浅谈焦炉调火技术

冶金焦化

2021年6月3日 13:15

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焦炉是焦化企业的核心设备，企业的各项工作都围绕着焦炉展开，而焦炉调火工作又是各项工作的中心，重点。本文对焦炉调火工作的目的，应遵循的基本原理及具体技术方法进行阐述，并结合我公司近年来在炼焦生产调火工作中遇到的问题和终结的经验，进行了分析。

一、炼焦调火工作的目的及影响因素。

炼焦调火是一项相当比较复杂的工作，这项工作的好坏直接影响着焦炭质量的好坏，炉温不均匀会造成碳化室内焦炭不能均匀成熟，甚至造成推焦困难，影响车间的稳定生产，严重的会损害炉体，因此制定合理的加热制度，不仅能降低煤气消耗，提高热工效率，而且能有效的延长焦炉寿命，保证焦炉的持续稳定生产，从而创造更大的经济效益。

焦炉的炉温变化受外部客观影响因素很多，除了调火工本身技术因素外，比如配煤比，配煤水分，单炉装煤量，煤气发热值，天气变化，生产班生产操作是否正点等等，因此，调火工必须随时掌握这些客观因素的变化，以便及时调节，力求焦炉温度的稳定均匀。

二、如何评价调火工作的好坏。

第一，要看焦饼是否均匀成熟，有无生焦和过火焦，成焦率情况如何。

第二，要看所制定的加热制度是否有利于炉体保护，过高的标准温度会对砌体造成损伤，过高的集气管压力会造成炉门冒烟着火。

第三，看各项温度，压力指标是否达到技术要求。

第四，要看加热设备的维护情况，尤其是煤气管件的严密情况。

第五，看是否有个别高低温火道长期存在，由于某种原因出现高低温火道是常见的，但处理是否及时，方法是否妥当，同类问题处理是否迅速至关重要。

第六，看调火技术是否过硬，排除故障是否及时，每当炉温变化时，能及时找到原因，采取合理的调节方法。

第七，看炼焦耗热量指标完成情况。

三、制定合理的加热制定。

为了确保焦碳在规定的结焦时间内沿高向、长向均匀成熟，必须制定和严格执行焦炉的加热制度，并结焦时间、装煤量、装煤水分、加热煤气、气候等实际条件的变化，对焦炉加热制度进行及时的调节。焦炉加热制度的主要内容有温度制度、压力制度、与流量(煤气、空气、废气)的供给与调节制度。温度制度有焦饼中心温度、直行温度、冷却温度、横排温度、炉头温度、蓄热室顶部温度、小烟道温度、炉顶空间温度及炉墙温度。压力温度有碳化室底部压力、看火空压力、蓄热室顶部吸力、小烟道吸力及蓄热室阻力。以上各项俗称九温五压。

(一)温度的确定与测定:

1、焦饼中心温度，结焦末期焦炉碳化室中心断面处焦碳的平均温度。它是判断全碳化室是否成熟的一种指标，是焦炉的横排温度与高向加热的综合体现，也是确定燃烧室标准火道温度的依据。焦饼中心温度的测定和计算方法见热平衡。通常规定推焦前30分钟(与热平衡略有区别)焦饼中心温度为950~1050度作为焦饼成熟的标志，实际生产往往高于此值。因此再配煤条件不变的前提下，若焦饼中心温度降低25~30度,标准火道温度需降低10?左右。规定每年测定一次。但在结焦时间改变1小时以上、配煤比变动、更换加热煤气以及需要调整标准火道温度时，需要测定此项温度。

2、冷却温度，为了将换向不同时间测定出的立火道温度均换换算为换向后20s的温度(这时温度最高)，以便比较全炉温度的均匀性与稳定性，并防止超过极限温度(即1450?)必须测出换向期间下降气流测温火道的下降量，即为冷却温度。冷却温度必须在焦炉正常生产和加热制度稳定的情况下测定。当推焦串序为9-2或2-1时，应选择9至10个相连的燃烧室，5-2串序，应选择5至6个相连的燃烧室。分别在机侧、焦侧测温火道内进行，测温地点为两个斜道口与焦炉煤气烧嘴之间，测量人员为4人或6人。在正常条生产件下，规定每半年测定一次(以春季、秋季为宜)。在结焦时间改变1小时，换向时间改变，换用加热煤气及加热制度等有较大变化时，需测定冷却温度。

3、标准温度与直行温度，标准温度是机、焦两侧温度温火道平均温度的控制值。它是在规定结焦时间内保证焦饼成熟的主要温度指标。确定温度指标的依据是焦饼中心温度，即在规定的结焦时间下，根据实测的焦饼中心温度来确定标准火道温度。标准温度与炉型、配煤水分、加热煤气种类有关。直行温度是指全炉机侧、焦侧测温火道温度，代表全炉的温度，是直接影响焦碳成熟的主要参数。其测定方法为:在换向后5分钟开始测量。测量顺序应固定不便，一般从焦侧交换机侧端开始测量，由机侧返回交换机端。每隔4小时测一次，一天三班共6次。测定速度要均匀，1分钟测10至11个为宜。每次将实测数值按各侧不同时间测量的温度分段加冷却温度校正值，将各侧温火道温度均匀校正到换向后20s时的温度。

4、横排温度，是指焦炉同一燃烧室各火道的温度，是检验沿燃烧室长向温度分布的合理性，保证焦饼均匀成熟的测调项目。测定方法:因为同一燃烧室相邻火道时间及短，且只需了解同一燃烧室各火道温度相对的均匀性，所以测出的温度不需要加冷却温度校正值。为避免交换后温度下降对测温的影响，故每次均按一定的顺序进行。单号燃烧室从机侧到焦恻，双号燃烧室从焦侧到机侧。同时交换后5分钟开始测量。

5、炉头温度，炉头温度是指焦炉燃烧室两侧的端火道温度。测定方法:在交换后5分钟开始测量，每次测量顺序应一致，通常由焦侧交换到机端开始，从机侧返回，两个换向测完。测定值不需换算为冷却温度值。增加炉头供热的方法，用焦炉煤气加热时，需疏通炉头火道的砖煤气道，可采取措施用焦炉煤气对边火道进行补充供热，改进蓄热室封墙和废气盘两叉部的保温措施，以提高严密性，对提高边火道温度有明显的效果。

6、蓄热室顶部温度，测定蓄热室顶部空间温度，是为了检查蓄热室温度是否正常，并及时发现蓄热室有无局部高温漏火、下火等情况。对硅砖蓄热室，顶部温度不得超过1320?，黏土砖蓄热室顶部温度不得超过1250?。测定方法:蓄热室温度的测点一般选在最高温度处。当用焦炉煤加热时，测量上升气流蓄热室，交换后，立即开始测量，测量后分别计算机侧、焦侧的(平均温度除端部蓄热室外)并指出蓄热室的最高和最低温度。

7、小烟道温度，小烟道温度即废气排除温度。测量该温度主要是为了检查蓄热室的交换情况是否良好，并发现炉体不严密而造成漏火、下火等情况。测定方法:将500?水银温度计插入上升气流的废气盘测温孔中，查入深度为小烟道全高度的3/5处。在下降气流换向前5分钟至10分钟时读数(要注意先读数，后抽出体温计)，并求出平均数，指出最高、最低温度。烧高炉煤气时，插拨温度计应在下降气流时进行，每月测一次。

8、炉顶空间温度，炉顶空间温度是指焦炉碳化室炉顶空间粗煤气温度。测定方法:在碳化室内结焦过程达2/3时，用电热偶测定机侧第一个装煤口的炉顶空间中心处的温度，双集气管焦侧用同样的方法测定。热电偶插入后15分钟才可读数。炉顶空间温度控制在800??30?，不应超过850?。每季一次，结焦时间改变1小时或配煤比变动很大时也侧一次。通常与焦饼中心温度的测定同步进行。

9、碳化室墙面温度，该温度一般与焦饼中心温度同时测量，间接观察燃烧室上下温度分布情况。推焦后关好两侧炉门，打开上升管盖。用红外测温仪测量与焦饼中心温度高度相同的两侧墙面温度。测量时除测温的装煤空盖打开外，其他炉盖应关好。也可以从机侧、焦侧炉门处用红外测温仪测定。采用这种方法，克服了以往只能测定炉墙若干个点的局限性，而能得到整个炉墙的热量分布图，由计算机处理，将碳化室墙细分成不同温度的格点，即可鉴别和绘制出确切的温度值以及高向、长向的热量分布，并可在一个周转时间内测完全炉碳化室墙面温度。

四、压力制度的确定和测定

确定压力制度时，必须遵循下列原则: 整个结焦时间内碳化室底部压力应为正压. 碳化室底部压力在任何情况下(正常生产、改变结焦时间、停止加热等)，均应大于相邻同标的燃烧系统压力和大气压力.在同一结焦时间内，沿燃烧系统高度方向压力的分布应当稳定。

1.碳化室压力 ,碳化室压力指焦炉碳化室粗煤气析出时形成的压力。炼焦炉与燃烧室仅一砖之阁，并且随着焦炉的大型化与高效化，炉墙厚度越来越薄，因而碳化室墙上砖缝及裂缝的存在是不可避免的，即两者总是不严密的。在炼焦过程中，粗煤气的析出量也是不均匀的，因而当集气管压力过小时，碳化室内气体的压力只能再结焦前半周期高于同标懂得燃烧室和外部大气压;在结焦末期，则要小于燃烧室和外界大气压力。测量方法:测定碳化室底部压力，是为了确定和检查集气管压力是否合理，碳化室内压力是否符合压力制度所确定的原则。测定的代表炉号应该是机侧吸气管下的碳化室。装煤后由炉门下部的测压孔(特别加工的炉门)将长1.2米的12.5毫米钢管平插入碳化室。装煤初期用U型压力表测量，在碳化室压力减少到一定程度后，改用斜行微压计测量。每隔1小时测1次，直到推焦前关闭桥管水封为止。测定过程中应保持所规定的集气管压力。但在最后几次测定中，若发现碳化室压力低于5Pa时，应适当提高集气管压力。每年测定两次(夏季和冬季)。

2.集气管压力，集气管压力的确定和测量，是为了保证在整个结焦周期内，荒煤气只能有碳化室流向加热系统，保证碳化室部吸入外界空气，因此，集气管压力应以碳化室底部压力在结焦末期不小于5pa为原则。

3.蓄热室顶部吸力与蓄热室阻力，蓄热室顶部上升气流压力应稳定，保证看火孔压力在0至5pa之间，蓄热室阻力等于蓄顶压力与小烟道压力差。

4.看火孔压力，看火孔压力的测量是为了检查蓄热室顶部吸力与进风口大小配合情况，既要保持α值稳定合适，又要保证此处压力0-5pa之间，当炉头温度低于1110度时，可适当提高看火孔压力，当横拉条温度高于350度时，应适当降低看火孔压力。

五、调火工作的日常温度调节。

对于个别高低温燃烧室的调节，要根据几个昼夜的温度比较，在结合检查横墙温度及火焰燃烧情况，再决定是否要更换煤气支管孔板，或者调节吸力翻板。要充分考虑到炉温在结焦不同时期的周期变化，忌讳频繁调节，另外使用焦炉煤气加热，炉温变化快，易于调节，但煤气中的焦油，萘结晶不易净化，所以调火人员应做到勤检查，勤清扫，勤思考，不要频繁更换孔板，开关考克。由于调火工作受外界因素影响大，调火手段有很多，所以在工作中要不断摸索经验，掌握规律，提高水平。

六、焦炉生产延长结焦时间易出现的问题及解决方法。

由于市场或某些客观原因焦炉不能维持正常生产时，一般会采用延长结焦时间的方法降低生产能力，维持生产。在这种不正常的生产状态下，容易出现以下问题。

(1) 及时确定新的加热制度，结焦时间延长以后，由于炭化室硅砖积蓄得热量减少和供热强度降低以及结焦时间的后期保温的影响，而使直行温度波动的幅度较大，其波动的幅度随结焦时间的延长而增大。应根据焦饼中心温度的测量和及时的调节及时确立新的解热制度，为防止炉温突然下降对炉体造成损伤，对结焦周期的调整不能一步到位，而应逐步调整。

(2)横排温度与炉头温度的调节随着结焦时间的延长，焦炉横排曲线开始变形，30小时左右炉头温度急剧下降，横排曲线变成“馒头”形状。这种情况的产生是由于下述原因造成的。随着结焦时间的延长，炉体表面单位时间散失的热量降低不大。正常情况下，散失的热量约占炼焦耗热量的10%左右，但是，在结焦时间延长的情况下，散失热量占炼焦耗热量的百分比相应增加。炉头火道的供热量和其余火道相比，正常生产时，一般要多供应30-40%的热量。延长结焦时间后，焦炉的总供热量大量减少，但是散失的热量减少不多，在这种条件下，炉头火道负担的散失热量的比例就不断的增加，而促使炉头的温度不断降低。另外，由于炉头火道墙体裂纹增加，由炭化室漏入的煤气过多而燃烧不完全，从而加剧了炉头温度降低的程度。上述情况表明，横墙曲线变形的程度，主要取决于炉头温度降低的幅度。因此，调整横排温度的主要方法是增加炉头的供热量，以满足炉头火道不断增加的散热损失。一般情况下，炉头温度保持不低于1050?。具体办法可加大炉头附近位置立火道煤气小孔板孔径，降低中间靠近考克位置立火道煤气小孔板孔径，同时空气过剩系数不小于1.3甚至2.0以上。保持较大的空气过剩系数目的在于使供入第一火道的煤气燃烧完全，也有利于改变小烟道温度降低趋势。炉体温度降低引起的炉体收缩，导致砌体产生裂纹，因此喷补漏气的砌体应引起注意。

(3)炼焦耗热量炼焦耗热量包括结焦需要的热量和炉体散失及废气带走的热量。一般情况，每延长一小时，炼焦耗热量增加12-16KJ/kg煤。

(4)煤气管压力的控制如果用本焦炉生产的煤气加热焦炉，由于结焦时间延长会遇到煤气压力降低的情况。此时可采用换小孔板的方法保持煤气的主管压力在1000—1500Pa范围。可以重摆一套孔板，孔板的截面积视结焦时间的延长程度而定，一般可采用为原截面积30-40%的孔板。当结焦时间很长而煤气压力很低时，可采用笺号管理方法，即向成焦阶段的炉号供应足够的煤气。而对在保温阶段的炉号少供煤气。但是，这种方法在管理上很复杂，应做好识别和监督记录，避免造成高温和低温。

(5)集气管压力与温度的控制结焦时间延长以后，由于产生的煤气量少、出炉间隔时间较长，使集气管压力较低，波动较大。，因此，延长结焦时间时，使用鼓风冷凝系统的大循环管，可以有效保持集气管的压力，并在装煤前后及时调整大循环管中的循环煤气量，以保持集气管压力的稳定。集气管与鼓风机间应加强联系。

(6)制定出炉计划的要求每炉操作时间不宜过长，以免损坏炉体严密。应均匀出焦，使煤气发生均匀，便于集气管压力保持。

七、2011年底，由于受焦化行业产能过剩大环境影响，全国焦化企业大面积亏损，我公司为了最大限额降低亏损，决定把结焦周期由满负荷生产的25.5小时延长至36小时，从而降低产能，维持生产。正是因为我们在延长结焦时间方面积累了一定的经验，各项工作才能有条不紊的展开，为顺利完成任务做出有力保障。具体方法如下:

1).根据经验制定合理平稳降温计划，用两周时间分4步骤把标准温度由1350度降至1250度，结焦时间由25.5小时延长至36小时。各步骤指标控制如下:

结焦时间标准温度分烟道吸进风口尺支管孔板炉头温度看火孔压

力寸孔径力 25.5h 1350? 240pa 120mm 42mm 1250度 0—5pa

28h 1330度 235pa 110mm 40mm 1220度0—5pa

30h 1300度 225pa 100mm 35mm 1200度5—10pa

32h 1270度 220pa 90mm 30mm 1150度5—10pa 36hh 1250? 215pa 80mm 25mm 1100度10pa

2)随着结焦时间的延长，标准温度降低，及时更换小一号支管孔板，保证煤气主管压力在1000—1500pa之间，使煤气在各个立火道合理分配，保证了全炉横墙温度均匀性，降低了出生焦和过火焦几率。

3)在结焦时间延长至30小时，横排温度显示，机焦两端靠近炉头附近6个火道温度下降比较严重，横排曲线呈现“馒头”状，个别炉头温度降至1100?以下，我们通过调正立火道煤气小孔板排列，减小中部靠近交换考克附近立火道小孔板孔径，加大炉头孔板孔径(孔径尺寸排列如下表);同时分烟道吸力由235pa降至225pa，进风口尺寸由110mm调整至100mm，看火孔压力升至5—10pa;检查密封蓄热室封墙，减少外界冷空气的吸入。各种方法有效解决了这个问题，炉头温度保持在1100?以上，减少了炉头焦生现象。

立火道号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10#

调正前孔径 16.4 15.4 13.2 13.2 13.3 13.3 13.3 13.4 13.4 13.4 (mm) 调正后 18.017.0 13.2 13.2 13.3 13.3 13.0 13.0 13.0 13.0

11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# 18# 19# 20# 21# 22# 23# 13.4 13.5 13.5 13.513.5 13.5 13.5 13.5 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.013.0 13.0 13.2 13.2 13.2 13.2

24# 25# 26# 27# 28# 29# 30# 31# 32#

13.7 13.7 13.7 13.8 13.8 13.9 14.0 15.5 16.5

13.2 13.2 13.2 13.8 13.8 13.9 14.0 17.0 18.0

通过一系列计划周详，行之有效的工作开展，在各部门通力合作下，车间顺利，快速，平稳的完成了公司延长结焦时间的任务。降温对炉体的损伤程度降到了最低，炉体的完好性得到了较好保证，这在8月份恢复到满负荷生产时得到了充分验证。

焦炉调火是炼焦生产中最重要的工作之一，是一门永无止境的学科，只有在日常工作中不断探索经验，掌握规律，提高技术水平，才能为企业的科学，稳定，长效发展做出贡献。