劉占博，趙華，徐吉國(guó)，尹德剛，李雪冬
（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營(yíng)口115007）
摘要： 對(duì)鞍鋼鲅魚圈煉焦部2# 干熄焦風(fēng)帽燒損原因進(jìn)行了分析， 確定干熄焦實(shí)際料位過低和風(fēng)帽掛過生焦炭是導(dǎo)致干熄焦風(fēng)帽損壞重要因素， 提出了在干熄爐新增雷達(dá)料位計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控干熄爐料位代替人工定期目測(cè)觀察干熄焦料位方式等的改進(jìn)措施。采取措施后，有效避免了此類問題的發(fā)生。
關(guān)鍵詞： 干熄焦；風(fēng)帽；布風(fēng)；燒損
干法熄焦技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，近年來干法熄焦在冶金工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。干法熄焦是在干熄爐中完成， 風(fēng)帽則是干熄爐的重要元件［1］。干熄爐內(nèi)的供風(fēng)分為風(fēng)帽供風(fēng)(也稱為中心供風(fēng))和環(huán)縫供風(fēng)兩部分。熄焦用的循環(huán)氣體從干熄爐底部供入，經(jīng)下部的下氣室、十字風(fēng)道和風(fēng)帽進(jìn)入熄焦室中心， 同時(shí)經(jīng)過上氣室與干熄爐環(huán)縫供入熄焦室內(nèi)， 以保證沿熄焦室內(nèi)所有截面的焦炭都能被氣體均勻冷卻， 所以干熄爐內(nèi)布風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是相當(dāng)關(guān)鍵的， 而對(duì)于布風(fēng)裝置中的核心元件風(fēng)帽的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要［2］。2013 年鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部2# 干熄焦風(fēng)帽嚴(yán)重?zé)龘p，致使中心供風(fēng)不能正常運(yùn)行，在循環(huán)風(fēng)量增加20 000 m3/h 時(shí)， 排焦溫度仍然很高，只有減少1/3 左右排焦量，才能維持排焦溫度在200 ℃以下，干熄率僅有84%，嚴(yán)重影響了干熄焦生產(chǎn)穩(wěn)定，具有較大的安全隱患。文中對(duì)鞍鋼鲅魚圈煉焦部2# 干熄焦風(fēng)帽燒損原因進(jìn)行分析，探討了2# 干熄焦風(fēng)帽燒損的影響因素， 并提出了相應(yīng)的對(duì)策。
1 干熄焦布風(fēng)工藝流程及風(fēng)帽功能
1.1 干熄焦布風(fēng)工藝流程
干熄焦布風(fēng)裝置在干熄爐底部， 由中央供風(fēng)和周邊供風(fēng)兩部分組成，布風(fēng)裝置工藝流程見圖1。
熄焦用的循環(huán)氣體從干熄爐底部供入， 經(jīng)下氣室、十字風(fēng)道，從風(fēng)帽供給冷卻熄焦室中心處焦炭，同時(shí)經(jīng)上氣室，從上錐體與干熄爐內(nèi)爐墻中間的環(huán)縫供入，冷卻熄焦室周邊焦炭，從而保證沿熄焦室所有截面的焦炭都能被均勻冷卻。
1.2 風(fēng)帽功能和類型
風(fēng)帽安裝在干熄焦冷卻段下方的下錐斗中，一是起布風(fēng)作用， 使循環(huán)氣體能夠沿徑向均勻分布；二是起到支撐爐料的作用，改善焦炭在冷卻室內(nèi)的下降狀況。風(fēng)帽常見類型有低風(fēng)帽和高風(fēng)帽，見圖2 所示。
由于干熄焦底部錐體對(duì)爐內(nèi)焦炭存在阻力，干熄爐內(nèi)中央部位焦炭比周邊焦炭下焦快， 下焦量大，冷卻時(shí)間相對(duì)較短，因此中央供風(fēng)量約占到全部循環(huán)風(fēng)量2/3 以上。干熄爐內(nèi)風(fēng)帽對(duì)提高冷卻效率，降低焦炭出口溫度波動(dòng)，以及對(duì)干熄焦裝置穩(wěn)定操作起到很大的作用， 所以干熄爐內(nèi)布風(fēng)系統(tǒng)好壞， 尤其是布風(fēng)裝置中的核心元件風(fēng)帽好壞對(duì)干熄爐內(nèi)焦炭冷卻效果就顯得尤為重要。
2 2# 干熄焦風(fēng)帽燒損情況及原因分析
2.1 2# 干熄焦風(fēng)帽燒損情況
2013 年10 月份在檢查干熄爐時(shí)發(fā)現(xiàn)2# 干熄焦風(fēng)帽燒損，因此，于2014 年5 月更換了新風(fēng)帽。鞍鋼鲅魚圈煉焦部2# 干熄焦新風(fēng)帽和燒壞風(fēng)帽對(duì)比見圖3。圖3（b）中風(fēng)帽頂蓋完全缺失，風(fēng)帽中堆滿焦炭，風(fēng)帽整體燒損，干熄焦中央完全不能供風(fēng)。
2.2 2# 干熄焦風(fēng)帽燒損原因分析
干熄焦風(fēng)帽采用的是普通16Mn 鋼板，16Mn鋼板是一種高強(qiáng)度的碳錳鋼， 只可耐425 ℃以下高溫。在正常工況下，干熄焦風(fēng)帽附近干熄焦焦炭溫度低于200 ℃，通常在110～160 ℃之間。因某種原因只有風(fēng)帽處焦炭溫度高時(shí),才會(huì)燒損風(fēng)帽，具體原因分析如下：
（1） 干熄焦γ 射線料位計(jì)利用γ 輻射源發(fā)出輻射，射線穿透焦炭時(shí)被衰減，隨著干熄焦料位的變化，探測(cè)處的輻射劑量會(huì)相應(yīng)的變化，但僅能實(shí)現(xiàn)干熄爐一點(diǎn)料位的檢測(cè)修正， 無法連續(xù)準(zhǔn)確測(cè)量干熄爐料位，并且由于干熄爐爐體變形，在干熄爐運(yùn)行期間無法進(jìn)行處理，導(dǎo)致料位測(cè)量不可靠，因此只能依靠人工進(jìn)行觀察，估計(jì)干熄爐料位，每8 h 觀測(cè)1 次料位，若在兩個(gè)觀測(cè)期內(nèi)出現(xiàn)干熄爐料位過低時(shí)，風(fēng)帽就會(huì)露出。干熄爐裝焦炭時(shí)焦炭落差高達(dá)24 m，對(duì)風(fēng)帽有較大沖擊力，可能會(huì)砸壞風(fēng)帽頂蓋，同時(shí)下落的焦炭還未經(jīng)冷卻，焦炭溫度高達(dá)1 000 ℃， 進(jìn)入風(fēng)帽內(nèi)部就會(huì)造成風(fēng)帽燒損。
（2） 對(duì)2# 干熄焦燒損風(fēng)帽處取焦炭樣品做工業(yè)分析實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焦炭揮發(fā)分為2.3%，正常干熄焦揮發(fā)分在0.9%～1.1%之間， 說明風(fēng)帽處焦炭過生。原因是焦?fàn)t邊火道處于焦?fàn)t加熱最不利的部位，由于供熱不足和爐門散熱大等原因，造成邊火道溫度過低， 鞍鋼鲅魚圈煉焦部7 m 焦?fàn)t爐頭平均溫度均低于標(biāo)準(zhǔn)溫度150 ℃以上， 使?fàn)t頭部位的焦炭不能按時(shí)成熟，若焦?fàn)t熱工波動(dòng)大，出現(xiàn)大爐頭（即焦?fàn)t邊爐生焦多現(xiàn)象）， 大量爐頭生焦進(jìn)入干熄爐內(nèi)，生焦易掛在風(fēng)帽處，就會(huì)造成風(fēng)帽燒損。
3 采取的預(yù)防措施及效果
3.1 采取的預(yù)防措施
3.1.1 安裝雷達(dá)料位計(jì)
鞍鋼鲅魚圈煉焦部在干熄爐預(yù)存段爐殼開孔安裝高溫雷達(dá)料位計(jì)， 實(shí)時(shí)監(jiān)控干熄焦料位。干熄焦雷達(dá)料位計(jì)安裝簡(jiǎn)圖見圖4。
干熄焦雷達(dá)料位計(jì)由白鋼保護(hù)套管、吹掃裝置、導(dǎo)波裝置和雷達(dá)主表裝置組成。吹掃裝置又由反吹、冷卻氣體保護(hù)系統(tǒng)等部分組成。一般情況下使用氮?dú)獯祾撸?當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Φ陀谠O(shè)定值時(shí)由高溫雷達(dá)吹掃控制箱自動(dòng)切換到壓縮空氣吹掃， 不僅可避免粉塵積在雷達(dá)料位計(jì)天線上， 同時(shí)又可降低雷達(dá)料位計(jì)工作溫度。由于高溫雷達(dá)料位計(jì)發(fā)射的微波波束集中、波長(zhǎng)短、穿透力強(qiáng)、雷達(dá)波接收面積大，有效克服了爐內(nèi)物料顆粒大、粉塵大的惡劣環(huán)境造成的影響， 徹底解決了原設(shè)計(jì)用焦罐理論重量推算裝焦料位和射線單點(diǎn)修正造成料位誤差的問題，雷達(dá)料位計(jì)料位偏差為0.5 m，料位誤差降低了98％以上， 可以使中控室操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控干熄焦料位， 同時(shí)在計(jì)算機(jī)上以干熄焦風(fēng)帽為零點(diǎn)，設(shè)定低料位、高料位和高高料位值，設(shè)置了限料位連鎖停車， 杜絕了過量排焦和裝滿焦的事故。
3.1.2 增加焦?fàn)t輔助加熱系統(tǒng)
為解決焦?fàn)t邊火道焦炭生的問題，7 m 焦?fàn)t新增了焦?fàn)t輔助加熱系統(tǒng)，見圖5。通過測(cè)量焦?fàn)t各邊火道溫度，并將此溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行對(duì)比，可以通過增減引入焦?fàn)t邊火道的焦?fàn)t煤氣量，改善焦?fàn)t爐頭溫度。
3.2 應(yīng)用效果
（1） 增加雷達(dá)料位計(jì)后， 干熄焦料位平均控制在10～13 m， 特殊條件下料位控制在15~16 m，從根本上杜絕了出現(xiàn)過低料位露出風(fēng)帽情況。
（2） 增加焦?fàn)t輔助加熱系統(tǒng)后， 機(jī)焦側(cè)平均溫度提高70～90 ℃，焦?fàn)t邊爐機(jī)側(cè)平均溫度為1 088 ℃，焦側(cè)為1 130 ℃，基本達(dá)到焦?fàn)t邊爐熱工管理要求，“大爐頭”現(xiàn)象沒再出現(xiàn)，生焦掛干熄焦風(fēng)帽的現(xiàn)象得到明顯改善。
4 結(jié)語
（1） 干熄焦料位過低和焦炭過生是導(dǎo)致干熄焦風(fēng)帽損壞重要因素。
（2） 通過雷達(dá)料位計(jì)可以實(shí)時(shí)精準(zhǔn)掌握干熄焦料位，從而杜絕了過量排焦和裝滿焦的現(xiàn)象，可以避免焦炭高位落下砸壞風(fēng)帽頂蓋事故。
（3） 通過焦?fàn)t輔助加熱可以改善焦炭邊火道爐溫狀況，從而避免生焦掛風(fēng)帽，導(dǎo)致干熄焦風(fēng)帽燒損事故。
參考文獻(xiàn)
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［2］ 宋波，馮妍卉，張欣欣，等. 干熄爐風(fēng)帽供風(fēng)壓力損失的數(shù)值研究［J］. 熱科學(xué)與技術(shù)， 2009（3）: 266-267.