摘要：随着科技水平的不断进步，本文针对螺纹钢在煤气加热轧制过程中存在烧损率较高现象，通过现场调查分析和试验研究，提出了监控煤气成分和热值、优化加热工艺和提高关键设备管理等技术措施。结果表明：采取一系列的改进措施后，目前螺纹钢在加热轧制过程中烧损率由最初的1.2%降低到1.09%，具有良好的经济效益。
关键词：螺纹钢;轧制;烧损率
引言
某公司焦化厂目前拥有2套与2×63孔6m焦炉配套的155t/h干熄焦装置，实际处理能力143.6t/h。干熄焦装置产生蒸汽87.5t/h(额定)、81.1t/h(实际)，温度为540℃，压力为9.5MPa(锅炉出口调节阀后压力)，用于发电。干熄焦项目建成投产后，采用高温高压余热锅炉，发电153×106kWh/a，并产低压蒸汽20.7万t/a。设计产焦粉2.38万t/a，烧损率为0.9%，而焦粉产率及焦炭烧损率的实际值均大于设计值。本文对焦炭烧损率的标定进行了简单介绍，探讨了影响焦炭烧损率的因素，在保证干熄焦蒸汽产量的前提下有效控制焦炭烧损率。
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1关于干熄炉焦炭的烧损
在干熄焦过程中，1000℃的红焦从干熄炉顶部装入，130℃的低温惰性循环气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭(低于200℃)从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。
1.1循环气体成分控制
在生产过程中为保证循环气体中可燃成分在安全控制范围内和补充循环气体的损失量，通过空气导入装置将空气导入干熄炉内环形烟道，烧掉循环气体中的H2、CO和炉内的部分焦粉，燃烧主要发生在环形烟道、一次除尘入口、锅炉入口等处，生成的产物主要是CO2。当导入空气量大，则循环气体中可燃成分含量低，焦粉烧损量就大，即焦炭烧损率高，反之亦然。为保证安全生产，循环气体中CO2含量要求控制在10%～15%，空气导入量越多，产生的CO2含量越高。CO2与焦炭在高温下会发生反应。当干熄炉内温度达到730℃以上时，CO2就会与炽热的焦炭发生碳熔反应，而干熄炉内红焦由1050℃冷却到170℃，红焦降温冷却过程必然经过此碳熔反应阶段燃烧部分焦炭。
1.2预存段压力的控制
生产中通过控制干熄炉预存段压力调节阀开度来调整预存段压力。预存段压力为负值且超出控制范围，会造成装焦开启炉盖时外界空气大量吸入干熄炉内烧损焦炭;而预存段压力控制为正但超出控制范围，会在开启炉盖装焦时炉内气体冒出，对大气产生污染。因此，为保持循环系统压力的稳定，干熄炉预存段压力的理想控制值为0Pa，但这很难做到。实际生产中为便于调节和防止烟尘逸散污染环境，要求将预存段压力值控制在±50Pa的范围内，不会发生干熄炉内烧损焦炭的情况。但预存段压力值在正值区间时，在装焦过程中仍有烟尘外溢。为防止发生环境污染，八钢焦化将预存段压力值控制在-100～0Pa，现场观察对炉内焦炭烧损影响不大。分析认为，在循环气体可燃成分控制过程中，空气的导入量和循环气体成分中CO2含量是影响焦炭烧损的重要因素。因此将控制循环气体成分作为降低焦炭烧损的主要方向。
1.3干熄焦焦炭烧损率的影响因素
焦炭烧损量=块焦烧损量+粉焦烧损量，块焦烧损量为预存区、斜道区和冷却区发生的块焦烧损，粉焦烧损量为在环形风道、一次除尘器和锅炉高温段发生的粉焦烧损。从整个循环气体流向看，直接导入的空气进不到干熄炉内的斜道区、预存区和冷却区，将导入空气中的氧气在环形风道和一次除尘器中进行充分燃烧，不会导致块焦的直接烧损，导致斜道区、预存区和冷却区焦炭烧损的是从循环系统低温负压段吸入的少量空气和水分，以及H2、CO2和C发生的还原性反应。
2改进措施
2.1安装煤气检测仪
在煤气混合站出口安装煤气检测仪，通过不定时检测煤气成分，然后通过电脑计算出热值，并及时反馈给煤气操作工对煤气流量和鼓风量进行调节，确保煤气充分燃烧，减少煤气中的氧化气氛对钢坯的烧损氧化。
2.2轧制温度工艺的优化
根据生产过程中加热温度、加热时间对钢坯烧损的影响研究结果，确定了新的钢坯加热工艺制度如下：加热一段的温度控制在950-1150℃之间，加热二段的温度控制在1050-1150℃，均热段温度控制在了1080℃左右。钢坯出炉温度较改进前降低了50℃，不仅有利于降低吨钢燃气消化，减少氧化烧损钢坯，而且不影响钢坯正常轧制。
2.3增加循环气体系统气密性
增加气密性可以减少负压段漏入空气，也可以防止正压段漏出循环气体。负压段特别是低温段的泄漏易导致吸入空气(高温段≥600℃时会直接燃烧焦粉)，从而造成进入干熄炉的低温循环气体中含有氧气，增加焦炭在冷却区和斜道区的烧损量。对此可加强干熄焦循环系统负压段和一次除尘器下部4个锥斗的密封处理，避免吸入大量空气。一次除尘水冷套管在排灰过程中，法兰连接处由于热胀冷缩经常会出现松动，大量空气从此处漏入干熄焦循环系统，造成焦炭烧损。另外叉型溜槽处也经常出现漏气。采用水泥及高温密封胶对其进行处理取得了良好效果，平时还要对循环气体负压区低温段加强点检巡检力度，发现漏气及时处理。
2.4适当减少空气导入量
空气导入量是根据循环气体中的可燃组分CO和H2调控的，而循环气体中的CO和H2又和焦炭的成熟度密切相关。根据现场操作经验，冒黑烟的红焦装入干熄炉后CO和H2增加迅速，不得已就需要加大空气导入量。保证红焦的成熟度可降低CO和H2的浓度，从而减少空气导入量。空气导入量的多少以循环气体降到安全浓度以下为标准，实际生产中CO浓度一般控制在4%～5%，通过焦炉调火系统严格控制焦炭成熟，不能过火也不能产生生焦。
2.5对关键设备的控制措施
为了保证关键设备在轧制过程中能够正常运行，降低故障率，我们根据现场实际情况制定了以下措施：(1)开机前重点对鼓风机和引风机的性能进行了校核，对易损的部件做好备品储存，出现故障能够及时更换。此举保证了鼓风机和引风机的作业率，使之正常运行率达到了100%，也确保了烟气余热的充分利用，在降低吨钢单耗的同时降低了氧化烧损率。(2)针对轧线主体设备故障频繁的情况，采取处理故障时对钢坯进行保守加热，对加热温度进行适当调整，减少钢坯急升温、急降温的次数，有效控制了钢坯的加热时间，降低了氧化烧损率。同时要求故障处理人员及时准确了解和处理故障，缩短故障处理时间。
结语
干熄炉系统的焦炭烧损在生产过程中不可避免，可通过向干熄炉内充入适量的氮气来控制循环气体中可燃性成分含量，保持干熄炉系统的严密性，以及稳定预存段压力等手段来降低焦炭烧损率。另外，干熄炉系统的焦炭烧损主要源于空气的导入，燃烧大部分在烟道和干熄炉出口发生，烧损的只是循环气体中的焦粉，而这部分烧损可以提高锅炉的热效率，提高蒸汽产量和增加发电量。因此，今后还需要进一步探索焦炭烧损和蒸汽发生量之间合适的比例关系，提高焦炉的经济效益。——论文作者：高健
