7.63m焦炉炉顶空问结石墨的原因分析及处理.doc

7.63m焦炉炉顶空问结石墨的原因分析及处理吴宏杰(马鞍山钢铁股份有限公司)摘 要 马钢新区 1# 、2#焦炉是从德国伍德公司引进的763m 大型现代化焦炉 ，自投产 以来，炉顶空间结石墨非常严重，必须尽快采取有效措施 ，消除石墨对生产的影响，促进焦炉尽早达产达标。 关键词 石墨 原 因分析 处理措施 0前言 马钢新区 1#、2#焦炉是从德国伍德公司引进的763m大型现代化焦炉，分别 于 2007年1月 13 日和 4月 24日投产 ，投产后炉顶空间、装煤口结石墨非常迅速 ，若不采取有效措施 ，一个月左右就会对生产产生严重影响；装煤困难 ，装煤时装煤口、螺旋易堵塞 ，频繁跑烟冒火；装煤量大大减少 ，不能达标 ； 平煤时平煤杆被卡住等 。针对这种现状 ，进行了详细的原因分析，对症下药 ，及时采取有力措施 ，保证了生产的顺行 。 1 结石墨严重的原因分析 11 温度方面的原因 结石墨的根本原因是焦炉炉顶空间温度过高， 1# 、2 #炉自投产以来，炉顶空间温度一直居高不下， 始终保持在 900 以上 ，有时甚至接近 1 000 。高炉煤气加热比焦炉煤气加热炉顶空间温度更偏高约40。结石墨实质是煤气裂解造成 ，当炉顶空间温度超过 9oo，爆气裂解显著增加 ，游离碳增多 ，含酚减少 ，当炉顶空间温度接近 1 000时 ，石墨生成迅速 、坚硬 。因此 ，解决结石墨问题的关键是将焦炉炉顶空间温度降低到 850以下 。 炉顶空间温度过高的主要原因是：装煤量不达标 ，这是重要因素之一，而装煤量与炉顶空间结石墨相互影响，若不彻底解决 ，将造成恶性循环 。装煤量不达标 ，炉顶平均空间过大，按照设计的理想煤线为 400450mm，而目前的煤线在 550650mm 之间波动 ，同时装煤车四个煤斗的煤量设定还不尽合理 ，平煤后炉顶空间高低不平 ，造成炉顶空间温度过高。 同时在投产初期设定的标准温度偏高。另外吸力和压力系统还没有调节到最佳状态。 12 焦炉设计方面的原因 12 焦炉设计方面的原因 121 调节砖难以调节 这种从德国引进的 763m焦炉的炉型设计 ，高向加热方面考虑得很充分 ，主要措施有 ： 1)空气分三段供给。可通过蓄热室小烟道部位高向空气调节板和燃烧室高向加热出口调 节砖 W523、W524(位于第 18、19层和 34、35层的高相加热空气入口)调节 ，砌筑时将调节砖置于空气入口的两端部 。 2)废气循环。可通过位于燃烧室底部的循环废气调节砖 W16，调节双联火道之问废气循环量 ，砌筑时该调节砖置于距循环口最远处 。 3)炉顶空间温度微调砖 W522。在燃烧室的第53层 ，每个火道上部有一块形状与看火孔相似的调节砖 ，此砖放在看火孔边 ，拨动该砖可以调节进入炉顶空问的循环废气 ，以微量调节炉顶空问温度。 按设计理念 ，拨动调节砖是生产过程中调节高向加热的重要手段 ，但实际上 W16、W523和 W524砖均调节非常困难 ，特别是W16基本无法调节；而W522砖只能微调 ，它的作用应是用来降低炉顶表面温度的，不能真正降低炉顶空间温度 。 122 焦炉加热水平高度设计偏 小 新区 763m焦炉加热水平高度为 1 200mm(燃烧室与炭化室顶高度差)，实践证明此加热水平高度偏小 ，该焦炉采用了 3段加热 ，上部的煤气燃烧保证了足够的热量 ，若加热水平高度小会造成上部有大量的余热 ，造成炉顶空问温度过高而难以调节 。加热水平高度偏小是该炉型设计上的较大缺陷，伍德公司已充分认识到这一点 ，在对国内其他厂家763m焦炉设计中，准备增大加热水平高度。 123 单侧集气管 ，荒煤气输 出不畅 763m焦炉炭化室容积大 ，装煤量 640t左右 ， 装煤后荒煤气发生量大，单侧集气管不利于荒煤气的顺利导向，荒煤气在炉顶空问的停留时问长 ，加大了煤气的裂解。而 国内很多60m焦炉 ，均采用了双集气管。 124 未考虑自动打盖对炉顶空问结石墨的影响 现对环保要求越来越高，为了与装煤除尘配合， 现国内很多焦炉均采用了自动打盖系统 ，自动打盖系统的应用减少了进空气对炉顶空问的串烧 ，也是容易造成结石墨的原因之一 。而以前的人工打盖焦炉 ，一般提前 20min打开炉盖和上升管盖 ，空气进入炉顶空间容易将石墨烧掉 ，有利于石墨的清除。 13 操作方面的原因 装 、平煤操作不规范 ，煤量设定不合理 ，也会助长炉顶空间结石墨，主要表现为 ：平煤未平通 ，造成堵眼，或者装煤车 4个煤斗的煤量设定不合理 ，都造成平煤后炉顶空间高低不平，荒煤气导出困难，炉顶空间煤气压力大 ，煤气在炉顶停留时问长 ，增加煤气 裂解 ，结石墨增多。 2 解决结石墨问题的方法和措施 21 降低炉顶空间温度 解决结石墨的根本措施是要降低炉顶空间温度 ，按照国家炼焦行业标准，炉顶空间温度应保持在80030 ，最高不超过 850 。1#和 2 #焦炉自投产以来 ，炉顶空间温度一直在 950左右 ，为了降低炉顶空间温度，主要采取了以下措施 。 211 适 当降低标准温度 当初外方提供的标准温度明显偏高，根据实际生产和通过观察焦饼 ，进行了适当的调整 ，现实际采用的标准温度比外方提供的标准温度低15，目前具体执行的标准温度如表 1所示。 表 1 外方提供和实际执行的标准温度一览表结 焦时间h 29 28 27 26 25.2外方提供 1 260 1 275 1 295 1 300 1 310实际执行 1 245 1 260 1 275 1 285 1 295通过适当降低标准温度 ，焦饼中心温度降低了10左右 ，且焦饼成熟良好 ，焦炭质量达标。 标准温度应该根据焦饼中心温度来定 ，但763m焦炉焦饼中心温按照传统的方法 (插管)无法测量，准备安装红外便携式焦饼中心温度自动测量仪进行测量 ，以便指导制定更科学合理的标准温度。 212 降低加热煤气压力 保持煤气流量不变、增大孔板和降低加热煤气压力 ，可以减小煤气的喷射力 ，从而适 当降低炉顶空间温度。6月份将 1 炉的煤气压力由1320Pa降到了1280Pa，8月下旬 ，又在 1 #焦炉进行了试验 ，将加热高炉煤气压力从1280Pa降低到1180Pa，孔板 尺寸从192mm增加到202mm，保持煤气流量不变 ， 炉顶空间温度降低了约 30。具体温度对比如表 2 所示 。 表 2 加热煤气压力降低前后炉顶空间温度 煤气压力降低前(1 280Pa) 煤气压力降低后(1 180Pa) (2007一O829测量) (20070911测量) 炭化室号 炉顶空间温度 炭化室号 炉顶空间温度57# 98126# 95159# 977 28# 940213 调整高向加热调节砖 由于燃烧室底部的循环废气砖 W16调节难度非常大，距炉顶的距离约 94m，需制作专门的耐高温工具 ，且调节时容易造成砖堵住斜道口。燃烧室高向加热出口调节砖 W523和 w524分别位于第18、19层和 34、35层 的高相加热空气入口，从炉顶看火孔处很难看到此砖 ，且在拨调过程中很容易造成砖掉下来 ，也难以调节 。目前 ，这两种砖均没有进 行调节试验。 8月中旬 ，在 1 焦炉 31 35 燃烧室，对位于燃烧室第 53层处的 W522碟子砖进行了调节试验 ，将这五排的 W522砖全部关闭 ，三天后测量炉顶空间温度，降低了约20。但W522砖关闭后 ，横墙温度将无法测量 。具体温度对比见表 3。 表3 w522砖调节前后炉顶空间温度 22 提高并稳定装煤量 提高并稳定装煤量，减小炉顶空间距离，是减少结石墨和提高焦炭产量的基础。装煤量提高后 ，可吸收更多的热量 ，降低炉顶空间温度，减少石墨的生成 。若装煤量不能达标 ，造成炉顶结石墨多，同时炉顶石墨反过来又造成装煤困难 ，这样形成恶性循环。 8月初 ，1 #和 2 #焦炉结石墨出现了反复 ，情况非常严重 ，上旬平均装煤量只有 61.5t，通过采取人工加强清理和烧空炉等一系列措施后 ，装煤量逐步提升 ，8月下旬和 9月上旬 1 #和 2#炉总平均装煤量分别达到 6354t和 6392t。 23 烧空炉 烧空炉是清除石墨的快速和有效的手段。5月 份曾对 1#炉组织了烧空炉一个循环 ，5个炭化室为一组 ，每次烧 4h，取得了一定的效果 ，但负面影响非常大，造成推焦签号很乱 ，生产组织困难 ，且减少焦炭产量。 24 加强机械和人工清理 实践表明 ，763m 焦炉结石墨特别严重 ，国内已投产的 763m 焦炉中太钢和兖矿也是如此。目前我们最主要的手段还是人工清理石墨，现分成四班 ，按包干号清理 ，清理工具主要是六棱钢钎子和扁铲。另外 ，购回了一台钻岩机进行配合清扫 。通过管理的加强、制度的落实、方案的细化 ，暂时取得了良好的效果。从目前情况看 ，这项工作要长期坚持，不能有丝毫松懈。 25 减少影响时间，保持焦炉生产稳定 马钢新区 763m焦炉自投产以来 ，生产还不稳定 ，其中原因包括 ：部分新型设备如扒焦机、粉焦刮板机等设备设计 、制造存在缺陷 ，故障率高，且每次影响时间长 ；四大机车的调试和磨合期较长 ，运行不稳定 ，故障频发 ；另外 ，四大机车司机操作水平不高 ，操作事故也较多 ，造成焦炉结焦 时间不稳定和波动大 ，经常出现长时间压炉 ，温度控制困难 ，造成炉顶空