武钢7.63m焦炉建设与投产实践

武钢7.63m焦炉建设与投产实践

魏松波（武汉平煤武钢联合焦化有限责任公司，武汉430082)

武钢焦化公司2×70孔7.63m焦炉是武钢“十一五”规划的重点配套工程，从德国Uhde公司引进，由中冶焦耐公司负责转化设计，年产全焦210万吨，总投资约15亿元人民币。建设内容包括配煤（不含新建煤场）、湿熄焦、运焦系统及配套的煤气冷鼓、硫铵、终冷洗苯、真空碳酸盐法脱硫、粗苯蒸馏、公用及辅助生产设施。2座焦炉分别于2008年3月和6月建成出焦，同年10月焦炭产量达到设计能力。

1 特大型焦炉的调研与消化

1.1 炉型的选择

2006年武钢焦化公司已具备450万吨焦炭的产能，为适应武钢“十一五”发展规划对铁产量的需求，焦炭产量要提高到660万吨。在选择炉型上，有5.5m捣固焦炉、6.98m焦炉、Uhde公司的7.63m焦炉以及技术成熟的6m焦炉。经过多方论证及对兖矿、马钢、太钢7.63m 焦炉的考察，通过与伍德公司开展详尽的技术交流与技术附件的认真消化，本着“主体工艺的先进性、附属设备的实用性、投产后的高效性”原则，确立了技术引进的范围及内容。1.2 7.63m焦炉技术的消化

(1) 温度差别系统。鉴于超大型焦炉技术尚处于探索阶段，武钢技术人员在吸收消化的基础上，边修改设计、边施工。对于立火道上部可调节跨越孔的设计方案广征意见，借鉴国内同类型焦炉投产后的实际状况，结合武钢焦炉以低热值高炉煤气为热源的现状，选用具有隔热性的新型耐火材料。改变上部跨越孔尺寸，禁止废气向上流动而跨越上部跨越孔。投产后炉顶部空间温度基本保持在860℃左右，比同类型焦炉降低了20～30℃。

(2) 新2号焦炉高炉煤气加热系统。新2号焦炉原设计为复热式，考虑到武钢的能源结构，不可能采用焦炉煤气加热，故将方案修改为单热式焦炉。在2号焦炉烘炉末期适当提高温度，使高炉煤气能够点燃，并准备了补救措施和应急预案，保证了2号焦炉成功转为高炉煤气加热，全炉2556个火道的燃烧均处于良好状态。

(3) 开发焦炉加热专家控制系统。结合6m焦炉的热工调节数据，分析7.63m焦炉CokeMaster系统以及自动化加热系统的功能目标，开发相应的软件模型。通过整合后形成了与基础自动化系统联成一体化的焦炉控制专家系统，其主要功能模块包括7.63m焦炉作业计划管理、焦炉加热控制系统、焦炉综合管理与专家系统。焦炉加热控制模型采用前馈控制和后馈控制相结合的原理，通过优化控制模型计算出焦炉热煤气流量设定值和“间歇加热时间”等控制参数，实施加热控制。

(4) 晾焦台卸焦技术的改进。7.63m焦炉的晾焦台通常采用耙焦机密闭式的卸焦工艺，现场粉尘大，作业环境恶劣，机械设备故障频繁，检修和维护难度大。武钢借鉴6m焦炉的晾焦技术，将焦台改为敞开式，3台刮板机之间实现相互联锁，用PLC程序控制，通过中控

室监控晾焦台，实现了自动放焦。

(5) 改进化产回收工序的煤气管线。化产回收工序的设计存在诸多缺陷，直通管线多且无旁通管，交通管无阀门，不能实现并联设备的分系作业，也不利于生产调节与维护检修。在施工过程中通过修改设计，增添了7个可调节阀门，增加初冷至鼓风、洗苯塔等3处旁通管，使后序的脱硫成为独立的生产单元。

(6) 开发负压烘炉技术。7.63m焦炉的烘炉，国内外常用的是“正压烘炉”方法，不但要引进专用烘炉设备，而且烘炉升温梯度设计不甚合理，800℃以前的升温（51天）速度太快，会使炉体膨胀超标。武钢自行设计了“焦炉煤气负压烘炉”煤气燃烧器等设备，自编升温控制软件。整个烘炉期间严格控制炉顶、小烟道等处的负压值，平均升温速度度控制在13℃的允许范围内，实际升温曲线与计划升温曲线十分吻合。与正压烘炉相比节约了近30％的焦炉煤气量，立火道温度的均匀性大大改善。

(7) 研制炉门检修服务车。利用机焦两侧炉柱与机车之间的有限间隙，研制悬挂式自驱动炉门检修服务车。采用柴油发电机提供动力，通过PLC可编程控制方式，能够实现平移、升降等功能，并设有联锁保护功能和自动报警提示。该服务车操作方便，满足了炉门铁件调整与维护检修的需要，也是国内特大型焦炉首台炉门检修车。

2 焦炉的建设与开工

7.63m焦炉的施工建设遇到了前所未有的挑战，设备制造、耐火材料生产厂家任务爆满；砌筑耐火材料、焦炉四大车、护炉三大件供应紧缺；施工图纸滞后、各项新技术的消化吸收以及50年一遇的特大风雪冻雨天气等。

2.1 实施技术负责制

在7.63m焦炉建设过程中，自始至终融入全程技术负责制，从工程的论证、施工检查到开工调试，做到全程参与、全程负责、全程监督。四大机车是关键设备，交货周期长，该项目的责任人全面负责技术交流、协议签订到生产基地的监造、试车验收以及产品的组织发运。

2.2 施工单位的选择

7.63m焦炉技术先进，炉体复杂，非一般工程单位所能及，武钢选择了有业绩、有经验的施工企业，炉体砌筑由一冶完成，武钢建工集团进行工辅设施安装，1号焦炉建设周期仅用了15个月。

2.3 关键节点的重点控制

7.63m焦炉的2座炉柱、炉门等护炉铁件总吨位达6500吨，耐火材料使用量近8.0万吨，对于耐火材料、四大机车、三大件及进口设备这些关键节点进行了重点控制。四大机车从产品下料、加工工序、材质化验、焊接探伤到产品装配到最后的组装、基本功能测试、精度检查，进行全方位的监造。减速机进行10％的开箱检查，每台都做运转试验，特别是对推焦减速机，从接触精度到轴向窜动和齿侧间隙以及每段轴都进行了检测、修整。

组建了“焦炉砌筑质量检查组”，测量每块砖的砌筑尺寸精确到2mm。外国专家评价武钢

7.63m焦炉的砌筑质量优于国内及韩国同类型焦炉。

2.4 加大施工后期的管理

1号焦炉施工距离要求投产的日期只有月余时间，尚有多条皮带未试车、初冷器管道还在焊接，而此时又偏遇近30天的雨雪冰冻天气。武钢焦化公司整合全厂力量，成立生产组织、物料准备、技术工艺、安环保组、设备运行保产、能源介质6个专业组。根据节点要求，2月10号煤场管状皮带必须运行，可皮带因冰雪冻结运转不起来，调度室动员130余名干部职工2h内进入现场，上皮带通廊敲冰，完成了空负荷试车的要求。为了抢交换机工程节点进度，自行研究安装步骤，分析8根链条运转程序，按图纸进行配管作业施工，半个月内便完成了传动及液压系统配制。

3 7.63m焦炉的投产与达产

3.1 开工方案的制定

鉴于7.63m焦炉施工进度受到各种因素的影响，1号焦炉开工时，仅供煤、筛焦、能源介质系统施工到位，四大机车单机试车完毕，PROven系统尚在调试，故而制定了科学、严谨的开工方案。四大机车及PROven系统在半自动的条件下，其正常加热后的开工步骤：拆除烘炉用临时设施→扒火床→堵烘炉干燥孔→推炭化室底→装煤→连通集气管→鼓风机抽煤气→出焦。按36～40h的结焦时间来确定加热制度，通过控制吸气管的开度，集气管压力保持在100～120Pa，装煤后炭化室炉门无冒烟现象。

每个炭化室在装第1炉煤时对炉底铺木板的方案做了慎重论证，7.63m焦炉炭化室容积虽然增加，但焦炭与炉墙之间摩擦力不会成比例增加，只要炉底杂物推得干净，焦炭便会顺利推出。该方法在武钢2座焦炉使用后，推焦电流均在200A以下，首次做到了7.63m焦炉炭化室装煤不采用木板铺底。

3.2 制定开工配煤方案

对预选的配煤方案通过20kg、40kg试验焦炉进行大量试验研究，以此来制定配煤方案原则：

(1) 确保焦饼的最终收缩度，适当减少瘦煤比例，增加1/3焦煤和气肥煤的比例；

(2) 配合煤料的奥亚膨胀度要小，以减少煤饼对炉墙的压力；

(3) 适当放宽配合煤的挥发分，待焦炉正常后再调整配比。

根据上述原则，结合来煤质量，对8个配煤方案进行了优选，并通过4.3m焦炉的实际生产试验，总体看焦饼收缩缝较清晰，推焦电流没有明显变化。开工后焦炭的M40达到90％以上，M10为6.0%, CSR为64％以上。

3.3 开工后技术难题的处理

(1) 四大车无法实现自动联锁、机焦两侧温差过大。在四大机车边扒火墙边手动按钮操作进行调试时，对蓄热室封墙进行勾缝、抹海泡石密封保温，清扫所有焦炉煤气立管和喷嘴，更换2号焦炉全部腐蚀变形的喷射板，使炉头温度平均提高了40℃。

(2) 对PROven系统控制柜进行拆卸，剖析原理，经反复研究、试验，在2周内研发出了国产第1台特大型焦炉荒煤气自动调节控制柜，其性能全部达到进口设备的性能要求，并在1号焦炉投入使用。

(3) 1号焦炉投产后，20多个砖煤气道窜漏，将湿法喷浆机作简易改进，并制作专用喷浆接头，经过模拟喷补试验，实现了窜漏部位的有效密封。

(4) 1号焦炉投产之初，鼓风机煤气吸力波动范围达500Pa，一般采用进口压力调节机才能把波动范围控制在100Pa以内。武钢研制开发出鼓风机吸力调节系统装置，适应了PROven 系统的校验，杜绝了焦炉冒烟的现象。

4 7.63m焦炉亟待解决的问题

国产化机械设备对7.63m焦炉表现出极大的不适应性，四大机车的可靠性欠佳，PROven 系统不稳定，部分核心仪表在安全运行模式中不确定因素较多。国内已投产的7.63m焦炉都具有下列共同的难题。

(1) 加热水平偏小，炉顶空间温度高，一般在900℃左右，导致焦炉上升管和装煤口结石墨严重，威胁焦炉的正常生产。

(2) 过高的炉顶空间温度，也使炼焦耗热量增加，平均比6m焦炉高8%～12%。

(3) 负压操作的集气管使荒煤气的成分发生微妙变化，从而引起煤焦油及粗苯质量不稳，含渣量大。

5 结语

7.63m焦炉在改善焦炭质量等方面有其不可取代的技术优势，但在吨焦能耗、四大车联动等诸多方面存在的难题亟需解决。武钢在建设与开工过程中积累了以下的借鉴经验。一是项目启动的前期要做好技术转化，尽可能消除先天性缺陷，并选择有实力的施工单位；二是项目实施过程中要实行技术负责制，工程后期抓好关键节点；三是投产前充分发挥业主单位的技术优势，做好人员培训；四是工程投产后对遗留问题要全力进行技术攻关。