焦餅溫度在線測量儀在鞍鋼鲅魚圈的應用

王明國，鄭曉雷，趙　華

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營口115007）

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焦餅溫度在線測量儀在鞍鋼鲅魚圈的應用

王明國，鄭曉雷，趙華

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營口115007）

摘要：由于傳統(tǒng)焦餅測溫方法不適用于大型焦爐，所以引進了焦餅溫度在線測量儀。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司結(jié)合生產(chǎn)實際，對該套設備進行了改進，從而提高了焦餅溫度在線測量穩(wěn)定性，降低了員工勞動強度。通過開發(fā)該設備在焦爐熱工管理上潛力，完善了加熱制度，提高了加熱的均勻性，降低了煉焦耗熱量。

關鍵詞：焦爐；焦餅溫度；在線測量儀

王明國，高級工程師，1983年畢業(yè)于鞍山鋼鐵學院煤化工專業(yè)。E-mail:wangmg_as@163.com

隨著我國7 m以上大型焦爐的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的焦餅中心溫度測量方法及在焦爐爐門開孔模仿傳統(tǒng)的溫度測量方法已不能解決操作環(huán)境惡劣、勞動強度大、測量焦餅溫度數(shù)據(jù)少、測量爐數(shù)少、代表性有一定局限性及存在安全隱患等問題。而焦餅溫度在線系統(tǒng)具有測溫較為方便、勞動強度小、溫度自動測量等特點，逐漸在馬鋼、山西焦化廠、寶鋼、河北鋼鐵、山東鋼鐵等廣泛采用。因此鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司引進了一種新型焦餅溫度測量儀，采用該測量儀可實現(xiàn)焦餅溫度的在線自動測量，除了解決上述問題之外，還在穩(wěn)定焦爐熱工、提高焦炭質(zhì)量、降低煤氣消耗等諸方面取得了顯著效果。

1　焦餅溫度在線測量儀工作原理

焦餅溫度在線測量儀將測溫元件安裝在攔焦車導焦柵上，在焦爐出焦過程中采集焦餅兩側(cè)表面紅外輻射，通過光電信號轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)測量焦餅兩側(cè)表面溫度的目的。在線測量儀主要由焦餅溫度光學測量系統(tǒng)、焦餅溫度測量輔助系統(tǒng)和焦餅溫度分析顯示系統(tǒng)三部分組成，實現(xiàn)焦餅溫度在線自動測量，溫度數(shù)據(jù)存儲及溫度數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計功能。焦餅溫度在線測量儀工作流程圖見圖1。

1—空氣管；2—光纖；3—光學鏡頭圖1　焦餅溫度在線測量儀工作流程圖

焦餅溫度在線測量儀工作原理是，當攔焦車導焦柵與準備推焦爐號對位時，出現(xiàn)導焦柵前衛(wèi)信號，與之連鎖的空壓機啟動，通過空氣管對6個光學鏡頭前進行吹掃，避免出焦時粉塵在鏡頭處聚集，起輔助功能；當推焦焦炭進入導焦柵時，焦炭紅外光線通過光學鏡頭聚成光束、光纖傳遞達到紅外光纖測量儀，實現(xiàn)光電信號轉(zhuǎn)化，此部分是該測量設備的核心部分；焦餅溫度通過無線終端發(fā)射器將電信號傳遞出去，由無線終端接收器接收，傳遞給終端，在焦餅測量系統(tǒng)軟件上統(tǒng)計、分析，將焦餅溫度顯示出來，該部分是設備的應用部分。

鑒于鞍鋼鲅魚圈7 m焦爐在實際生產(chǎn)過程中測量煤線約500 mm，焦線約800 mm，導焦柵高7 190 mm，將焦餅溫度在線測量儀第一個測溫點安裝在距導焦柵底部5 700 mm位置，有助于利用此焦餅測溫曲線凹面來檢查裝煤缺角情況；鑒于導焦柵底部略低于炭化室底部，將焦餅溫度在線測量儀第三個測溫點安裝距導焦柵底部800 mm位置，以便降低推焦過程中導焦柵尾焦對測溫點的干擾；焦餅溫度在線測量儀第二個測溫點即為第一點和第三點之間中間位置3 250 mm。

2　焦餅溫度在線測量儀存在的問題及改進

2.1焦餅溫度在線測量儀存在的問題

焦餅溫度在線測量儀主要存在以下兩個問題：

(1)當熾熱的焦餅從炭化室推出時，焦餅失去支撐發(fā)生破裂，同時接觸空氣發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生大量含有焦粉的煙塵從導焦柵散發(fā)到空氣中，灑落的焦塊可能卡堵焦餅測溫鏡頭導光槽，出焦的煙塵會嚴重干擾了焦餅測溫鏡頭采光，導致焦餅溫度在線測量儀測量曲線出現(xiàn)波動，甚至無法出現(xiàn)測溫曲線。

(2)焦餅測溫系統(tǒng)中采光元件、傳導部件及掃風部件都在攔焦車的導焦柵上和懸掛在其周圍，因富余空間狹小，取門操作、導焦柵導進或?qū)С龅韧鶑瓦\動以及出焦過程中焦炭沖擊攔焦車導致的竄動，都會導致光纖等易損件損害，從而影響焦餅在線測溫系統(tǒng)。

2.2焦餅溫度在線測量儀改進

2.2.1增加測溫點擋塵裝置、擋焦裝置

針對推焦過程中煙塵較大，對測溫鏡頭有一定的干擾性，且在安裝初期一直影響焦餅溫度曲線，因此在測溫鏡頭下焊接一擋塵板，用于遮擋推焦開始一瞬間煙塵的干擾，以免影響光線采集，從而導致焦餅曲線的波動；針對在生產(chǎn)過程中1#攔焦車曾出現(xiàn)過推焦散落焦塊落在測溫鏡頭前導光槽時，使左下測溫點無法測溫，導致此測溫處無測溫曲線，因此在各測溫鏡頭上方3 cm處焊接一塊擋焦板，避免焦塊在測溫鏡頭前堆積影響測溫。焦餅溫度測量儀增加擋煙板、擋焦板見圖2。

2.2.2優(yōu)化焦餅溫度在線測量儀溫度記錄識別條件

由于測溫光纖易損壞，在生產(chǎn)中1#攔焦車出現(xiàn)過兩次光纖折斷問題，原定焦餅溫度記錄識別條件為：只有當左下、右下測溫點溫度同時達到650℃，同時持續(xù)10 s時，系統(tǒng)認定為推焦狀態(tài)，才開始記錄溫度，導致1#、2#焦爐焦餅溫度數(shù)據(jù)無法采集，焦餅測溫光纖屬定制的部件，成本高、維修時間長等，因此將焦餅溫度在線測量儀溫度記錄識別條件改為6點測溫點任意一點溫度達到650℃以上，同時持續(xù)10 s，作為焦餅溫度開始記錄條件，這樣即使部分光纖損壞也不會影響整個焦餅溫度數(shù)據(jù)采集、記錄。

1—擋焦板；2—光學測溫鏡頭；3—擋煙板；4—導焦柵導焦槽外襯板；5—導焦柵導焦槽內(nèi)襯板；6—導光槽；7—導光孔圖2　焦餅溫度測量儀增加擋煙板、擋焦板

3　焦餅溫度在線測量儀的應用效果

焦餅溫度在線測量儀在推焦過程中對焦餅溫度進行實時監(jiān)測并進行數(shù)據(jù)采集工作，數(shù)據(jù)的采集原理利用微控制器和閃存技術(shù)，通過無線傳輸、數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X主機上，由專業(yè)系統(tǒng)軟件自動對溫度數(shù)據(jù)進行實時顯示、儲存及分析，以便查詢和分析。

3.1檢測焦餅橫向、高向溫度均勻性

焦餅溫度測量儀系統(tǒng)每個測溫點每秒平均檢測6個溫度數(shù)據(jù)，鞍鋼鲅魚圈煉焦部炭化室全長16.96 m，推焦速度27.4 m/min，整個推焦過程中記錄約240組1 440個溫度數(shù)據(jù)，通過該設備實時繪制每一爐焦餅兩側(cè)上、中、下6條溫度曲線，通過任一一條溫度曲線的水平度可以直觀反映焦餅橫向溫度均勻性，通過同一測溫時間點焦餅上、中、下3個測溫點溫度數(shù)值溫差的均衡性，可以判斷焦餅高向溫度均勻性。

3.2檢測裝煤缺角情況

通過將推焦前焦線測量與實時焦餅溫度曲線進行對比，可以用焦餅溫度曲線出現(xiàn)凹槽反映出裝煤缺陷問題。2015年3月6日2#焦爐96#炭化室實時焦餅溫度曲線圖見圖3。

由圖3可知,96#炭化室存在裝煤缺角問題，在出焦時檢測不到其焦餅溫度，溫度曲線出現(xiàn)明顯凹槽，以此可用于檢查焦爐的裝煤平煤操作。

圖3　2#焦爐96#炭化室實時焦餅溫度曲線

3.3用于指導焦爐熱工管理

通過對焦餅溫度測量儀系統(tǒng)存儲的大量溫度數(shù)據(jù)篩選，將同一炭化室近期焦餅溫度進行統(tǒng)計，分析其溫度曲線變化來判斷該炭化室熱工變化趨勢。以2015年3月份8#炭化室臨近一周焦餅溫度上側(cè)測溫點溫度曲線為例，該焦餅上端溫度曲線呈反“V”形，對照該爐對應時間下的加熱煤氣量、孔板、煤氣旋塞開度、風門開度等均不相同，由此可推測，3月22日加熱煤氣熱值比其它時間熱值高。同一炭化室一周焦餅溫度溫度曲線見圖4所示。

圖4　同一炭化室一周焦餅溫度曲線

據(jù)目前統(tǒng)計焦餅平均溫度在940℃左右，對應的焦餅中心溫度偏高，由此將標準溫度下降5℃；通過焦餅在線溫度測量曲線可以實時對焦爐燃燒室或各立火道加熱情況進行判斷，可以指導生產(chǎn)對燃燒室各立火道煤氣使用量、空氣使用量及爐體密封狀態(tài)進行優(yōu)化，2015年4月4座焦爐各溫度系數(shù)統(tǒng)計表見圖5。

圖5　2015年4月4座焦爐各溫度系數(shù)統(tǒng)計

由圖5可見，均勻系數(shù)、橫排系數(shù)、爐頭系數(shù)均在0.90以上，安定系數(shù)也有了較大提升，由最初0.30提升到目前的0.71以上。通過挖掘該設備在焦爐熱工管理上潛力，完善了加熱制度，從而提高了加熱的均勻性。

3.4檢測焦爐煤氣量使用情況

同樣也可利用焦餅溫度測量儀系統(tǒng)存儲大量溫度數(shù)據(jù)，對同一焦爐不同炭化室焦餅溫度進行統(tǒng)計分析，檢測加熱煤氣量使用情況。2015年3月份1#焦爐30爐焦餅溫度曲線如圖6所示。

由圖6可見，48#炭化室焦餅6點溫度均呈下凹曲線，該爐焦餅總平均溫度比1#焦爐焦餅總平均溫度低37℃，說明分配到該炭化室對應燃燒室煤氣量明顯比其他燃燒室少。

圖6　不同炭化室焦餅溫度曲線

焦餅溫度在線測量儀應用前后焦爐加熱煤氣使用變化情況如表1所示。

表1　焦餅溫度在線測量儀安裝前后煤氣使用量等變化

由表1可知，在線測量儀應用后焦爐煤氣使用量降低了9 509 m3/h，降幅達65.07％，高爐煤氣使用量雖然增加了16 391 m3/h，增幅僅8.25％。由于單位體積焦爐煤氣熱值約為同標準高爐煤氣熱值的5倍，焦爐煤氣價格比同標準高爐煤氣價格多7倍，降低焦爐煤氣摻混比有利于企業(yè)降本增效，換算后相當于降低高爐煤氣31 154 m3/h，降低煤氣量約14.61％，煉焦耗熱量降低了239 kJ/kg，每年可降低煤氣成本約2 000萬元。

4　結(jié)語

(1)通過測量焦餅表面溫度來代替焦餅中心溫度，實現(xiàn)焦餅中心溫度在線自動測量，不僅可以及時推算焦餅中心溫度，還能反映焦爐橫排溫度和高向加熱等狀況，以便在更換加熱煤氣種類、改變結(jié)焦時間、改變煤種及配比時隨時調(diào)節(jié)加熱制度。同時，減少人為隨機因素干擾，降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。

(2)推焦時可以對焦餅溫度進行在線監(jiān)測，指導調(diào)溫工及時對爐溫調(diào)節(jié)，完善加熱制度，提高加熱的均勻性，降低煤氣使用量，有助于穩(wěn)定焦炭

質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

(3)焦餅在線溫度測量儀可以實現(xiàn)焦爐各炭化室焦餅全測量，溫度數(shù)據(jù)還有進一步挖潛空間，可以通過各炭化室焦餅溫度數(shù)據(jù)橫向、縱向提取，縱向提取溫度可以與直行溫度類比，橫向提取溫度與橫排溫度類比，也可直觀反映焦爐加熱均勻性、橫排均勻性和直行均勻性。

(4)焦餅在線溫度測量儀檢測勿需計較焦餅表面溫度與中心溫度的差值，關鍵在于焦炭的成熟、成本的降低和焦爐熱工的穩(wěn)定。

(編輯賀英群)

修回日期：2015-08-26

App lication of Online M easuring Instrum ent for Tem perature of Coke Cake in Bayuquan Branch of Ansteel

W ang Mingguo,Zheng Xiaolei,Zhao Hua
(Bayuquan Iron & Steel Subsidiary Co.of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou 115007,Liaoning,China)

Abstract：The online measuring instrument for the temperature of coke cake was imported because the conventionalmethod formeasuring the temperature of coke cake wasn't applicable to a large-scale coke oven.However the imported instrument was upgraded according to the actual conditions on the site by Bayuquan Branch of Ansteel.So the stability of online measuring the temperature of the coke cake was improved while the intensity of labor on the part of staff of Ansteel was decreased. Furthermore the heating schedule is improved and perfected and the heating homogeneity is also improved so that the heat consumption for coke-making is cut down by developing the potential ofmeasuring instrument to the coke oven in the field of the management of thermal system.

Key words：coke oven;temperature of coke cake;onlinemeasuring instrument

中圖分類號：TQ522

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4613（2016）01-0035-04