改进炉龄晚期焦炉加热系统调温方法的探讨

论文导读：从反向思维，只要控制好空气过剩系数、看火孔压力，就可以满足焦炉加热的需要。
关键词：炉况差看火孔压力，反向思维
 

1.前言

老龄化焦炉基本上都存在炉墙变形、剥蚀、麻面及串漏严重等问题，其炉温调节效果很不理想。要满足焦炉加热的需要，除了加强对焦炉炉体的日常修补和炉体严密性工作外，还要相应改进现行的焦炉加热系统调温方法，以期在改善炉温状况的同时，还能有利于焦炉砌体严密性的改善。

2.焦炉加热系统

焦炉调温的目的是生产质量良好的焦炭和化产品，要做到焦炉各炭化室的焦饼在规定的结焦时间内沿长向和高向均匀成熟，则必须制定并严格执行焦炉加热制度，以提高作为验证焦炉调温水平的四大炉温系数。

2.1焦炉加热系统的温度调节原理

焦炉要正常加热，则需建立合理的加热制度。焦炉加热制度包括温度制度、压力制度与煤气流量和空气量的供给等。炉温调节就是根据焦炉加热制度调节燃烧系统的吸、压力，使各燃烧室的煤气量、空气量均匀分配并保证燃烧系统各点压力分布合理，以达到各燃烧室的温度均匀一致。论文发表。

2.2现行的焦炉炉温的调节方式

1)各燃烧室煤气量均匀性的调节

供给焦炉的加热煤气是靠煤气主管压力输入的，该压力应足以克服煤气由主管至炉内通道的全部阻力。供给每个燃烧室各火道的煤气量主要用安装在煤气分管上的小孔板来控制，各燃烧室煤气量的均匀分配，是由大孔板直径沿焦炉长向适当的排列来实现。孔板直径的排列，取决于煤气主管从始端到末端的压力分布。

孔板后管路的阻力会影响进入各燃烧室的煤气量，入炉管路的阻力由交换旋塞、煤气分管等阻力组成，只有当这些阻力均匀一致时，孔板直径的均匀排列才能使煤气分配量相同。焦炉煤气回炉通道的途径较为简单、直观，问题查找容易，只要解决通道阻力和砖煤气道的窜漏，燃烧室的煤气量相对来说易于调节控制。

2)各燃烧室空气量均匀性的调节

焦炉加热所需要的空气是依靠烟囱吸力从废气开闭器两叉部进风口抽入的，燃烧后产生的废气分别经机、焦侧分烟道汇合于总烟道后从烟囱排出。因此，焦炉机、焦侧的空气量用机、焦侧废气开闭器进风口和分烟道吸力来控制。进入各燃烧室空气量用蓄热室顶部吸力来控制，蓄热室顶部上升和下降气流的吸力差代表着一定的气体量，调节蓄热室顶部吸力也就是使空气量和废气量均匀分配到蓄热室、燃烧室。

调节蓄热室顶部吸力的通用手段是：当标准蓄热室的上升和下降气流吸力经过检查并调节合格后，来调节其余蓄热室上升和下降气流吸力与之相同，从而达到看火孔压力基本一致和全炉空气过剩系数、炉温均匀。

从炉温调节过程比较，由于空气在燃烧系统的流动途径的结构较为复杂，受影响的因素多，其相对于焦炉煤气量的控制来说要困难，不容易达到满意的效果。

3.不同炉况下应用现行炉温调节方法的不足

在焦炉状态良好的情况下，现行的炉温的调节方法可以满足焦炉加热的需要。但随着焦炉炉龄的增长、炉况变差，炉体各部位阻力不均衡的增加，串漏情况的日益严重，这些都会破坏正常的蓄热室吸力制度，给调温工作造成很多困难，当前我厂2#焦炉就处于这种状况。表2是2008年1—10月，我厂2#焦炉运用传统调温方法测得的数据统计。

表2 2008年1—10月数据统计表：

注：P看% ：全炉代表火道（测温火道7#、22#）看火孔压力（±5Pa）合格率。

α：空气过剩系数。

由表2数据表明2#焦炉加热系统各项系数指标控制的不好，分析原因如下：

3.1焦炉各部位串漏的影响

2#焦炉各部位存在的缺陷，如小烟道、蓄热室墙、斜道、炭化室墙等裂缝串漏以及废气开闭器两叉部承插口不严。因此，将各蓄热室顶部吸力调节相同，但进入各燃烧室的空气量并不相近，造成各燃烧室的看火孔压力和空气过剩系数不均匀并超出控制范围，影响炉温均匀性。论文发表。

3.2蓄热室格子砖阻力的影响

由于2#焦炉各蓄热室阻力差别较大，在蓄热室浮力基本相同的情况下，根据上升气流公式，要将各蓄热室顶部吸力都调节一致，则会造成各蓄热室废气开闭器的调节翻板开度不一致或废气开闭器进风口压力不一致，使各蓄热室所对应的燃烧室进入的空气量差异较大，造成看火孔压力和空气过剩系数超出合理控制范围。

3.3各燃烧室之间的温度差异影响

2#焦炉各燃烧室的同号火道温度最高值与最低值之间相差在60℃以上，所以，各燃烧室的热气流浮力有差别。另外，斜道区的阻塞和串漏等因素，都影响加热气体的分布和炉温、压力的稳定。

4. 对现行的炉温调节方法的改进

炉温调节的最终目的：就是以合理的加热气体量来保证煤气完全燃烧。加热系统燃烧的合理性体现在空气过剩系数、看火孔压力控制在规定范围内和四大炉温系数的控制水平。从反向思维，只要控制好空气过剩系数、看火孔压力，就可以满足焦炉加热的需要。论文发表。为此，我们改变以往以调节蓄热室顶部吸力来达到各燃烧室空气量均匀的方法，而是以将上部看火孔压力调节到控制范围为目标来调节与之相对应的蓄热室顶部吸力，在实现空气过剩系数、看火孔压力合格的情况下，不谋求各蓄热室顶部吸力、废气开闭器调节翻板开度和进风口开度一致。

4.1看火孔压力的调节

鉴于2#焦炉炉况较差，为保证炉头温度合格，将测温火道看火孔压力控制范围调整到8—15Pa。之所以提高看火孔压力是因为上升气流蓄热室顶部吸力对炉头火道温度影响较大，炉头的看火孔压力易负压，出现串漏吸入冷空气，引起炉头火道短路，造成炉头火道低温。但看火孔压力也不能过大，这样会在整个结焦过程出现燃烧系统压力大于炭化系统压力的问题，破坏炉体的严密性，损坏焦炉，同时还因炉顶散热量增大而恶化操作环境和影响埋置铁件寿命。

4.2蓄热室顶部吸力的调节

蓄热室顶部吸力根据炉顶看火孔压力的控制范围进行调节，在一个小时两个交换周期内将全部测温火道看火孔压力测调完成。由于调节一个蓄热室顶部吸力将影响两个燃烧室的空气量，而这两个燃烧室又影响相邻两个蓄热室气流。所以，在下一个小时内继续测调看火孔压力，尽量在看火孔压力控制范围内找平衡。

4.3空气过剩系数的调节

根据上升气流公式，各燃烧室进气量与蓄热室顶部吸力和废气开闭器进风口开度有关。一般，烧焦炉煤气时，空气过剩系数控制在1.20~1.25，空气过剩系数不合理，会影响炉温，增加焦炉热耗并危害炉体。在加热系统的流量和压力分布发生变化后，为保持必要的空气过剩系数和看火孔压力，必须要调节进风口开度。

5.改进炉温调节方法的运用效果

由于各燃烧室和蓄热室的相互关联，改进后调温方法在开始初期也经历粗调到细调的过程。相比较而言，此调温方法劳动强度要大一些，操作复杂一些，在初期每周测调不少于两次。在改善炉体严密性后，燃烧系统的吸、压力波动是相对应的，该调温方法在找到调节平衡点后，则大大降低因焦炉砌体串漏、阻力等因素对炉温的影响，对稳定横排系数和提高炉头温度有着重要意义。表3是2009年1—10月，我厂2#焦炉运用改进后的调温方法测得的数据统计。

表3 2009年1—10月数据统计表：

从表2、表3数据对比看，2#焦炉看火孔压力较稳定，煤气燃烧基本正常和炉温均匀。从2009年4月到现在的一年时间内，未发生因炉温而影响焦炭质量的问题。由于，看火孔压力逐渐稳定、合理，对炉体的严密性起到了好得作用，烟囱冒烟现象也比2008年减轻80%以上，而且，各蓄热室顶部吸力均匀一致性比以前提高，形成了一个良性循环。

6.结论

对炉龄长、炉况差的焦炉如何加强维护工作和改善炉温调节手段是炼焦专业人员的重要工作内容，在当今节能降耗、保护环境的大背景下，只有通过改进方法、系统创新，才能使老装备更好的发挥社会和经济效益。2#焦炉改进调温方法后取得了较好的效果，该方法的运用应该是成功的。