八鋼干熄焦生產(chǎn)工藝的優(yōu)化實(shí)踐

劉智江

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

1 前言

焦炭生產(chǎn)過(guò)程中干法熄焦工藝銜接煉焦工序與運(yùn)焦工序，其具有獨(dú)立的操作平臺(tái)，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工藝單元。

干熄焦技術(shù)原理：焦?fàn)t炭化室推出的紅焦裝入焦罐車，熄焦提升井起重機(jī)將焦罐提升并送至干熄爐爐頂，將紅焦炭通過(guò)裝入裝置裝入干熄爐內(nèi)。在干熄爐中紅焦炭與低溫惰性氣體直接進(jìn)行熱交換，將焦炭冷卻至200℃以下，經(jīng)排焦裝置卸到帶式輸送機(jī)上，然后送往焦處理系統(tǒng)。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給干熄焦鍋爐產(chǎn)生蒸汽(被冷卻的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻紅焦)，干熄焦鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送去發(fā)電。干熄焦技術(shù)可以回收約82%的紅焦顯熱，每干熄一噸焦炭可回收3.8MPa、450℃約0.55t 蒸汽用于發(fā)電，相當(dāng)于每噸焦炭能耗降低47kg 標(biāo)準(zhǔn)煤。干熄焦具有回收紅焦炭的顯熱，降低能耗，改善煉焦生產(chǎn)的環(huán)境狀況，減少污染，提高焦炭質(zhì)量等諸多優(yōu)點(diǎn)，在煉焦行業(yè)被推廣運(yùn)用。

干熄焦技術(shù)在八鋼焦化生產(chǎn)中運(yùn)用，并通過(guò)不斷探索實(shí)踐及技術(shù)優(yōu)化，生產(chǎn)的干熄焦供給八鋼2500m3高爐生產(chǎn)。

2 八鋼焦化干熄焦技術(shù)的運(yùn)用

八鋼焦化建有4 座55 孔JN60 型焦?fàn)t，設(shè)計(jì)周轉(zhuǎn)時(shí)間19 小時(shí)，年產(chǎn)能220萬(wàn)t，配套建設(shè)2×140t/h 干熄焦裝置。八鋼干熄焦生產(chǎn)采用了國(guó)內(nèi)比較成熟可靠的工藝裝備，紅焦輸送系統(tǒng)均為自動(dòng)對(duì)位和聯(lián)鎖控制，采用旋轉(zhuǎn)焦罐、裝入料鐘、給水預(yù)熱器及振動(dòng)給料，改善了爐內(nèi)焦炭粒度的分布均勻性，從而提高了干熄爐的冷卻效率。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，八鋼運(yùn)用干熄焦技術(shù)后，焦炭質(zhì)量明顯提高，這是因?yàn)榻固吭诟上t內(nèi)繼續(xù)燜爐1.5～2.0 小時(shí)，有利于焦炭質(zhì)量的改善，而且干熄焦處理的焦炭其冷卻較為緩慢、均勻，內(nèi)部熱應(yīng)力小，焦炭網(wǎng)狀裂紋減少，氣孔率低，真密度增大。干熄焦炭與濕熄焦炭對(duì)比，其M40可提高4%，M10可降低0.3%，焦炭熱態(tài)性能提高，反應(yīng)性降低2%以上。由于干熄焦技術(shù)帶來(lái)的焦炭質(zhì)量提升，滿足了八鋼2500m3高爐生產(chǎn)需求，運(yùn)用干熄焦炭后，可使高爐焦比下降2%以上，提升高爐生產(chǎn)能力提高約1%。

3 八鋼干熄焦的操作運(yùn)行存在的問(wèn)題

干熄焦系統(tǒng)投產(chǎn)初期系統(tǒng)設(shè)備故障多，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。對(duì)影響干熄焦系統(tǒng)的主要因素進(jìn)行分析。

3.1 1號(hào)、2號(hào)干熄焦的差異制約產(chǎn)能提升

1號(hào)干熄焦、2號(hào)干熄焦雖然產(chǎn)能設(shè)計(jì)相同，但干熄爐尺寸有差異。1號(hào)干熄爐冷卻段為“矮胖型”，2號(hào)干熄爐冷卻段為“瘦長(zhǎng)型”，1號(hào)、2號(hào)干熄焦?fàn)t設(shè)計(jì)尺寸見(jiàn)表1。

表1 1號(hào)、2號(hào)干熄焦設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比

由于1號(hào)、2號(hào)干熄焦設(shè)計(jì)尺寸差別，造成操作參數(shù)不統(tǒng)一、差異較大，給標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范操作增加了控制難度，尤其是2號(hào)干熄爐系統(tǒng)的運(yùn)行阻力要明顯大于1號(hào)干熄爐，在增加產(chǎn)能的情況下其溫度、壓力控制明顯惡化，制約了提高生產(chǎn)負(fù)荷的能力。

3.2 干熄爐預(yù)存段壓力波動(dòng)大造成環(huán)境污染及焦炭燒損

在產(chǎn)能提升時(shí)，預(yù)存段壓力不能有效控制在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)還存在干熄焦預(yù)存段壓力調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器動(dòng)作滯后問(wèn)題，波動(dòng)最大在-300Pa～300Pa，嚴(yán)重影響干熄焦整體工況參數(shù)的控制，造成裝焦時(shí)大量循環(huán)氣體和煙塵從干熄爐裝焦口冒出或大量空氣吸入干熄爐燃燒焦炭，造成環(huán)境污染和焦炭燒損。

3.3 2號(hào)干熄爐易產(chǎn)生浮焦的風(fēng)險(xiǎn)

由于2號(hào)干熄爐內(nèi)阻力大，當(dāng)系統(tǒng)溫度偏高，在加大循環(huán)風(fēng)量降溫時(shí)產(chǎn)生干熄爐斜道口壓力偏大，鍋爐入口吸力偏大，使焦炭進(jìn)入斜道和1DC 通道。尤其在焦?fàn)t提高產(chǎn)能后，斜道容易發(fā)生浮焦現(xiàn)象，焦炭顆粒進(jìn)入1DC 通道，并通過(guò)1DC 進(jìn)入鍋爐，會(huì)引起干熄焦鍋爐爆管

3.4 排焦溫度波動(dòng)大的影響

由于設(shè)備故障、系統(tǒng)控制不合理、排焦量不均衡以及干熄爐內(nèi)焦炭偏析等問(wèn)題，造成排焦溫度不均勻、不穩(wěn)定，會(huì)對(duì)皮帶造成燒損。

4 干熄焦工藝運(yùn)行的調(diào)整及優(yōu)化

4.1 采用差異化操作

針對(duì)八鋼1號(hào)、2號(hào)干熄焦因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)尺寸不同而產(chǎn)生的系統(tǒng)阻力差異較大問(wèn)題，兩個(gè)干熄焦系統(tǒng)采用了不同的操作控制方式。

根據(jù)實(shí)踐摸索確定了差異化操作：2號(hào)干熄爐數(shù)在每班出46 爐以上時(shí)，由于循環(huán)風(fēng)量的增加，排焦量的增加，干熄焦系統(tǒng)阻力增加，預(yù)存段壓力波動(dòng)也隨之增加，通過(guò)降低生產(chǎn)負(fù)荷，減少預(yù)存段和鍋爐入口壓力波動(dòng)；1號(hào)干熄爐在每班出爐數(shù)不超過(guò)50爐的情況下，干熄焦系統(tǒng)壓力基本正常。因此，規(guī)定2號(hào)干熄爐數(shù)每班不超過(guò)46 爐。在產(chǎn)能提升的情況下，在1 期焦?fàn)t的檢修時(shí)段，將2 期焦?fàn)t的焦炭送往1號(hào)干熄爐干熄，利用1號(hào)干熄爐生產(chǎn)能力大的優(yōu)勢(shì)，解決了制約2號(hào)干熄爐生產(chǎn)的問(wèn)題。

4.2 干熄爐預(yù)存段壓力控制措施

（1）2號(hào)干熄焦每班出爐數(shù)控制在46 爐內(nèi)，1號(hào)干熄爐每班出爐數(shù)控制在50 爐內(nèi)，風(fēng)料比控制在1350m3/h 以下。每班出爐在46 爐，循環(huán)風(fēng)量最高控制在155000m3/h 至160000m3/h。1號(hào)、2號(hào)干熄焦系統(tǒng)操作參數(shù)邊界見(jiàn)表2。

（2）在未裝焦時(shí)預(yù)存段壓力控制在±50Pa 之內(nèi)，鍋爐入口壓力在-0.50kPa～-0.80kPa。當(dāng)打開(kāi)爐蓋進(jìn)行裝焦作業(yè)時(shí)，將預(yù)存段壓力降低至-120±30Pa，紅焦裝完?duì)t蓋關(guān)閉，預(yù)存段壓力恢復(fù)正常值。

（3）干熄焦料位控制在伽馬射線上4 爐，料位做到穩(wěn)定，保證預(yù)存段壓力不因料位的過(guò)低產(chǎn)生波動(dòng)。

（4）生產(chǎn)正常情況下，預(yù)存段壓力采取自動(dòng)控制模式，在自動(dòng)控制過(guò)程中預(yù)存段壓力波動(dòng)大，改為手動(dòng)調(diào)整，正常后改為自動(dòng)控制。

（5）自動(dòng)控制過(guò)程中，PID 參數(shù)的設(shè)定，由專人進(jìn)行調(diào)試、確認(rèn)；根據(jù)調(diào)試結(jié)果，運(yùn)行班統(tǒng)一操作方法。

（6）在壓力波動(dòng)大時(shí)，可調(diào)整預(yù)存段壓力旁通閥開(kāi)度，也能有效控制預(yù)存段壓力波動(dòng)。

表2 1號(hào)、2號(hào)干熄焦系統(tǒng)操作參數(shù)

4.3 預(yù)防干熄爐斜道口產(chǎn)生浮焦的措施

（1）根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷合理控制循環(huán)風(fēng)量。干熄焦循環(huán)風(fēng)量和風(fēng)速的關(guān)系見(jiàn)表3。

表3 干熄焦循環(huán)風(fēng)量和風(fēng)速的關(guān)系

注：（1）1號(hào)干熄爐冷卻段截面積為73.86m2，，2號(hào)干熄爐冷卻段截面積為63.59m2；（2）1號(hào)斜道過(guò)風(fēng)面積36.36m2，2號(hào) 斜 道 過(guò) 風(fēng) 面 積33m2；（3）1號(hào) 干 熄 爐1DC 過(guò) 風(fēng) 面 積23.18m2，2號(hào)干熄爐1DC 過(guò)風(fēng)面積19.61m2。

（2）根據(jù)每班出爐數(shù)制定合理的循環(huán)風(fēng)量。1號(hào)、2號(hào)干熄焦循環(huán)風(fēng)量與出爐數(shù)的關(guān)系見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 1號(hào)干熄焦循環(huán)風(fēng)量與出爐數(shù)的關(guān)系

圖2 2號(hào)干熄焦循環(huán)風(fēng)量與出爐數(shù)的關(guān)系圖

（3）2號(hào)干熄焦熱管換熱器能力不足，造成循環(huán)氣體出口風(fēng)溫達(dá)140℃，是2號(hào)干熄焦循環(huán)風(fēng)量升高的重要原因。利用2號(hào)干熄焦年修時(shí)間，對(duì)熱管換熱器加裝一組換熱管，循環(huán)氣體出口風(fēng)溫出降至約120℃。

（4）為防止大風(fēng)壓波動(dòng)，每次調(diào)整風(fēng)量均勻平穩(wěn)，調(diào)整范圍控制在3000 m3/h 以內(nèi)，低于規(guī)定值（5000m3/h）。

（5）加強(qiáng)系統(tǒng)負(fù)壓段密封的檢查，防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)造成焦炭燒損而產(chǎn)生的鍋爐入口及排焦溫度升高，致使循環(huán)風(fēng)量增加的情況發(fā)生。

4.4 穩(wěn)定排焦溫度

（1）干熄爐冷卻段平行圓周溫度、上下部（T3、T4）溫度控制重點(diǎn)是防止焦炭在爐內(nèi)出現(xiàn)偏析，平行圓周溫差＜100℃。防止焦炭在爐內(nèi)出現(xiàn)偏析的處理手段是調(diào)節(jié)干熄爐底部出口的調(diào)節(jié)棒插入深度，為此要求由專人負(fù)責(zé)小量調(diào)節(jié)，通過(guò)長(zhǎng)周期觀察結(jié)果再繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（2）保持穩(wěn)定的排焦量，按照振動(dòng)給料器設(shè)備測(cè)定曲線確定排焦赫茲，在正常生產(chǎn)中保持料位穩(wěn)定，排焦量就按115t/h 計(jì)算。排焦赫茲的增減，在115t/h基礎(chǔ)上進(jìn)行推算，穩(wěn)定料位，將料位控制在12～13m，減少料位波動(dòng)，降低干熄爐內(nèi)循環(huán)氣體阻力波動(dòng)，從而穩(wěn)定風(fēng)量。

（3）2號(hào)干熄爐冷卻段原砌體磨損嚴(yán)重，利用年修期間對(duì)冷卻段重新砌筑，確保干熄爐內(nèi)東西南北四個(gè)方向下料均勻，從而保證了風(fēng)量在干熄爐均勻換熱。

5 優(yōu)化操作效果分析

通過(guò)對(duì)干熄焦操作制度的優(yōu)化改進(jìn)，干熄焦工藝運(yùn)行穩(wěn)定，各運(yùn)行參數(shù)基本正常：

（1）確定1號(hào)、2號(hào)干熄焦每班出爐數(shù)上限后，系統(tǒng)運(yùn)行趨于穩(wěn)定，鍋爐入口溫度和壓力明顯的好轉(zhuǎn)，溫度小于930℃，吸力穩(wěn)定在0.7-0.9kPa。

（2）通過(guò)對(duì)循環(huán)風(fēng)量和風(fēng)料比的合理控制，在干熄爐裝紅焦過(guò)程中，預(yù)存段壓力控制在-120Pa 時(shí)，預(yù)存段壓力的變化，不會(huì)產(chǎn)生鍋爐入口壓力的超標(biāo)現(xiàn)象。干熄焦預(yù)存段壓力波動(dòng)得到了有效控制，干熄爐斜道浮焦現(xiàn)象已消除。

（3）有效解決了焦炭偏析、排焦溫度波動(dòng)大的問(wèn)題，干熄爐冷卻段平行溫度、上下段的溫差也控制在合理范圍，排焦溫度控制在150℃以下。

6 結(jié)語(yǔ)

八鋼焦化干熄焦系統(tǒng)經(jīng)過(guò)操作優(yōu)化實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)完全符合運(yùn)行工藝要求，年平均干熄率92%以上（包括年修與定修影響），滿足了高爐對(duì)干熄焦炭的需求，八鋼干熄焦工藝產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。