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 超大型焦爐爐體安全和長壽化運行，總結焦爐在大幅度限產工藝條件下的調整策略和相關原則，并針對調整過程中發現的問題進行分析，歸納關鍵技術要點和特殊操作管控方法，形成超大型焦爐限產的生產組織和工藝調整模式，最終明確后續改進的方向。
關鍵詞：大幅度限產；工藝調整；結焦時間；參數調節
太鋼焦化廠地處山西省太原市，屬于“2+26”城市管控范圍，正常工況下已執行并實現了超低排放限值標準的達標排放。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造良好的外部環境，太鋼焦化廠從 2022 年 3 月 4 日開始將結焦時間延長至 45 h，并持續至 3 月 13 日。這是太鋼7.63 m 焦爐自投產以來首次面臨大幅度、長時間在長結焦時間狀態下（負荷約 55%）組織生產，焦爐及其配套煤氣凈化工序在生產操作、工藝調整及設備維護方面均做了對應調整，及時解決過程中發現的問題，并總結了關鍵技術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 焦爐的結焦時間在大幅度延長前，按 25.5 h 組織生產，設計結焦時間為 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，缺乏工藝技術條件支撐。
焦爐在長結焦時間工藝條件下，標準溫度降低，焦爐爐頭溫度預計會降至 850 ℃以下，由于焦爐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，最終導致焦爐爐體的磚縫越來越大，造成焦爐爐體損壞。
在此之前的限產或減產組織和工藝調整中，均采用短時間或結焦時間在 32 h 以內的生產組織模式，未經歷過長時間限產實踐，因此對相關工藝參數的調整和策略沒有相關經驗。
2 生產組織調整的關鍵點
2.1 研討形成生產組織方案
對可能遇到的情況進行辨識，制定應對措施；同時利用限產時機，驗證氣煤配比的可行性。長結焦時間下，仍采用 10~11 min 單爐操作時間組織生產，通過安排循環檢修時間，以便于車輛設備的檢修。同時，保持循環時間內車輛處于低負荷待機狀態，有利于減少電耗。
2.2 科學合理調整結焦時間，最大限度保護焦爐爐體
根據焦化生產組織特點和規律，重新規劃結焦時間，調整生產節奏，在 3 月 3 日—3 月 6 日期間，逐步降低焦爐加熱標溫、逐步延長結焦時間，至 3 月 7 日8 點，將結焦時間延長到 45 h。同時，在長結焦時間下的生產操作過程中，因煤氣發生量減少，更容易造成荒煤氣系統 O2 含量超標。針對這一變化，安排停止晾爐操作，規范爐口清理作業。在長結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 調整煤氣系統參數，確保煤氣凈化系統穩定
2.3.1 降低鼓風機吸力
先采取逐步降低鼓風機吸力的措施，再根據煤氣量調整鼓風機的開機臺數，并通過煤氣回流閥門進行穩步操作；在結焦時間為 45 h 時，化產回收南區系統鼓風機運行臺數由 2 臺減至 1 臺，且鼓風機運行吸力從 -1 290 Pa 調整至 -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生鼓風機設備喘振問題。
2.3.2 調整荒煤氣導出系統參數
為保證荒煤氣導出系統穩定，對三段集氣管吸力值進行優化調整，出爐段由 -350 Pa 降至 -300 Pa，非出爐段由 -300 Pa 降至 -250 Pa。將結焦期間 PROven壓力設定值調整在 30%~100%區間段，整體增加 20Pa，目的是使炭化室有較高壓力控制，適當降低荒煤氣導出的速率。
2.4 制定鼓風機開機節點及初冷器切出 / 投用節點
制定鼓風機開機節點（煤氣量、前導向開度、吸力等）及初冷器切出 / 投用節點，為限產條件下的操作提供依據和作業標準。結焦時間延長后，停用了 2 套煤調濕系統；將原有的 4 座干熄爐中的其中 2 座實施停產保溫，節約了能源消耗。
3 工藝調整的相關策略
3.1 配煤結構的調整，經濟爐料的運行
確定了“大幅度提高瘦煤、適當提高肥煤和 1/3焦煤、降低一級焦煤配比、試驗氣煤”的調整方案，通過 6 次調整完成實施。利用本次限產時機，驗證了氣煤質量配比的可行性，使得長結焦時間運行期間氣煤質量配用比例達到 5%。
3.2 焦爐爐溫和煤氣消耗調整策略
為確保爐頭溫度，在 45 h 以上的結焦時間條件下，標準溫度按 1 180 ℃執行，比 36 h 的標準溫度1 200 ℃，降低 20 ℃。
3.2.1 焦爐爐溫變化（見表 1）
由表 1 可知：
1）3 月 5 日、6 日，在結焦時間延長初期，由 36 h向 45 h 過渡期間，因焦爐熱慣性導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，因結焦時間大幅縮短（45 h 縮短至 35 h），爐溫升溫未達預期，造成實際與標溫設定偏差大。
3）3 月 14 日—3 月 16 日，在結焦時間恢復期間，同樣受焦爐熱慣性影響，爐溫出現一定的波動。
3.2.2 焦爐加熱煤氣用量的調整（見表 2）
由表 2 中實際的煤氣使用情況分析可知，原計劃焦爐煤氣消耗量較為保守，實際在結焦時間 45 h 狀態下全部停用焦爐煤氣；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。長結焦時間下，全爐焦炭成熟度均勻良好，有利于節省焦爐煤氣。
3.3 煤氣凈化系統的主要輔料應用調整
3.3.1 液堿消耗分析
蒸氨塔處理量偏小，生產調節會導致液堿消耗偏高。將進蒸氨塔的水量控制在 50~52 m3 /h，當液位進一步下降時，蒸氨塔進行內循環（共內循環 13 次，累計 51 h），廢水經原料氨水罐后，再次進蒸氨塔循環。
由于內循環時停止加堿，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，根據出水pH 值調整加堿量偏差較大。限產 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
限產后，洗油洗苯的油氣比增大，塔后煤氣含苯量下降，輕苯產量增加，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，蒸汽消耗也相應降低，為以后的生產節奏調整積累了降低洗油、蒸汽等物料消耗的經驗。
4 利用長結焦時間條件，對焦爐及配套設備進行維護
因焦爐屬于連續運轉的工藝設備，加之長流程鋼鐵企業大高爐對焦炭質量要求高的特點，焦爐很難有停產檢修時機，利用本次限產時間，對焦爐及配套設備完成了檢修，進一步滿足了生產需求。
舊系統焦罐車于 2008 年投產后一直連續使用， 罐體旋轉支撐平臺下部產生 3 mm 的磨損凹槽，影響罐體旋轉定位精度。利用本次限產時機，組織完成了南臺罐車副罐旋轉支撐平臺的更換。同時進行機械及電氣一體化的同步維修，對日常檢查發現的設備隱患進行集中處理，保證檢修后罐車能夠連續長時間使用。
限產期間，對備煤工序中下料不暢的煤罐進行了下料短節更換。通過清空對應煤罐，更換下料短節。更換短節后，消除了給料機灑煤問題。
利用本次限產，處理了一些因缺少停車時間難以進行的問題，如舊系統干熄焦單系統的機械類檢修、鋼絲繩更換、東臺振篩更換、單系統皮帶檢修、焦爐磨電軌道等項目，為下步穩定生產奠定了良好的基礎。
5 存在的問題與改進方向
1）焦爐熱工方面存在問題。在此次長結焦時間調整下，焦爐加熱系統參數以調節煤氣壓力、暫停時間、高爐煤氣和焦爐煤氣摻混量進行爐溫控制。在大跨度結焦時間調整的狀態下，未測量炭化室底部壓力，焦爐加熱系統參數的適應性不好，雖然直行溫度可以達預期，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參數調整方案，主要調整參數包括煤氣孔板尺寸、進風口尺寸、廢氣水平翻板開度、脫硫風機主頻，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，保障在長結焦時間條件下爐頭溫度維持正常。同時，結焦時間縮短后，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生。需增加測炭化室底部壓力監測，為調整 PROven 控制參數提供依據，保障炭化室內微正壓。
2）恢復生產時，結焦時間不能縮短得太快。為追求出爐數，在 3 月 14 日恢復生產時，第一輪結焦時間縮短過快（從 45 h 直接縮短至 35 h 以內），溫度控制難度大，焦炭過火或生焦的風險大大增加。第一輪出爐由于爐頭溫度提升緩慢，出爐時爐頭冒黑煙現象明顯。改進方向：為保證焦爐長壽化，在限產后恢復方面需按計劃進行，需與相關部門溝通，建議公司內部上級部門按煉焦規程和技術規定執行。
3）硫銨顏色變差。在長結焦時間下，降低了吸力，煤氣流速降低，煤氣中的雜質沉積在管道中，在恢復生產時，煤氣流速增加，將管道中的雜質帶到母液中，影響硫銨顏色。改進方向：在焦爐恢復期間，吸力調整必須緩慢、均衡，避免對硫銨產品的顏色造成影響。
4）液堿、洗油、乙醇胺的消耗均存在滯后現象，需要在生產組織中及時調整。液堿消耗在限產期間反復波動，需督促各班組及時調整能源及輔料消耗，并提升鼓冷、硫銨班組人員協同能力。