梁 杰
（山西太鋼不銹鋼股份有限公司焦化廠， 山西 太原 030003）
摘 要：為保證 7.63 m 超大型焦?fàn)t爐體安全和長壽化運行，總結(jié)焦?fàn)t在大幅度限產(chǎn)工藝條件下的調(diào)整策略和相關(guān)原則，并針對調(diào)整過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行分析，歸納關(guān)鍵技術(shù)要點和特殊操作管控方法，形成超大型焦?fàn)t限產(chǎn)的生產(chǎn)組織和工藝調(diào)整模式，最終明確后續(xù)改進的方向。
關(guān)鍵詞：大幅度限產(chǎn)；工藝調(diào)整；結(jié)焦時間；參數(shù)調(diào)節(jié)
太鋼焦化廠地處山西省太原市，屬于“2+26”城市管控范圍，正常工況下已執(zhí)行并實現(xiàn)了超低排放限值標(biāo)準(zhǔn)的達標(biāo)排放。為進一步改善污染物管控水平，為2022 年全國兩會及北京冬殘奧會期間創(chuàng)造良好的外部環(huán)境，太鋼焦化廠從 2022 年 3 月 4 日開始將結(jié)焦時間延長至 45 h，并持續(xù)至 3 月 13 日。這是太鋼7.63 m 焦?fàn)t自投產(chǎn)以來首次面臨大幅度、長時間在長結(jié)焦時間狀態(tài)下（負荷約 55%）組織生產(chǎn)，焦?fàn)t及其配套煤氣凈化工序在生產(chǎn)操作、工藝調(diào)整及設(shè)備維護方面均做了對應(yīng)調(diào)整，及時解決過程中發(fā)現(xiàn)的問題，并總結(jié)了關(guān)鍵技術(shù)要點和特殊操作管控方法。
1 存在的問題
太鋼焦化廠 7.63 m 焦?fàn)t的結(jié)焦時間在大幅度延長前，按 25.5 h 組織生產(chǎn)，設(shè)計結(jié)焦時間為 25.2 h，基本接近滿負荷。3 月 3 日開始逐步延長結(jié)焦時間，至 3月 4 日計劃延長至 45 h，但時間過于緊迫，缺乏工藝技術(shù)條件支撐。
焦?fàn)t在長結(jié)焦時間工藝條件下，標(biāo)準(zhǔn)溫度降低，焦?fàn)t爐頭溫度預(yù)計會降至 850 ℃以下，由于焦?fàn)t大部分是由硅磚組成，爐體溫度由硅磚等耐火材料的殘余膨脹系數(shù)特性決定，若爐體溫度低于一定程度（850℃），再加熱時硅磚將不會膨脹，最終導(dǎo)致焦?fàn)t爐體的磚縫越來越大，造成焦?fàn)t爐體損壞。
在此之前的限產(chǎn)或減產(chǎn)組織和工藝調(diào)整中，均采用短時間或結(jié)焦時間在 32 h 以內(nèi)的生產(chǎn)組織模式，未經(jīng)歷過長時間限產(chǎn)實踐，因此對相關(guān)工藝參數(shù)的調(diào)整和策略沒有相關(guān)經(jīng)驗。
2 生產(chǎn)組織調(diào)整的關(guān)鍵點
2.1 研討形成生產(chǎn)組織方案
對可能遇到的情況進行辨識，制定應(yīng)對措施；同時利用限產(chǎn)時機，驗證氣煤配比的可行性。長結(jié)焦時間下，仍采用 10~11 min 單爐操作時間組織生產(chǎn)，通過安排循環(huán)檢修時間，以便于車輛設(shè)備的檢修。同時，保持循環(huán)時間內(nèi)車輛處于低負荷待機狀態(tài)，有利于減少電耗。
2.2 科學(xué)合理調(diào)整結(jié)焦時間，最大限度保護焦?fàn)t爐體
根據(jù)焦化生產(chǎn)組織特點和規(guī)律，重新規(guī)劃結(jié)焦時間，調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏，在 3 月 3 日—3 月 6 日期間，逐步降低焦?fàn)t加熱標(biāo)溫、逐步延長結(jié)焦時間，至 3 月 7 日8 點，將結(jié)焦時間延長到 45 h。同時，在長結(jié)焦時間下的生產(chǎn)操作過程中，因煤氣發(fā)生量減少，更容易造成荒煤氣系統(tǒng) O2 含量超標(biāo)。針對這一變化，安排停止晾爐操作，規(guī)范爐口清理作業(yè)。在長結(jié)焦時間末期進行開爐蓋操作時，暫停實施提前負壓的操作。
2.3 調(diào)整煤氣系統(tǒng)參數(shù)，確保煤氣凈化系統(tǒng)穩(wěn)定
2.3.1 降低鼓風(fēng)機吸力
先采取逐步降低鼓風(fēng)機吸力的措施，再根據(jù)煤氣量調(diào)整鼓風(fēng)機的開機臺數(shù)，并通過煤氣回流閥門進行穩(wěn)步操作；在結(jié)焦時間為 45 h 時，化產(chǎn)回收南區(qū)系統(tǒng)鼓風(fēng)機運行臺數(shù)由 2 臺減至 1 臺，且鼓風(fēng)機運行吸力從 -1 290 Pa 調(diào)整至 -660 Pa，降低了 630 Pa，降幅49%，與此同時，開大煤氣回流管道的閥門，避免煤氣在低負荷條件下發(fā)生鼓風(fēng)機設(shè)備喘振問題。
2.3.2 調(diào)整荒煤氣導(dǎo)出系統(tǒng)參數(shù)
為保證荒煤氣導(dǎo)出系統(tǒng)穩(wěn)定，對三段集氣管吸力值進行優(yōu)化調(diào)整，出爐段由 -350 Pa 降至 -300 Pa，非出爐段由 -300 Pa 降至 -250 Pa。將結(jié)焦期間 PROven壓力設(shè)定值調(diào)整在 30%~100%區(qū)間段，整體增加 20Pa，目的是使炭化室有較高壓力控制，適當(dāng)降低荒煤氣導(dǎo)出的速率。
2.4 制定鼓風(fēng)機開機節(jié)點及初冷器切出 / 投用節(jié)點
制定鼓風(fēng)機開機節(jié)點（煤氣量、前導(dǎo)向開度、吸力等）及初冷器切出 / 投用節(jié)點，為限產(chǎn)條件下的操作提供依據(jù)和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)焦時間延長后，停用了 2 套煤調(diào)濕系統(tǒng)；將原有的 4 座干熄爐中的其中 2 座實施停產(chǎn)保溫，節(jié)約了能源消耗。
3 工藝調(diào)整的相關(guān)策略
3.1 配煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整，經(jīng)濟爐料的運行
確定了“大幅度提高瘦煤、適當(dāng)提高肥煤和 1/3焦煤、降低一級焦煤配比、試驗氣煤”的調(diào)整方案，通過 6 次調(diào)整完成實施。利用本次限產(chǎn)時機，驗證了氣煤質(zhì)量配比的可行性，使得長結(jié)焦時間運行期間氣煤質(zhì)量配用比例達到 5%。
3.2 焦?fàn)t爐溫和煤氣消耗調(diào)整策略
為確保爐頭溫度，在 45 h 以上的結(jié)焦時間條件下，標(biāo)準(zhǔn)溫度按 1 180 ℃執(zhí)行，比 36 h 的標(biāo)準(zhǔn)溫度1 200 ℃，降低 20 ℃。
3.2.1 焦?fàn)t爐溫變化（見表 1）
由表 1 可知：
1）3 月 5 日、6 日，在結(jié)焦時間延長初期，由 36 h向 45 h 過渡期間，因焦?fàn)t熱慣性導(dǎo)致爐溫降幅與計劃有較大偏差，降幅平緩，實際爐溫偏高。
2）3 月 13 日—3 月 14 日，因結(jié)焦時間大幅縮短（45 h 縮短至 35 h），爐溫升溫未達預(yù)期，造成實際與標(biāo)溫設(shè)定偏差大。
3）3 月 14 日—3 月 16 日，在結(jié)焦時間恢復(fù)期間，同樣受焦?fàn)t熱慣性影響，爐溫出現(xiàn)一定的波動。
3.2.2 焦?fàn)t加熱煤氣用量的調(diào)整（見表 2）
由表 2 中實際的煤氣使用情況分析可知，原計劃焦?fàn)t煤氣消耗量較為保守，實際在結(jié)焦時間 45 h 狀態(tài)下全部停用焦?fàn)t煤氣；高爐煤氣用量為 21~22 萬m3 /h，比原計劃用量少 1 萬 m3 /h。原計劃煉焦熱耗 3.62 GJ/t全焦，實際煉焦熱耗為 3.30 GJ/t 全焦。長結(jié)焦時間下，全爐焦炭成熟度均勻良好，有利于節(jié)省焦?fàn)t煤氣。
3.3 煤氣凈化系統(tǒng)的主要輔料應(yīng)用調(diào)整
3.3.1 液堿消耗分析
蒸氨塔處理量偏小，生產(chǎn)調(diào)節(jié)會導(dǎo)致液堿消耗偏高。將進蒸氨塔的水量控制在 50~52 m3 /h，當(dāng)液位進一步下降時，蒸氨塔進行內(nèi)循環(huán)（共內(nèi)循環(huán) 13 次，累計 51 h），廢水經(jīng)原料氨水罐后，再次進蒸氨塔循環(huán)。
由于內(nèi)循環(huán)時停止加堿，原料氨水與蒸氨廢水混合后進蒸氨塔，容易造成廢水 pH 值的波動，根據(jù)出水pH 值調(diào)整加堿量偏差較大。限產(chǎn) 50%條件下，堿消耗總量降幅 20%，液堿總量減少，但是噸廢水用量增加。
3.3.2 洗油消耗分析
限產(chǎn)后，洗油洗苯的油氣比增大，塔后煤氣含苯量下降，輕苯產(chǎn)量增加，使得洗油單耗降低。塔后含苯量從 2.1 g/m3 降低至 0.95 g/m3 左右，降幅達 55%，輕苯回收率相對提高。降低生產(chǎn)負荷后，洗苯塔、脫硫解析塔效果都有明顯提升，塔后含苯、煤氣 H2S 含量顯著降低，蒸汽消耗也相應(yīng)降低，為以后的生產(chǎn)節(jié)奏調(diào)整積累了降低洗油、蒸汽等物料消耗的經(jīng)驗。
4 利用長結(jié)焦時間條件，對焦?fàn)t及配套設(shè)備進行維護
因焦?fàn)t屬于連續(xù)運轉(zhuǎn)的工藝設(shè)備，加之長流程鋼鐵企業(yè)大高爐對焦炭質(zhì)量要求高的特點，焦?fàn)t很難有停產(chǎn)檢修時機，利用本次限產(chǎn)時間，對焦?fàn)t及配套設(shè)備完成了檢修，進一步滿足了生產(chǎn)需求。
舊系統(tǒng)焦罐車于 2008 年投產(chǎn)后一直連續(xù)使用， 罐體旋轉(zhuǎn)支撐平臺下部產(chǎn)生 3 mm 的磨損凹槽，影響罐體旋轉(zhuǎn)定位精度。利用本次限產(chǎn)時機，組織完成了南臺罐車副罐旋轉(zhuǎn)支撐平臺的更換。同時進行機械及電氣一體化的同步維修，對日常檢查發(fā)現(xiàn)的設(shè)備隱患進行集中處理，保證檢修后罐車能夠連續(xù)長時間使用。
限產(chǎn)期間，對備煤工序中下料不暢的煤罐進行了下料短節(jié)更換。通過清空對應(yīng)煤罐，更換下料短節(jié)。更換短節(jié)后，消除了給料機灑煤問題。
利用本次限產(chǎn)，處理了一些因缺少停車時間難以進行的問題，如舊系統(tǒng)干熄焦單系統(tǒng)的機械類檢修、鋼絲繩更換、東臺振篩更換、單系統(tǒng)皮帶檢修、焦?fàn)t磨電軌道等項目，為下步穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。
5 存在的問題與改進方向
1）焦?fàn)t熱工方面存在問題。在此次長結(jié)焦時間調(diào)整下，焦?fàn)t加熱系統(tǒng)參數(shù)以調(diào)節(jié)煤氣壓力、暫停時間、高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣摻混量進行爐溫控制。在大跨度結(jié)焦時間調(diào)整的狀態(tài)下，未測量炭化室底部壓力，焦?fàn)t加熱系統(tǒng)參數(shù)的適應(yīng)性不好，雖然直行溫度可以達預(yù)期，但爐頭溫度降幅較大，降至 900 ℃左右，不利于爐體安全和長壽化運行。改進方向：提前研究制定兩套加熱系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方案，主要調(diào)整參數(shù)包括煤氣孔板尺寸、進風(fēng)口尺寸、廢氣水平翻板開度、脫硫風(fēng)機主頻，以此來保證高爐煤氣壓力不至于過低而影響爐頭溫度及高向加熱，保障在長結(jié)焦時間條件下爐頭溫度維持正常。同時，結(jié)焦時間縮短后，爐溫易不均勻，造成大電流，因此需加強爐溫管控，避免爐溫不均勻造成大電流的發(fā)生。需增加測炭化室底部壓力監(jiān)測，為調(diào)整 PROven 控制參數(shù)提供依據(jù)，保障炭化室內(nèi)微正壓。
2）恢復(fù)生產(chǎn)時，結(jié)焦時間不能縮短得太快。為追求出爐數(shù)，在 3 月 14 日恢復(fù)生產(chǎn)時，第一輪結(jié)焦時間縮短過快（從 45 h 直接縮短至 35 h 以內(nèi)），溫度控制難度大，焦炭過火或生焦的風(fēng)險大大增加。第一輪出爐由于爐頭溫度提升緩慢，出爐時爐頭冒黑煙現(xiàn)象明顯。改進方向：為保證焦?fàn)t長壽化，在限產(chǎn)后恢復(fù)方面需按計劃進行，需與相關(guān)部門溝通，建議公司內(nèi)部上級部門按煉焦規(guī)程和技術(shù)規(guī)定執(zhí)行。
3）硫銨顏色變差。在長結(jié)焦時間下，降低了吸力，煤氣流速降低，煤氣中的雜質(zhì)沉積在管道中，在恢復(fù)生產(chǎn)時，煤氣流速增加，將管道中的雜質(zhì)帶到母液中，影響硫銨顏色。改進方向：在焦?fàn)t恢復(fù)期間，吸力調(diào)整必須緩慢、均衡，避免對硫銨產(chǎn)品的顏色造成影響。
4）液堿、洗油、乙醇胺的消耗均存在滯后現(xiàn)象，需要在生產(chǎn)組織中及時調(diào)整。液堿消耗在限產(chǎn)期間反復(fù)波動，需督促各班組及時調(diào)整能源及輔料消耗，并提升鼓冷、硫銨班組人員協(xié)同能力。