大型焦炉生产技术管理实践

1、大型焦炉生产技术管理实践摘要 : 大型焦炉在稳定焦炭质量、节能环保方面具有不可替代的优势。针对国内 7. 63m 焦炉热工及操作指标偏低、炉顶空间温度过高、化 产品收率低的技术管理难题， 总结了在炉况稳定、 热工指标调节及智 能控制系统等方面进行的改进与优化成果，以及大型焦炉稳产长寿的 有益经验。建议对大型焦炉现有技术管理规程进行系统修订， 以建立 适应我国大型焦炉生产技术管理的相关制度。关键词:大型焦炉 ; 生产;技术; 管理;实践; 探讨 0引言 焦炉大型化是炼焦技术发展的总趋势，大型焦炉在稳定焦炭质量、节能环保等方面具有不可取代的优势。 十多年来，我国在大型焦炉运用 和改造过程中，解决了

2、诸多技术管理难题，积累了丰富的实践经验。 1 我国大型焦炉的发展历程 大型焦炉的定义是随着炼焦技术的进步、 焦炉炭化室容积的增加而变 化的，上世纪 70 年代攀钢建成投产的炭化室高 5. 5m 顶装焦炉，是 中国大焦炉的雏形；1985 年宝钢引进炭化室高 6m 的焦炉，促进了焦 炉大型化发展的进度。我国自行设计建设的炭化室高 6mJN60 型焦炉在北焦投产后，6m 焦炉逐步成为我国焦炉的主力炉型。2006 年 6 月 山东兖矿国际焦化公司引进德国 7. 63m 顶装焦炉投产，拉开了中国 焦炉大型化发展的序幕。 此后中冶焦耐公司开发推出的 7m顶装、 唐 山佳华的 6. 25m捣固焦炉，以及目前

3、已研发出炭化室高 8m 特大型焦炉，实现沿燃烧室高度方向的贫氧低温均匀供热， 达到均匀加热和降 低NOx 生成的目的，标志着我国大型焦炉炼焦技术的成熟。 2014 年 重新修订的焦化行业准入条件规定，顶装焦炉准入的最低门槛是 炭化室高 6m捣固焦炉炭化室高 5. 5m 业内人士普遍认为，把炭化 室高 6m 以上的 7m及 7. 63m 顶装焦炉以及 5. 5m 以上的捣固焦炉界 定为大型焦炉。截至2016 年底，我国正常运行的 7m 顶装焦炉有 66 座，7. 63m 顶装焦炉有 17座，6. Om 及以上捣固焦炉有 22 座，其焦 炭的总产能占 2016 年全国焦炭总产量的 15. 8%。2

4、 大型焦炉生产技术管理的难点以炭化室高 7. 63m 焦炉为例，从目前生产技术管理、四大机车运行 状况来看，均不同程度的存在需要改进完善的技术难点 : 炉顶空间温 度过高、部分热工及操作指标偏低、PROven 系统不稳定、四大机车控制系统故障多、化产品收率低等。2. 1 炉顶空间温度偏高武钢、马钢、太钢的 7. 63m 焦炉燃烧室加热水平均为 1210mm 可调 节跨越孔导致炭化室炉顶空间温度偏高。 焦炉技术操作规程规定， 炉 顶空间温度为（800 士 30）C,而 7. 63m 焦炉普遍高达 900C。由此带 来两个严重后果 :一是炉顶及上升管荒煤气裂解积碳， 挂结石墨; 二是 荒煤气中宝贵

5、的苯类化合物分解，回收率低。7. 63m 焦炉对配合煤挥发分要求在（24 士 1）%,而我国 7. 63m 焦炉厂家实际配合煤挥发分 普遍在 26%以上，由此更增加了炉顶挂结石墨的机会。2. 2 热工指标系数偏低大型焦炉是炉体结构最为复杂的热工炉窑， 763m 焦炉还采用了多 段燃烧工艺，蓄热室分格、单侧小烟道，蓄热室顶部吸力不能测量， 只能改变小烟道顶部的金属喷射板孔尺寸来调节燃烧室立火道温度。这种粗调的方式及 2-1 推焦串序，使得 7.63m 焦炉的直行温度均匀 系数Kb 及燃烧室横墙温度均匀系数 K 横墙较低。（1）Kb 系数焦炉的 2 -1 推焦串序，使得焦炭已经成熟的炭化室与刚装煤

6、的炭化室间隔距 离变小。对于 1 座 70 孔的 7. 63m 焦炉来说，前半部分炉室可能刚刚 装煤，燃烧室需要大量供热，立火道温度相对偏低 ; 而后半部分炉室 内焦饼处于半焦或接近成熟，立火道温度相对偏高一些，直行温度 Kb 产生不均匀现象无法难免。（2）K 横墙系数 7. 63m 焦炉蓄热室顶部 无测温孔，蓄顶温度及吸力均无法测量，影响了立火道温度的微调， 制约着燃烧室横墙温度由机侧向焦侧的有序递增。横墙曲线产生“锯 齿型”、“多峰型”，K 横墙V0.85。2. 3 自控系统缺陷多大型焦炉的四大机车采用炉号自动识别、 对位联锁技术， 各个动作之 间关联性极强， 一个微小偏差也会导致四大车全

7、部“停摆”， 无线通 讯系统受作业环境、建筑物、管道的影响时而掉线。炭化室负压无烟 装煤的PROven 系统，因动作复杂、压力调节灵敏，导致维护检修难 度较高。2. 4 化产品收率较低从运行的 7. 63m 焦炉可以看出，由于炉顶空间温度高导致化产品质量不稳定，煤气成分也呈现一定幅度波动， 粗苯和焦油产率明显较低。生产实践表明，焦油产率低于 3 5%，粗苯产率低于 08%，而且焦 油质量差，其粉尘及甲苯不溶物含量明显增加。3 大型焦炉技术管理的改进 近年来我国科研院校在大型焦炉的炉体构造、传热机理、 热工理论方 面进行了大量深入研究， 各焦化企业在稳定炉况、精调热工指标及提 高智能控制系统稳定

8、性等进行了改进与优化，积累了大型焦炉稳产、 长寿的实践经验。3 1 炉况管控操作的稳定 现代大型焦炉的炉况，对配合煤指标波动、热工制度变动、结焦时间 变更以及大气环境变化等因素造成的影响反应十分敏感， 必须确保这 些外部因素条件的稳定性。马钢焦化公司应用统计技术对7. 63m 焦炉实施流程管控， 过程中的各个阶段均实施评估和监控。 对焦炉主要 运行技术参数进行检查评分， 准确判断焦炉运行状况， 有效地对焦炉 工况进行多层次、全方面监控 ; 同时强化标准化作业，控制配合煤细 度在(73.50. 5)%，保证焦炉的顺产稳产和焦炭质量稳定。首钢京 唐焦化公司开展单因子结焦时间方差分析， 以最佳结焦时

9、间来改善焦 炭的冷热性能。三年来焦炭的抗碎强度保持在 90%以上，耐磨强度在 5. 8%以下，焦炭热强度也处于较好状态沙钢焦化公司严格按照结焦 曲线进行操作，确保稳定的结焦时间，合理编排出炉计划、减少非正 常检修时间，规范热工管理。针对炼焦煤中水分偏高的难题，该公司 投巨资修建 64 个贮煤筒仓，完善电子秤自动化配煤工艺，配煤准确 率明显提高，焦炭质量得以改善，近三年来焦炭抗碎强度由 88. 0% 提高到89. 2%平煤神马集团首山焦化公司借鉴 6.25m 捣固焦炉的运行实践，攻破煤饼密度和装煤烟尘治理两大瓶颈 : 研发出高效弹性 轮和摩擦板，采用固定小间距的捣固锤及低噪音、抗磨损导向技术，

10、对煤饼稳定性做了深入研究，将饼密度提高到1. 1t/m3，煤饼的高宽比达 13. 5，煤饼的技术参数见表 2。装煤车上设置可靠密封框， 并借助相邻炭化室上升管 Prove 系统产生的负压， 把烟气导入相邻炭 化室，成功将 7. 63m 顶装焦炉改造为捣固焦炉，并于 2013 年 10 月 投产，该焦炉也成为世界上第一座特大型捣固炼焦炉，其成焦率达 75%，单孔产焦在50t 以上，实现了煤源的多元化， 降低了炼焦成本。 3. 2 热工指标的优化调节 焦炉热工管理包括压力和温度调节， 焦炉压力制度和温度制度是热工 管理的重要内容，压力制度和温度制度两者之间具有紧密的关系，对 压力和温度各项参数指标

11、必须勤测细调， 并且做到实时监控、 随时分 析、及时调节，以压力制度的稳定性来保障温度制度的均匀性。以 7. 63m 焦炉为例，由于其加热水平低、三段空气加热及单个炭化室 压力调节系统，导致炉顶空间温度850C，焦炭过火，直立砖煤气 道窜漏。为解决此类问题，焦化企业均不同程度地进行了有益探索。 首钢京唐公司把 7. 63m 焦炉加热水平调为 1440mm 沙钢公司调为 1500mm 首山公司调为 1416mm马钢公司坚持装满煤，将煤线控制 在 500mm 以内;适当降低标准温度，通过增大孔板直径降低加热煤气 压力，减小煤气的喷射力、增大风门来加大空气过剩系数a，炉顶空间温度降低到 860C以下

12、。由此，三年来煤焦油平均收率达 2.847% 粗苯收率达 0960%，该指标是国内同类型焦炉最好水平。武钢公司 焦化在热工调节中，关闭了部分二三段空气口，稳定配合煤的水分、 挥发分，适当扩大喷射板尺寸。对 20 多个窜漏砖煤气道进行灌浆密 封，用半干法喷补技术做喷补处理。通过采用这些技术措施，焦炉的 直行温度均匀系数 Kb达到 088。33 控制系统的可靠“智能” 大型焦炉各移动机车之间联锁性强， 热工程序关联因素多， 单台设备 操作时间即使推迟几秒钟， 也会导致下一工序设备被锁定， 机车作业 和焦炉加热“智能化”系统的可靠性为焦炉的正常生产提供了可靠 保障。武钢公司为提高大型焦炉无线通讯质量， 对天线的安装和调试 都做了改进。将原来的天线高度降低，将双天线之间的距离加大，全 向天线改为定向天线， 开发出光电地址译码器。 该脉冲编码器用于检 测机车在两个码牌之间的绝对地址， 实现自动走行定位。 首钢京唐公 司焦炉在横向加热温度调节上， 辅以“火落”智能化专家控制系统， 自动判定焦炉火落温度， 提高了焦炉日常生产及管理效率， 相应的炼 焦能耗降低 2. 91%河南中鸿煤化公司 6m 捣固焦炉的自动化加热控 制系