小時。各步驟指標控制如下:

結焦時間標準溫度分煙道吸進風口尺支管孔板爐頭溫度看火孔壓

力寸孔徑力 25.5h 1350? 240pa 120mm 42mm 1250度 0—5pa

28h 1330度 235pa 110mm 40mm 1220度0—5pa

30h 1300度 225pa 100mm 35mm 1200度5—10pa

32h 1270度 220pa 90mm 30mm 1150度5—10pa 36hh 1250? 215pa 80mm 25mm 1100度10pa

2)隨著結焦時間的延長，標準溫度降低，及時更換小一號支管孔板，保證煤氣主管壓力在1000—1500pa之間，使煤氣在各個立火道合理分配，保證了全爐橫墻溫度均勻性，降低了出生焦和過火焦幾率。

3)在結焦時間延長至30小時，橫排溫度顯示，機焦兩端靠近爐頭附近6個火道溫度下降比較嚴重，橫排曲線呈現“饅頭”狀，個別爐頭溫度降至1100?以下，我們通過調正立火道煤氣小孔板排列，減小中部靠近交換考克附近立火道小孔板孔徑，加大爐頭孔板孔徑(孔徑尺寸排列如下表);同時分煙道吸力由235pa降至225pa，進風口尺寸由110mm調整至100mm，看火孔壓力升至5—10pa;檢查密封蓄熱室封墻，減少外界冷空氣的吸入。各種方法有效解決了這個問題，爐頭溫度保持在1100?以上，減少了爐頭焦生現象。

立火道號 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10#

調正前孔徑 16.4 15.4 13.2 13.2 13.3 13.3 13.3 13.4 13.4 13.4 (mm) 調正后 18.017.0 13.2 13.2 13.3 13.3 13.0 13.0 13.0 13.0

11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# 18# 19# 20# 21# 22# 23# 13.4 13.5 13.5 13.513.5 13.5 13.5 13.5 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.013.0 13.0 13.2 13.2 13.2 13.2

24# 25# 26# 27# 28# 29# 30# 31# 32#

13.7 13.7 13.7 13.8 13.8 13.9 14.0 15.5 16.5

13.2 13.2 13.2 13.8 13.8 13.9 14.0 17.0 18.0

通過一系列計劃周詳，行之有效的工作開展，在各部門通力合作下，車間順利，快速，平穩的完成了公司延長結焦時間的任務。降溫對爐體的損傷程度降到了最低，爐體的完好性得到了較好保證，這在8月份恢復到滿負荷生產時得到了充分驗證。

焦爐調火是煉焦生產中最重要的工作之一，是一門永無止境的學科，只有在日常工作中不斷探索經驗，掌握規律，提高技術水平，才能為企業的科學，穩定，長效發展做出貢獻。