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摘 要： 摘要：隨著科技水平的不斷進步，本文針對螺紋鋼在煤氣加熱軋制過程中存在燒損率較高現(xiàn)象，通過現(xiàn)場調(diào)查分析和試驗研究，提出了監(jiān)控煤氣成分和熱值、優(yōu)化加熱工藝和提高關(guān)鍵設(shè)備管理等技術(shù)措施。結(jié)果表明：采取一系列的改進措施后，目前螺紋鋼在加熱軋制過程
摘要：隨著科技水平的不斷進步，本文針對螺紋鋼在煤氣加熱軋制過程中存在燒損率較高現(xiàn)象，通過現(xiàn)場調(diào)查分析和試驗研究，提出了監(jiān)控煤氣成分和熱值、優(yōu)化加熱工藝和提高關(guān)鍵設(shè)備管理等技術(shù)措施。結(jié)果表明：采取一系列的改進措施后，目前螺紋鋼在加熱軋制過程中燒損率由最初的1.2%降低到1.09%，具有良好的經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞：螺紋鋼;軋制;燒損率
引言
某公司焦化廠目前擁有2套與2×63孔6m焦?fàn)t配套的155t/h干熄焦裝置，實際處理能力143.6t/h。干熄焦裝置產(chǎn)生蒸汽87.5t/h(額定)、81.1t/h(實際)，溫度為540℃，壓力為9.5MPa(鍋爐出口調(diào)節(jié)閥后壓力)，用于發(fā)電。干熄焦項目建成投產(chǎn)后，采用高溫高壓余熱鍋爐，發(fā)電153×106kWh/a，并產(chǎn)低壓蒸汽20.7萬t/a。設(shè)計產(chǎn)焦粉2.38萬t/a，燒損率為0.9%，而焦粉產(chǎn)率及焦炭燒損率的實際值均大于設(shè)計值。本文對焦炭燒損率的標(biāo)定進行了簡單介紹，探討了影響焦炭燒損率的因素，在保證干熄焦蒸汽產(chǎn)量的前提下有效控制焦炭燒損率。
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1關(guān)于干熄爐焦炭的燒損
在干熄焦過程中，1000℃的紅焦從干熄爐頂部裝入，130℃的低溫惰性循環(huán)氣體由循環(huán)風(fēng)機鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內(nèi)，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭(低于200℃)從干熄爐底部排出，從干熄爐環(huán)形煙道出來的高溫惰性氣體流經(jīng)干熄焦鍋爐進行熱交換，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。
1.1循環(huán)氣體成分控制
在生產(chǎn)過程中為保證循環(huán)氣體中可燃成分在安全控制范圍內(nèi)和補充循環(huán)氣體的損失量，通過空氣導(dǎo)入裝置將空氣導(dǎo)入干熄爐內(nèi)環(huán)形煙道，燒掉循環(huán)氣體中的H2、CO和爐內(nèi)的部分焦粉，燃燒主要發(fā)生在環(huán)形煙道、一次除塵入口、鍋爐入口等處，生成的產(chǎn)物主要是CO2。當(dāng)導(dǎo)入空氣量大，則循環(huán)氣體中可燃成分含量低，焦粉燒損量就大，即焦炭燒損率高，反之亦然。為保證安全生產(chǎn)，循環(huán)氣體中CO2含量要求控制在10%～15%，空氣導(dǎo)入量越多，產(chǎn)生的CO2含量越高。CO2與焦炭在高溫下會發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)干熄爐內(nèi)溫度達(dá)到730℃以上時，CO2就會與熾熱的焦炭發(fā)生碳熔反應(yīng)，而干熄爐內(nèi)紅焦由1050℃冷卻到170℃，紅焦降溫冷卻過程必然經(jīng)過此碳熔反應(yīng)階段燃燒部分焦炭。
1.2預(yù)存段壓力的控制
生產(chǎn)中通過控制干熄爐預(yù)存段壓力調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)整預(yù)存段壓力。預(yù)存段壓力為負(fù)值且超出控制范圍，會造成裝焦開啟爐蓋時外界空氣大量吸入干熄爐內(nèi)燒損焦炭;而預(yù)存段壓力控制為正但超出控制范圍，會在開啟爐蓋裝焦時爐內(nèi)氣體冒出，對大氣產(chǎn)生污染。因此，為保持循環(huán)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，干熄爐預(yù)存段壓力的理想控制值為0Pa，但這很難做到。實際生產(chǎn)中為便于調(diào)節(jié)和防止煙塵逸散污染環(huán)境，要求將預(yù)存段壓力值控制在±50Pa的范圍內(nèi)，不會發(fā)生干熄爐內(nèi)燒損焦炭的情況。但預(yù)存段壓力值在正值區(qū)間時，在裝焦過程中仍有煙塵外溢。為防止發(fā)生環(huán)境污染，八鋼焦化將預(yù)存段壓力值控制在-100～0Pa，現(xiàn)場觀察對爐內(nèi)焦炭燒損影響不大。分析認(rèn)為，在循環(huán)氣體可燃成分控制過程中，空氣的導(dǎo)入量和循環(huán)氣體成分中CO2含量是影響焦炭燒損的重要因素。因此將控制循環(huán)氣體成分作為降低焦炭燒損的主要方向。
1.3干熄焦焦炭燒損率的影響因素
焦炭燒損量=塊焦燒損量+粉焦燒損量，塊焦燒損量為預(yù)存區(qū)、斜道區(qū)和冷卻區(qū)發(fā)生的塊焦燒損，粉焦燒損量為在環(huán)形風(fēng)道、一次除塵器和鍋爐高溫段發(fā)生的粉焦燒損。從整個循環(huán)氣體流向看，直接導(dǎo)入的空氣進不到干熄爐內(nèi)的斜道區(qū)、預(yù)存區(qū)和冷卻區(qū)，將導(dǎo)入空氣中的氧氣在環(huán)形風(fēng)道和一次除塵器中進行充分燃燒，不會導(dǎo)致塊焦的直接燒損，導(dǎo)致斜道區(qū)、預(yù)存區(qū)和冷卻區(qū)焦炭燒損的是從循環(huán)系統(tǒng)低溫負(fù)壓段吸入的少量空氣和水分，以及H2、CO2和C發(fā)生的還原性反應(yīng)。
2改進措施
2.1安裝煤氣檢測儀
在煤氣混合站出口安裝煤氣檢測儀，通過不定時檢測煤氣成分，然后通過電腦計算出熱值，并及時反饋給煤氣操作工對煤氣流量和鼓風(fēng)量進行調(diào)節(jié)，確保煤氣充分燃燒，減少煤氣中的氧化氣氛對鋼坯的燒損氧化。
2.2軋制溫度工藝的優(yōu)化
根據(jù)生產(chǎn)過程中加熱溫度、加熱時間對鋼坯燒損的影響研究結(jié)果，確定了新的鋼坯加熱工藝制度如下：加熱一段的溫度控制在950-1150℃之間，加熱二段的溫度控制在1050-1150℃，均熱段溫度控制在了1080℃左右。鋼坯出爐溫度較改進前降低了50℃，不僅有利于降低噸鋼燃?xì)庀瑴p少氧化燒損鋼坯，而且不影響鋼坯正常軋制。
2.3增加循環(huán)氣體系統(tǒng)氣密性
增加氣密性可以減少負(fù)壓段漏入空氣，也可以防止正壓段漏出循環(huán)氣體。負(fù)壓段特別是低溫段的泄漏易導(dǎo)致吸入空氣(高溫段≥600℃時會直接燃燒焦粉)，從而造成進入干熄爐的低溫循環(huán)氣體中含有氧氣，增加焦炭在冷卻區(qū)和斜道區(qū)的燒損量。對此可加強干熄焦循環(huán)系統(tǒng)負(fù)壓段和一次除塵器下部4個錐斗的密封處理，避免吸入大量空氣。一次除塵水冷套管在排灰過程中，法蘭連接處由于熱脹冷縮經(jīng)常會出現(xiàn)松動，大量空氣從此處漏入干熄焦循環(huán)系統(tǒng)，造成焦炭燒損。另外叉型溜槽處也經(jīng)常出現(xiàn)漏氣。采用水泥及高溫密封膠對其進行處理取得了良好效果，平時還要對循環(huán)氣體負(fù)壓區(qū)低溫段加強點檢巡檢力度，發(fā)現(xiàn)漏氣及時處理。
2.4適當(dāng)減少空氣導(dǎo)入量
空氣導(dǎo)入量是根據(jù)循環(huán)氣體中的可燃組分CO和H2調(diào)控的，而循環(huán)氣體中的CO和H2又和焦炭的成熟度密切相關(guān)。根據(jù)現(xiàn)場操作經(jīng)驗，冒黑煙的紅焦裝入干熄爐后CO和H2增加迅速，不得已就需要加大空氣導(dǎo)入量。保證紅焦的成熟度可降低CO和H2的濃度，從而減少空氣導(dǎo)入量。空氣導(dǎo)入量的多少以循環(huán)氣體降到安全濃度以下為標(biāo)準(zhǔn)，實際生產(chǎn)中CO濃度一般控制在4%～5%，通過焦?fàn)t調(diào)火系統(tǒng)嚴(yán)格控制焦炭成熟，不能過火也不能產(chǎn)生生焦。
2.5對關(guān)鍵設(shè)備的控制措施
為了保證關(guān)鍵設(shè)備在軋制過程中能夠正常運行，降低故障率，我們根據(jù)現(xiàn)場實際情況制定了以下措施：(1)開機前重點對鼓風(fēng)機和引風(fēng)機的性能進行了校核，對易損的部件做好備品儲存，出現(xiàn)故障能夠及時更換。此舉保證了鼓風(fēng)機和引風(fēng)機的作業(yè)率，使之正常運行率達(dá)到了100%，也確保了煙氣余熱的充分利用，在降低噸鋼單耗的同時降低了氧化燒損率。(2)針對軋線主體設(shè)備故障頻繁的情況，采取處理故障時對鋼坯進行保守加熱，對加熱溫度進行適當(dāng)調(diào)整，減少鋼坯急升溫、急降溫的次數(shù)，有效控制了鋼坯的加熱時間，降低了氧化燒損率。同時要求故障處理人員及時準(zhǔn)確了解和處理故障，縮短故障處理時間。
結(jié)語
干熄爐系統(tǒng)的焦炭燒損在生產(chǎn)過程中不可避免，可通過向干熄爐內(nèi)充入適量的氮氣來控制循環(huán)氣體中可燃性成分含量，保持干熄爐系統(tǒng)的嚴(yán)密性，以及穩(wěn)定預(yù)存段壓力等手段來降低焦炭燒損率。另外，干熄爐系統(tǒng)的焦炭燒損主要源于空氣的導(dǎo)入，燃燒大部分在煙道和干熄爐出口發(fā)生，燒損的只是循環(huán)氣體中的焦粉，而這部分燒損可以提高鍋爐的熱效率，提高蒸汽產(chǎn)量和增加發(fā)電量。因此，今后還需要進一步探索焦炭燒損和蒸汽發(fā)生量之間合適的比例關(guān)系，提高焦?fàn)t的經(jīng)濟效益。——論文作者：高健
