JNX70-2型7 m焦爐邊火道溫度控制方法探究與完善

馬富剛，陳永昌，彭磊，代成，黨平

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口 115007）

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部（以下簡稱“鲅魚圈煉焦部”）現(xiàn)有4座7 m焦爐，年設計產(chǎn)能255萬t，爐型均為JNX70-2，此型號焦爐燃燒室高度接近6 m，采用單段加熱，運行中焦爐邊火道溫度達標系數(shù)相比常規(guī)焦爐略低。常用改善邊火道溫度方法并不能解決邊火道溫度偏低問題，且會產(chǎn)生加熱煤氣消耗增加、煙道廢氣污染物排放超標等問題。鲅魚圈煉焦部通過增設輔助加熱系統(tǒng)，對7 m焦爐邊火道溫度控制方法進行完善與探究，取得了良好效果，本文對此做一介紹。

1 焦爐邊火道溫度現(xiàn)狀分析

鲅魚圈煉焦部4座JNX70-2型7 m焦爐，分為2組，共有208孔，邊火道總計424個。團體標準T/CCIA002-2021《焦爐生產(chǎn)管理規(guī)定》對焦爐邊火道溫度管理規(guī)定如下：邊火道溫度低于對應側標準火道溫度的值不宜超過150℃，當降低標準溫度時，邊火道溫度不宜低于1 100℃。根據(jù)上述要求，對鲅魚圈焦爐邊火道溫度進行統(tǒng)計，結果見表1。

表1 鲅魚圈焦爐邊火道溫度統(tǒng)計結果Table 1 Statistical Results of Temperature at Side Flue of Coke Oven in Bayuquan Branch

由表1可以看出，對于JNX70-2型7 m焦爐來說，很難保證邊火道溫度均高于1 100℃，特別是結焦時間延長后，邊火道溫度達標率更低，焦爐長期在此狀態(tài)下運行，必將影響砌體壽命，造成砌體竄漏率及設備故障率升高，影響焦爐加熱制度，使邊火道溫度過低情況更為普遍。當焦爐邊火道溫度無法達到標準要求1 100℃以上時，爐頭部位的焦炭不能按時成熟，易出現(xiàn)干熄焦掛罐、推焦冒煙嚴重等問題，嚴重時甚至造成推焦困難，直接制約焦爐的正常生產(chǎn)操作。

鲅魚圈煉焦部為有效提高邊火道溫度，相繼采取增加焦爐頭部砌體密封、改善吸力控制方法、提高混合煤氣摻混比等常規(guī)改善邊火道溫度措施，均未能有效確保邊火道溫度達標。生產(chǎn)實踐中，采取提高整體爐溫的措施可使邊火道溫度不至于過低而影響生產(chǎn)，能在一定程度上緩解焦爐邊火道溫度低的問題，但會造成煤氣消耗增加，出現(xiàn)能源浪費，同時增加焦爐爐墻高溫燒熔損壞、砌體嚴密性降低的風險，制約焦爐爐體使用壽命的延長，導致廢氣中污染物排放量增加。

2 焦爐邊火道溫度控制方法探究

JNX70-2型7 m焦爐為單段加熱復熱式焦爐，擁有兩套加熱系統(tǒng)，一套焦爐煤氣加熱系統(tǒng)，一套混合煤氣加熱系統(tǒng)，在正常生產(chǎn)過程中僅使用混合煤氣加熱系統(tǒng)。為了有效解決邊火道溫度偏低問題，創(chuàng)新性地提出使用邊火道輔助加熱系統(tǒng)，即利用原有焦爐煤氣加熱系統(tǒng)的交換旋塞和橫管，改進相應的煤氣管道，增加四通旋塞等管線設備，同時對焦爐頭部火道下噴管進行改進。焦爐邊火道輔助加熱系統(tǒng)管道示意圖見圖1。

圖1 焦爐邊火道輔助加熱系統(tǒng)管道示意圖Fig.1 Schematic Diagram for Pipelines of Auxiliary Heating System for Side Flue of Coke Oven

由圖1可以看出，使用高爐煤氣加熱時，引入單獨的焦爐煤氣進入邊爐立火道，沿焦爐縱向引焦爐煤氣管線，在各燃燒室邊火道對應的位置，煤氣管線上開口引出支管，并將其通入焦爐邊火道底部的下噴管內，在其支管上安裝可控制流量開關旋塞，通過調整孔板的大小來調整補充增加的焦爐煤氣使用量，實現(xiàn)單獨對邊火道額外補充一部分能源，從邊火道焦爐煤氣下噴管進入的焦爐煤氣與由斜道進入的高爐煤氣、空氣混合燃燒，從而很好地將燃燒室邊火道與中間其他火道進行區(qū)分控制，完善了邊火道溫度的控制方法，改善邊火道熱工管理。

3 實踐效果

焦爐邊火道輔助加熱系統(tǒng)上線后，徹底解決了JNX70-2型7 m單段加熱焦爐邊火道溫度偏低問題，具體見表2。

表2 焦爐邊火道加熱系統(tǒng)改進后邊火道溫度統(tǒng)計結果Table 2 Statistical Results of Temperature at Side Flue after Improvement of Heating System for Side Flue of Coke Oven

由表2可以看出，對比周轉時間同為19 h邊火道溫度，系統(tǒng)上線后，邊火道溫度與標準溫度的溫差縮小到100℃以內，邊火道溫度平均提高50℃左右，并具備進一步提升空間。干熄焦掛罐問題得到徹底解決，機焦側摘門冒煙的問題得到改善。同時隨著邊火道問題提高，不同結焦時間下標準溫度也有了不同程度的降低，大大降低了加熱煤氣消耗量。

由于輔助加熱系統(tǒng)調節(jié)余量大，考慮到測量單獨幾個邊火道溫度時，會因結焦階段不同而產(chǎn)生差異，對邊火道溫度進行了跟蹤測量，統(tǒng)計整個結焦周期內的邊火道溫度變化，確定測量溫度的補償校正值，將不同結焦階段的邊火道溫度換算成同一結焦階段的溫度，經(jīng)統(tǒng)計計算，邊火道溫度在結焦周期內呈現(xiàn)規(guī)律性變化，溫度極差20℃左右，繪制曲線見圖2。

圖2 焦爐邊火道溫度周期曲線Fig.2 Periodic Curves of Temperatures at Side Flue of Coke Oven

4 控制方法完善

經(jīng)過不同周轉時間的溫度跟蹤標定，以及對個別邊火道的跟蹤調節(jié)，完善并標定了邊火道的控制、調節(jié)范圍，在邊火道溫度實際調整過程中應以理論控制值為基點，通過跟蹤實際出焦過程中爐頭焦成熟情況確定開大或關小輔助加熱系統(tǒng)旋塞，確保爐頭焦不至于過生而產(chǎn)生出焦冒煙、掛罐問題，也不至于過火導致爐頭過大增加出爐工工作強度。鲅魚圈煉焦部根據(jù)實際邊火道溫度控制調整經(jīng)驗，總結出在不同周轉時間下，邊火道平均溫度控制值，具體見表3。在一年多的生產(chǎn)實踐中，這一控制值符合生產(chǎn)需要，一旦低于或高于這一設定值20℃，則會產(chǎn)生推焦冒煙或出焦大爐頭現(xiàn)象。

表3 焦爐邊火道平均溫度控制值Table 3 Control Values for Average Temperature of Side Flue of Coke Oven

5 結語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部通過增加邊火道輔助加熱系統(tǒng)，有效解決了邊火道溫度偏低問題，同時根據(jù)實際調節(jié)經(jīng)驗，確定了不同周轉時間下，邊火道平均溫度控制值，解決了推焦冒煙、干熄焦掛罐及出焦大爐頭問題。對于JNX70-2型7 m焦爐解決爐頭溫度不達標，以及輔助加熱上線后爐頭溫度調整，具有一定的參考和借鑒意義。