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(zhǎng)壽化運(yùn)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(duì)調(diào)整過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，歸納關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)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(jìn)的方向。
關(guān)鍵詞：大幅度限產(chǎn)；工藝調(diào)整；結(jié)焦時(shí)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(shí)現(xiàn)了超低排放限值標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)排放。為進(jìn)一步改善污染物管控水平，為2022 年全國(guó)兩會(huì)及北京冬殘奧會(huì)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(kāi)始將結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)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(lái)首次面臨大幅度、長(zhǎng)時(shí)間在長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間狀態(tài)下（負(fù)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(hù)方面均做了對(duì)應(yīng)調(diào)整，及時(shí)解決過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，并總結(jié)了關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)和特殊操作管控方法。
1 存在的問(wèn)題
太鋼焦化廠 7.63 m 焦?fàn)t的結(jié)焦時(shí)間在大幅度延長(zhǎng)前，按 25.5 h 組織生產(chǎn)，設(shè)計(jì)結(jié)焦時(shí)間為 25.2 h，基本接近滿負(fù)荷。3 月 3 日開(kāi)始逐步延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間，至 3月 4 日計(jì)劃延長(zhǎng)至 45 h，但時(shí)間過(guò)于緊迫，缺乏工藝技術(shù)條件支撐。
焦?fàn)t在長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間工藝條件下，標(biāo)準(zhǔn)溫度降低，焦?fàn)t爐頭溫度預(yù)計(jì)會(huì)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(shí)硅磚將不會(huì)膨脹，最終導(dǎo)致焦?fàn)t爐體的磚縫越來(lái)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(shí)間或結(jié)焦時(shí)間在 32 h 以內(nèi)的生產(chǎn)組織模式，未經(jīng)歷過(guò)長(zhǎng)時(shí)間限產(chǎn)實(shí)踐，因此對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)的調(diào)整和策略沒(méi)有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。
2 生產(chǎn)組織調(diào)整的關(guān)鍵點(diǎn)
2.1 研討形成生產(chǎn)組織方案
對(duì)可能遇到的情況進(jìn)行辨識(shí)，制定應(yīng)對(duì)措施；同時(shí)利用限產(chǎn)時(shí)機(jī)，驗(yàn)證氣煤配比的可行性。長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間下，仍采用 10~11 min 單爐操作時(shí)間組織生產(chǎn)，通過(guò)安排循環(huán)檢修時(shí)間，以便于車(chē)輛設(shè)備的檢修。同時(shí)，保持循環(huán)時(shí)間內(nèi)車(chē)輛處于低負(fù)荷待機(jī)狀態(tài)，有利于減少電耗。
2.2 科學(xué)合理調(diào)整結(jié)焦時(shí)間，最大限度保護(hù)焦?fàn)t爐體
根據(jù)焦化生產(chǎn)組織特點(diǎn)和規(guī)律，重新規(guī)劃結(jié)焦時(shí)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(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間，至 3 月 7 日8 點(diǎn)，將結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)到 45 h。同時(shí)，在長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間下的生產(chǎn)操作過(guò)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(duì)這一變化，安排停止晾爐操作，規(guī)范爐口清理作業(yè)。在長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間末期進(jìn)行開(kāi)爐蓋操作時(shí)，暫停實(shí)施提前負(fù)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(jī)吸力
先采取逐步降低鼓風(fēng)機(jī)吸力的措施，再根據(jù)煤氣量調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)，并通過(guò)煤氣回流閥門(mén)進(jìn)行穩(wěn)步操作；在結(jié)焦時(shí)間為 45 h 時(shí)，化產(chǎn)回收南區(qū)系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)由 2 臺(tái)減至 1 臺(tái)，且鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)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(shí)，開(kāi)大煤氣回流管道的閥門(mén)，避免煤氣在低負(fù)荷條件下發(fā)生鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備喘振問(wèn)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(duì)三段集氣管吸力值進(jìn)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(jī)開(kāi)機(jī)節(jié)點(diǎn)及初冷器切出 / 投用節(jié)點(diǎn)
制定鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)機(jī)節(jié)點(diǎn)（煤氣量、前導(dǎo)向開(kāi)度、吸力等）及初冷器切出 / 投用節(jié)點(diǎn)，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(shí)間延長(zhǎng)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(shí)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(jì)爐料的運(yùn)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(jí)焦煤配比、試驗(yàn)氣煤”的調(diào)整方案，通過(guò) 6 次調(diào)整完成實(shí)施。利用本次限產(chǎn)時(shí)機(jī)，驗(yàn)證了氣煤質(zhì)量配比的可行性，使得長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間運(yùn)行期間氣煤質(zhì)量配用比例達(dá)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(shí)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(jiàn)表 1）
由表 1 可知：
1）3 月 5 日、6 日，在結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)初期，由 36 h向 45 h 過(guò)渡期間，因焦?fàn)t熱慣性導(dǎo)致?tīng)t溫降幅與計(jì)劃有較大偏差，降幅平緩，實(shí)際爐溫偏高。
2）3 月 13 日—3 月 14 日，因結(jié)焦時(shí)間大幅縮短（45 h 縮短至 35 h），爐溫升溫未達(dá)預(yù)期，造成實(shí)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(shí)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(dòng)。
3.2.2 焦?fàn)t加熱煤氣用量的調(diào)整（見(jiàn)表 2）
由表 2 中實(shí)際的煤氣使用情況分析可知，原計(jì)劃焦?fàn)t煤氣消耗量較為保守，實(shí)際在結(jié)焦時(shí)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(wàn)m3 /h，比原計(jì)劃用量少 1 萬(wàn) m3 /h。原計(jì)劃煉焦熱耗 3.62 GJ/t全焦，實(shí)際煉焦熱耗為 3.30 GJ/t 全焦。長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)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(huì)導(dǎo)致液堿消耗偏高。將進(jìn)蒸氨塔的水量控制在 50~52 m3 /h，當(dāng)液位進(jìn)一步下降時(shí)，蒸氨塔進(jìn)行內(nèi)循環(huán)（共內(nèi)循環(huán) 13 次，累計(jì) 51 h），廢水經(jīng)原料氨水罐后，再次進(jìn)蒸氨塔循環(huán)。
由于內(nèi)循環(huán)時(shí)停止加堿，原料氨水與蒸氨廢水混合后進(jìn)蒸氨塔，容易造成廢水 pH 值的波動(dòng)，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(dá) 55%，輕苯回收率相對(duì)提高。降低生產(chǎn)負(fù)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(yàn)。
4 利用長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間條件，對(duì)焦?fàn)t及配套設(shè)備進(jìn)行維護(hù)
因焦?fàn)t屬于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工藝設(shè)備，加之長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)大高爐對(duì)焦炭質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，焦?fàn)t很難有停產(chǎn)檢修時(shí)機(jī)，利用本次限產(chǎn)時(shí)間，對(duì)焦?fàn)t及配套設(shè)備完成了檢修，進(jìn)一步滿足了生產(chǎn)需求。
舊系統(tǒng)焦罐車(chē)于 2008 年投產(chǎn)后一直連續(xù)使用， 罐體旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)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(shí)機(jī)，組織完成了南臺(tái)罐車(chē)副罐旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)的更換。同時(shí)進(jìn)行機(jī)械及電氣一體化的同步維修，對(duì)日常檢查發(fā)現(xiàn)的設(shè)備隱患進(jìn)行集中處理，保證檢修后罐車(chē)能夠連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用。
限產(chǎn)期間，對(duì)備煤工序中下料不暢的煤罐進(jìn)行了下料短節(jié)更換。通過(guò)清空對(duì)應(yīng)煤罐，更換下料短節(jié)。更換短節(jié)后，消除了給料機(jī)灑煤?jiǎn)栴}。
利用本次限產(chǎn)，處理了一些因缺少停車(chē)時(shí)間難以進(jìn)行的問(wèn)題，如舊系統(tǒng)干熄焦單系統(tǒng)的機(jī)械類(lèi)檢修、鋼絲繩更換、東臺(tái)振篩更換、單系統(tǒng)皮帶檢修、焦?fàn)t磨電軌道等項(xiàng)目，為下步穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。
5 存在的問(wèn)題與改進(jìn)方向
1）焦?fàn)t熱工方面存在問(wèn)題。在此次長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)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(shí)間、高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣摻混量進(jìn)行爐溫控制。在大跨度結(jié)焦時(shí)間調(diào)整的狀態(tài)下，未測(cè)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(dá)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(zhǎng)壽化運(yùn)行。改進(jìn)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(jìn)風(fēng)口尺寸、廢氣水平翻板開(kāi)度、脫硫風(fēng)機(jī)主頻，以此來(lái)保證高爐煤氣壓力不至于過(guò)低而影響爐頭溫度及高向加熱，保障在長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間條件下?tīng)t頭溫度維持正常。同時(shí)，結(jié)焦時(shí)間縮短后，爐溫易不均勻，造成大電流，因此需加強(qiáng)爐溫管控，避免爐溫不均勻造成大電流的發(fā)生。需增加測(cè)炭化室底部壓力監(jiān)測(cè)，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(shí)，結(jié)焦時(shí)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(shí)，第一輪結(jié)焦時(shí)間縮短過(guò)快（從 45 h 直接縮短至 35 h 以內(nèi)），溫度控制難度大，焦炭過(guò)火或生焦的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。第一輪出爐由于爐頭溫度提升緩慢，出爐時(shí)爐頭冒黑煙現(xiàn)象明顯。改進(jìn)方向：為保證焦?fàn)t長(zhǎng)壽化，在限產(chǎn)后恢復(fù)方面需按計(jì)劃進(jìn)行，需與相關(guān)部門(mén)溝通，建議公司內(nèi)部上級(jí)部門(mén)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(zhǎng)結(jié)焦時(shí)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(shí)，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(jìn)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(duì)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(shí)調(diào)整。液堿消耗在限產(chǎn)期間反復(fù)波動(dòng)，需督促各班組及時(shí)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。