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高爐焦爐使用方法

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為了使煉焦爐生産能達到穩定、高産、優質、低耗、長壽、安全的要求，煉焦生産過程中設備的正常運行，以及焦爐加熱制度的合理與穩定，是十分重要的。煉焦生産操作包括出爐操作、運焦操作、熱工調節與爐體維護四個方面。

本文介紹出爐操作與焦爐調火。出爐操作包括裝煤、推焦、熄焦和篩焦操作。焦爐調火包括溫度、壓力制度的确定與調節，流量（加熱煤氣量、空氣量、廢氣量）的供給與調節。同時由于加熱煤氣的種類不同，即用焦爐煤氣或貧煤氣加熱，因而調節手段、方法有所不同。焦爐加熱設備（含煤氣設備、廢氣設備與換向設備）的正常運行，又是确保煤氣、空氣、廢氣進入正常合理調節的前提。

二、 焦爐機械出爐與操作

焦爐機械包括裝煤車、推焦車、和錫焦車，他們被稱為四大車。搗固焦爐包括裝煤推焦車、消煙車、攔焦車和熄焦車。四大車相互配合以完成焦爐的裝煤、出焦操作。

(一)焦爐機械

四大車的工作程序、設備組成、鋼架結構、走行裝置、配電系統、氣動系統與司機室等有關細節。本文重點介紹出爐操作實現機械化、自動化的主要方向，其内容包括：

1、四大車的進一步機械化，使用一點定位推焦車、攔焦車與裝煤車。我國6米大容積焦爐均以使用五爐距一點定位車。進十年設計的4.3米焦爐也均采用五爐距一點定位推焦車。

2、使用爐門、爐門框清掃機。目前有機械化清掃裝置清掃機，爐門采用彈簧門栓、敲打刀邊爐門，以提高密封性。

3、上升管、橋管實現機械化操作，均由裝煤車完成各項工作。

4、出焦操作聯鎖有電聯鎖，γ射線聯鎖、磁感應定位載波信号聯鎖、激光定位等。三大車爐号顯示聯鎖裝置在我國均有使用。

5、尾焦處理裝置有斜槽式和鍊闆式運輸機等。

6、焦台放焦機械有刮闆機式、小車壓下式和給料機式等。

7、四大車的全自動化操作。裝煤車、攔焦車、熄焦車三車全自動，無人操作；對推焦車實行聯鎖式控制，有一個人操作。由控制中心輸入操作程序，使無人操作的三車自動行走到預定碳化室出焦爐号，當确認與有人工操作的推焦車所達到的出焦爐号一緻并處于動作狀态時，就可按所編制操作程序自動進行推焦。

8、采用液壓裝置，可使操作更可靠、輕便、緊湊、動作快、容易調節、操縱方便。

9、采用變頻調速行走機構。

（二）裝煤與推焦

對裝煤的要求是裝滿、裝平、裝實、裝勻。在裝煤過程中盡可能做到少冒煙、少冒火、少噴煤，減少環境污染。

現代室式焦爐，煤料煉成焦碳是在沿爐組方向與燃燒室相并列的碳化室内進行的。不同類型的焦爐有不同的爐孔數和容積，為使焦爐均衡生産，保證各碳化室結焦時間一緻，整個爐組實現準時出焦，要随時保持機械設備的良好狀态，因此應按一定的推焦順序指定推焦、裝煤和檢修計劃。

1、推焦串序

一座（或一組兩座）焦爐各個碳化室裝煤、出焦的次序，叫推焦串序。

目前采用的有9-2，5-2，2-1推焦串序。其通式為m-n,其中m代表一座或一組兩座焦爐所有碳化室劃分的組數（箋号），即相臨兩次推焦相隔的爐孔數；n為兩趟箋間對應碳化室号相隔的數。

2、煉焦生産中的幾個時間概念

推焦時間：推焦杆頭接觸焦餅表面開始的時間（指瞬間時間）。

平煤時間：煤杆伸入小爐門開始進行平煤操作的時間（指瞬間時間）。

裝煤操作時間：裝煤車打開閘闆下煤至推焦時間的間隔。

結焦時間：煤料在碳化室内的停留時間，即指由裝煤時間和分段時間至推焦時間的間隔。

操作時間：分為三種，即單爐操作時間、全爐操作時間和分段檢修時的每一段操作時間。

A單爐操作時間：相臨兩個碳化室從推焦（或裝煤）至推焦（或裝煤）的時間間隔，按目前機械化、自動化的水平，因此時間為8分鐘到12分鐘。

B每一段操作時間：檢修結束後第一爐的推焦至即将檢修前出完最後一爐的推焦時間間隔，即在兩次檢修之間的一段所出爐孔數，在乘以單爐操作時間的間隔。

C全爐操作時間：在一個周轉期間内各段操作時間之和。

碳化室處理時間：碳化室從推焦至裝煤的一段時間間隔（空爐時間）。應将起于單爐操作時間區别清楚。

D周轉時間（又稱小循環時間）：某一碳化室從推焦（裝煤）至下一次推焦（裝煤）的時間間隔。

3、循環檢修推焦計劃

為均衡生産，必須定期檢修，通常采用循環檢修推焦計劃組織出爐操作。循環檢修推焦計劃按月編制，其中規定焦爐每天及每班的操作時間、出爐數和檢修時間。實際上，當周轉時間和24小時可取最小公倍數時，隻要安排一個大循環的計劃，就可以重複使用。

大循環指不同日期在相同時間推同号碳化室的間隔時間，亦即小循環時間開始重複的時間間隔。

一個大循環時間（h）=大循環所需天數*24（h）

=大循環中包括的小循環數*周轉時間（h）

因此，大循環所需時間可由24與周轉時間的最小公倍數求得當周轉時間不為整數時，可将２４小時與周轉時間換算為分鐘數以後，再由分鐘數的最小公倍數求出）。

（三）熄焦和篩焦

熄焦方式目前有濕法與幹法熄焦之分，濕法熄焦又有常壓和壓力熄焦的區别。近年來采用分段濕法熄焦，使焦碳中水分明顯下降，且很穩定，對高爐正常運行與節能十分明顯。濕法熄焦最近幾年的主要主要改進有熄焦塔的結構，在塔的上部增加除塵裝置和增加排氣筒的高度，塔的形式也出現多種，其目的是為了減輕大氣污染，回收焦粉。濕法熄焦操作的要點是再熄透焦碳的前提下降低和穩定焦碳的水分。

焦碳篩分主要按不同部門要求進行分級，一般分為40毫米，40毫米～25毫米，25毫米～10毫米，小于10毫米等級，通常大于25毫米粒級稱為冶金焦，供高爐用；25毫米～10毫米粒級焦碳又稱焦丁，主要用做汽化焦和小高爐用焦；小于0毫米以下的稱為焦粉，通常用于燒結。

三、焦爐加熱制度

為了确保焦碳在規定的結焦時間内沿高向、長向均勻成熟，必須制定和嚴格執行焦爐的加熱制度，并結焦時間、裝煤量、裝煤水分、加熱煤氣、氣候等實際條件的變化，對焦爐加熱制度進行及時的調節。焦爐加熱制度的主要内容有溫度制度、壓力制度、與流量（煤氣、空氣、廢氣）的供給與調節制度。溫度制度有焦餅中心溫度、直行溫度、冷卻溫度、橫排溫度、爐頭溫度、蓄熱室頂部溫度、小煙道溫度、爐頂空間溫度及爐牆溫度。壓力制度有碳化室底部壓力、看火孔壓力、蓄熱室頂部吸力、小煙道吸力及蓄熱室阻力。以上各項俗稱九溫五壓。

（一）溫度的确定與測定

1、焦餅中心溫度：結焦末期焦爐碳化室中心斷面處焦碳的平均溫度。它是判斷全碳化室是否成熟的一種指标，是焦爐的橫排溫度與高向加熱的綜合體現，也是确定燃燒室标準火道溫度的依據。焦餅中心溫度的測定和計算方法見熱平衡。通常規定推焦前30分鐘（與熱平衡略有區别）焦餅中心溫度為950℃~1050℃作為焦餅成熟的标志，實際生産往往高于此值。因此在配煤條件不變的前提下，若焦餅中心溫度降低25℃~30℃,标準火道溫度需降低10℃左右。規定每年測定一次。但在結焦時間改變1小時以上、配煤比變動、更換加熱煤氣以及需要調整标準火道溫度時，需要測定此項溫度。

2、冷卻溫度

為了将換向不同時間測定出的立火道溫度均換算為換向後20s的溫度（這時溫度最高），以便比較全爐溫度的均勻性與穩定性，并防止超過極限溫度（即1450℃）必須測出換向期間下降氣流測溫火道的下降量，即為冷卻溫度。冷卻溫度必須在焦爐正常生産和加熱制度穩定的情況下測定。當推焦串序為9~2或2~1時，應選擇9個~10個相連的燃燒室，5~2串序，應選擇5個~6個相連的燃燒室。分别在機側、焦側測溫火道内進行，測溫地點為兩個斜道口與焦爐煤氣燒嘴之間，測量人員為4人或6人。在正常條生産件下，規定每半年測定一次（以春季、秋季為宜）。在結焦時間改變1小時，換向時間改變，換用加熱煤氣及加熱制度等有較大變化時，需測定冷卻溫度。

3、标準溫度與直行溫度

标準溫度是機、焦兩側溫度溫火道平均溫度的控制值。它是在規定結焦時間内保證焦餅成熟的主要溫度指标。确定溫度指标的依據是焦餅中心溫度，即在規定的結焦時間下，根據實測的焦餅中心溫度來确定标準火道溫度。标準溫度與爐型、配煤水分、加熱煤氣種類有關。

直行溫度是指全爐機側、焦側測溫火道溫度，代表全爐的溫度，是直接影響焦碳成熟的主要參數。

其測定方法為：在換向後5分鐘（或10分鐘）開始測量。測量順序應固定不便，一般從焦側交換機側端開始測量，由機側返回交換機端。每隔4小時測一次，一天三班共6次。測定速度要均勻，1分鐘測10個~11個為宜。每次将實測數值按各側不同時間測量的溫度分段加冷卻溫度校正值，将各側溫火道溫度均勻校正到換向後20s時的溫度。

4、橫排溫度%

是指焦爐同一燃燒室各火道的溫度，是檢驗沿燃燒室長向溫度分布的合理性，保證焦餅均勻成熟的測調項目。

測定方法；因為同一燃燒室相鄰火道時間及短，且隻需了解同一燃燒室各火道溫度相對的均勻性，所以測出的溫度不需要加冷卻溫度校正值。為避免交換後溫度下降對測溫的影響，故每次均按一定的順序進行。單号燃燒室從機側到焦恻，雙号燃燒室從焦側到機側。同時交換後5分鐘（或10分鐘）開始測量。

5、邊火道溫度（爐頭溫度）

邊火道溫度是指焦爐燃燒室兩側的端火道溫度。測定方法：在交換後5分鐘開始測量，每次測量順序應一緻，通常由焦側交換到機端開始，從機側返回，兩個換向測完。測定值不需換算為冷卻溫度值。增加爐頭供熱的方法，用焦爐煤氣加熱時，需疏通并嚴密封堵爐頭火道的磚煤氣道，用焦爐煤氣加熱時，可采取措施用焦爐煤氣對邊火道進行補充供熱，改進蓄熱室封牆和廢氣盤兩叉部的保溫措施，以提高嚴密性，對提高邊火道溫度有明顯的效果。

6、蓄熱室頂部溫度

測定蓄熱室頂部空間溫度，是為了檢查蓄熱室溫度是否正常，并及時發現蓄熱室有無局部高溫漏火、下火等情況。對矽磚蓄熱室，頂部溫度不得超過1320℃，黏土磚蓄熱室頂部溫度不得超過1250℃。測定方法：蓄熱室溫度的測點一般選在最高溫度處。當用焦爐煤加熱時，測量上升氣流蓄熱室，交換後（通常是交換後5分鐘）立即開始測量，因為測量不得少于1次。測量後分别計算機側、焦側的(平均溫度除端部蓄熱室外)并指出蓄熱室的最高和最低溫度。

7、小煙道溫度

小煙道溫度即廢氣排除溫度。測量該溫度主要是為了檢查蓄熱室的交換情況是否良好，并發現爐體不嚴密而造成漏火、下火等情況。測定方法：将500℃水銀溫度計插入上升氣流的廢氣盤測溫孔中，查入深度為小煙道全高度的3/5處。在下降氣流換向前5分鐘~10分鐘時讀數（要注意先讀數，後抽出體溫計），并求出平均數，指出最高、最低溫度。燒高爐煤氣時，插撥溫度計應在下降氣流時進行，每月測一次。

8、爐頂空間溫度

爐頂空間溫度是指焦爐碳化室爐頂空間粗煤氣溫度。測定方法：在碳化室内結焦過程達2/3時，用電熱偶測定機側第一個裝煤口的爐頂空間中心處的溫度，雙集氣管焦側用同樣的方法測定。熱電偶插入後15分鐘才可讀數。爐頂空間溫度控制在800℃±30℃，不應超過850℃。每季一次，結焦時間改變1小時或配煤比變動很大時也側一次。通常與焦餅中心溫度的測定同步進行。

9、碳化室牆面溫度

該溫度一般與焦餅中心溫度同時測量，間接觀察燃燒室上下溫度分布情況。推焦後關好兩側爐門，打開上升管蓋。用紅外測溫儀測量與焦餅中心溫度高度相同的兩側牆面溫度。測量時除測溫的裝煤空蓋打開外，其他爐蓋應關好。也可以從機側、焦側爐門處用紅外測溫儀測定。采用這種方法，克服了以往隻能測定爐牆若幹個點的局限性，而能得到整個爐牆的熱量分布圖，由計算機處理，将碳化室牆細分成不同溫度的格點，即可鑒别和繪制出确切的溫度值以及高向、長向的熱量分布，并可在一個周轉時間内測完全爐碳化室牆面溫度。

（二）壓力制度的确定和測定

确定壓力制度時，必須遵循下列原則：

1、整個結焦時間内碳化室底部壓力應為正壓；

2、碳化室底部壓力在任何情況下（正常生産、改變結焦時間、停止加熱等），均應大于相鄰同标的燃燒系統壓力和大氣壓力；

3、在同一結焦時間内，沿燃燒系統高度方向壓力的分布應當穩定。

（三）碳化室壓力

碳化室壓力指焦爐碳化室粗煤氣析出時形成的壓力。煉焦爐與燃燒室僅一磚之閣，并且雖爐型大型化與高效化，爐牆厚度越來越薄，因而碳化室牆上磚縫及裂縫的存在是不可避免的，即兩者總是不嚴密的。在煉焦過程中，粗煤氣的析出量也是不均勻的，因而當集氣管壓力過小時，碳化室内氣體的壓力隻能再結焦前半周期高于同标懂得燃燒室和外部大氣壓；在結焦末期，則要小于燃燒室和外界大氣壓力。

測量方法：測定碳化室底部壓力，是為了确定和檢查集氣管壓力是否合理，碳化室内壓力是否符合壓力制度所确定的原則。測定的代表爐号應該是機側吸氣管下的碳化室。裝煤後由爐門下部的測壓孔（特别加工的爐門）将長1.2米的12.5毫米鋼管平插入碳化室。裝煤初期用U型壓力表測量，在碳化室壓力減少到一定程度後，改用斜行微壓計測量。每隔1小時測1次，直到推焦前關閉橋管水封為止。測定過程中應保持所規定的集氣管壓力。但在最後幾次測定中，若發現碳化室壓力低于5Pa時，應适當提高集氣管壓力。每年測定兩次（夏季和冬季）

四、用貧煤氣加熱的特點

（一）高爐煤氣加熱的特點

1、高爐煤氣需要預熱

高爐煤氣熱值低，一般為3200kj/m3～4000kj/m3，因其熱值低，故不用燃燒。為了使它燃燒時能得到與焦爐煤氣相近的熱效應，鋤空氣需預熱外，高爐煤氣也必須預熱。因此，使用高爐煤氣加熱時，燃燒系統上升氣流的蓄熱室中，有1/2的預熱空氣和1/2預熱煤氣，煤氣與空氣一樣，經過斜道進入燃燒室進火道進行燃燒。

2、燃燒系統的阻力大

高爐煤氣因熱值低，耗熱量高，煤氣用量多，産生的廢氣量也多且密度大，因而阻力也較大。用高爐煤氣加熱，雖所需的空氣量少些，但煤氣和空氣是分别通過一個蓄熱室的，而用焦爐煤氣加熱時，兩個蓄熱室均通過空氣。因此，上升氣流時，燒高爐煤氣的阻力也大。

3、燃燒火焰長

高爐煤氣中因惰性組分多，約占70％，因而燃燒火焰拉長，使焦餅上下加熱的均勻性能好。因此，在相同的結焦時間下，标準火道溫度比用焦爐煤氣加熱要低。火道底部溫度一般也低于20℃～30℃。由于通過蓄熱室預熱的氣體量多，因此蓄熱室、小煙道、分煙道以至到煙囪根部廢氣溫度均要低一些。一般小煙道溫度低40℃～60℃。

4、高爐煤氣毒性大

高爐煤氣中CO的含量為25％～30％，所以毒性大，必須作好防漏工作。為防止高爐煤氣漏失，首先必須保持煤氣設備嚴密，高爐煤氣在安裝時應嚴格的按照規定達到試壓标準。在日常操作中旋塞要定期進行清洗和加油，保持其嚴密，水封要經常檢查，保持滿流。蓄熱室封牆、廢氣盤和小煙道連接處要經常勾縫。煤氣設備要定期作火把實驗或肥皂水實驗，檢查是否有漏煤氣的地方，以便及時處理。同時，高爐煤氣進入廢氣盤後應處于負壓狀态。

5、嚴格控制含塵量

要求高爐煤氣含塵量不超過0.075g/m3煤氣中含塵量增高，會使蓄熱室阻力增加，必須采取清掃措施加以解決。

（二）氣量與空氣量的調節

1、煤氣量的供給

用高爐煤氣加熱時，由子廢氣量增加，廢氣帶走的熱量占總耗熱量的比例增大，焦側的熱效率相對比機側降低的多，另外。焦側上升和下降氣流的吸力差比機側大，漏氣的機會更多，因此焦側和機側耗熱量的比值比用焦爐煤氣加熱時大1％～2％。

由于高向加熱均勻性提高，因此根據爐型和結焦時間的不同，标準火道溫度可降低10℃～30℃。标準火道溫度的降低，又可使需供給的煤氣量降低。尤其是大容積焦爐，用高爐煤氣加熱，耗熱量不一定用焦爐煤氣加熱高很多或可持平。

2、空氣的供給

設高爐煤氣加熱的廢氣密度為1.37，焦爐煤氣加熱的廢氣密度為1.21，則再同一結焦時間，用高爐煤氣加熱時的廢氣阻力約為使用焦爐煤氣的2.25倍。因此，所需要的煙囪吸力也相應增大。根據計算和經驗，用高爐煤氣加熱時所需要的分煙道吸力，在結焦時間、斜道口開度和廢氣盤調節翻闆開度不變的情況下，比用焦爐煤氣加熱時大1.6～1.8倍。

3、混合煤氣的使用

煤氣熱值低，對焦爐加熱是不利的，使用焦爐的熱工效率低，耗熱量高，煤氣用量大，所産生的廢氣量多，從而使加熱設備和加熱系統阻力增大，甚至造成煤氣設備能力和煙囪吸力不足，因此，為了提高煤氣熱值，可采用高爐煤氣内混入一定量的焦爐煤氣的措施。用混合煤氣加熱和用高爐煤氣加熱的調節方法基本上是相同的。

（三）燃燒室的供熱

用高爐煤氣加熱和用焦爐煤氣加熱一樣，進入各燃燒室的煤氣量用分管孔闆來調節，空氣量用廢氣盤上的進風口和調節闆來調節。所不同的是高爐煤氣也經蓄熱室預熱，因此與空氣一樣，進入每個燃燒室的煤氣量也是用蓄熱室頂部吸力來檢驗。

1、各燃燒室煤氣量和空氣量的控制

用蓄熱室頂部吸力來控制煤氣量、空氣量和廢氣量。

控制蓄熱室頂部上升氣流和下降氣流之間的壓力差、上升氣流煤氣和空氣蓄熱室頂之間的壓差和下降氣流煤氣和空氣蓄熱室頂部之間的壓力差。

2、直行溫度均勻性調節

由于供給各個燃燒室的煤氣量和空氣量是由蓄熱室頂部吸力來控制的，因此蓄熱室頂部吸力的調節也就是直行溫度均勻性的調節。

調節煤氣蓄熱室上升氣流吸力，主要是控制各支管孔闆直徑的大小；調節空氣蓄熱室上升氣流吸力，主要是控制進風口開度；調節下降氣流蓄熱室吸力，主要是控制廢氣盤調節翻闆的開度。而他們之間有相互聯系。在正常情況下，一般保持全爐進風口開度一緻，單個空氣蓄熱室上升氣流吸力，是用相臨下降氣流廢氣盤調節翻闆來調節的。

五、結語

調火最關鍵最最核心的質量控制點。加熱工藝參數就是爐齡的函數，是變數。而控制加熱參數的變動又是多元素的：煤氣、空氣、流量換向時間。而換向時間的控制又可通過調整交換機流量；壓力或拉杆行程控制，而調整了溫度必定改變“焦碳成熟時間”，從而引起“荒煤氣量”的變低，帶來“集氣管壓力”變化，這就引起“心髒風機”在手動調整Л形管，翻闆開度進行“轉數聯動調整”，同時還會引起“循環氨水回爐量”進行相應調整，以控制“集氣管煤氣溫度”。

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