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焦炉诊断步骤 状况和解决方案

1、焦炉衰老的标志
焦炉从投产到停炉大修，是个逐渐衰老过程。焦炉衰老包含着正常衰老和意外损伤。正常衰老是与生产有直接相关联的、必然的、缓慢的过程。而意外损伤是与生产无直接关联的，可避免突发的、加速焦炉衰老的过程。
焦炉衰老主要表现以下五个方面：
（1）炉体伸长量增加。
（2）炭化室墙面损坏加剧。
（3）加热系统调节困难。
（4）荒煤气泄漏，烟囱冒黑烟，环境污染严重。
（5）维修成本增加。
焦炉哀老的五个标志，其本质是炉体损坏。诊断就是要掌握焦炉变化脉搏，判断焦炉损坏的程度，找出原因，采取有效措施，延缓衰老速度，达到延长焦炉使用年限。

2、诊断目的
（1）评价操作，管理水平及炉况。
(2）确定焦炉最佳结焦时间。
（3）预测焦炉剩余炉龄。
（4）其他。

3、炉体损坏症状与原因
3.1 炉体伸长
炉体伸长量是焦炉衰老的主要指标。
3.1.1 炉体伸长的本质
炉体伸长包含着安全伸长和不安全伸长。所谓安全伸长是在烘炉和生产中，硅砖的热膨胀与晶形转化所产生的膨胀量之和。其总量为设计炉长的约2.2%，它与硅砖烧制程度有关。硅砖的晶形转化在投产十年后才基本结束。
由裂缝构成的伸长为不安全伸长，根据经验当总伸长量达到设计炉长的约3.0%时，由于裂缝条数与宽度增大，使炉体总强度削弱、漏气、倒炉头等症状加剧，使该焦炉再继续生产已十分困难，需要中修或大修。对国内已大修的焦炉统计，基本上在这范围内。
3.1.2 产生炉体伸长原因
(1) 烘炉时硅砖热膨胀及其晶形转化产生体积膨胀。
(2) 装煤时，炭化室墙面急剧冷却而产生收缩，形成空缝或产生新的裂缝，这些缝隙在结焦初期被石墨填充，然后随着炉温升高砖体膨胀，此时缝隙已被石墨填充，砌体只能向两端延伸，这样周而复始，炉体就年年增加。
(3) 交替使用不同加热煤气，因不同煤气燃烧速度不同，火焰长短不同，高温区不同，造成炉体上下部位温度变化，互相牵制，加速炉体伸长。如频繁更换加热煤气，就会加速炉体伸长。
(4) 由于护炉设备失去保护性压力，如炉柱曲度过大，横拉条变细或断裂，弹簧负荷过小或永久变形等等，在外力作用下 炉体加速伸长。
3.1.3 炉体伸长特点
(1) 上横铁伸长量大于下横铁伸长量。
　烘炉中一般是下横铁处膨胀量大于上横铁处，在烘炉后期由于炉内正压较大，在热气流作用下，上部膨胀量会超过下部膨胀量。投产后高温区虽在下部，加之焦饼与炭化室下部及底部在推焦过程中摩擦力影响，理应下部伸长量大于上部伸长量，但实际情况却相反，其原因：
ⅰ.上部横拉条管理与保养不妥，松放量过大，拉条烧细等原因。
ⅱ.上部弹簧失效，上下弹簧负荷比控制不当(按1.4～1.5倍为宜)，下部弹簧长期不放。
ⅲ.炉顶部位是由粘土砖砌成，燃烧室由硅砖砌成，两者膨胀率差异，在温度变化下，因膨胀和收缩性不同引起互相牵拉，造成上横铁处伸长量较大。
(2)焦侧伸长量大于机侧。
3.2 漏气率
炭化室墙面空缝、裂缝存在必然会引起荒煤气泄漏，所以在诊断时要测定全炉荒煤气漏气率，来衡量炉体内荒煤气泄漏程度。由于当前所采用取样工具、化验仪器均较简陋，分析误差较大。加之漏气率与炭化室所处结焦状态，集气管压力等诸多因素有关，测定结果重复性较差。因此用漏气率来衡量炉体严密性时，只能是一个相对概念。
如漏气率<3%时，说明炉体严密性是良好的。
4～6%时，说明炉体有轻微漏气。
>7%时，说明炉体严密性较差，烟囱开始冒黑烟。
漏气率大烟囱必然冒黑烟，反之烟囱冒黑烟，不一定漏气率就大，因调温操作不当，空气量与煤气量分配不协调也要冒黑烟。
3.3 机械力对炉体损坏
机械力对炉体损坏的症状：墙面变形，位移、倾斜、磨损、沟痕、裂缝、剥蚀等。
3.3.1 难推焦与扒焦给炉体带来损坏是严重的，产生难推焦原因：
(1)入炉煤已变质，煤种不清等将造成大面积难推。
防止办法：正确管理煤场，合理使用配煤比，特别对小煤窑来煤要分清煤种。
<2)平装煤操作不当：装煤过满，平煤后又补装煤或扫入炉顶余煤，造成装煤孔堵塞。机侧明显缺角，使推焦杆达不到所需推力。以上这些都是违规操作。
(3)加热制度不正常或不执行正常推焦计划，造成焦炭过熟或过生。
(4)日常热修工作不及时，当墙面出现变形、剥蚀、麻面没有及时处理，造成推焦阻力增加。尤其是剥蚀深度已超过煤料收缩值时不仅增加了推焦阻力，而且会加速炉体损坏。
(5)炭化室墙面石墨过多，特别是局部区域挂石墨，这在推焦过程中将导致砖墙裂缝或掉砖，或变形。
(6)炉框变窄，造成难推焦。焦侧炉框因红焦一次次通过，温度波动大易造成炉框变窄。
3.3.2 设备处于不良工作状态
(1)使用弯曲推焦杆或平煤杆，将会造成墙面磨损，沟痕，变形等缺陷。
(2)轨面不平，焦炉不均匀下沉均会加速墙面磨损，沟痕，变形等缺陷。
3.4 墙面温度急剧波动，引起墙面裂缝与剥蚀
炉头部位处于最恶劣环境，温度波动幅度大，而且变化频率高，所以炉头裂缝与剥蚀均较严重，尤其是炉肩剥蚀，都出现较早(与保护板接触散热快，温降大)。
小炉门散热大，平煤时带入冷空气等原因，在该部位墙面容易造成剥蚀。
为了减轻炉头部位温度波动所带来影响，在“焦炉技术管理规程”中对打开炉门时间有限制，规定自开炉门到关炉门的敞开时间，不应超过7分钟，补炉时也不宜超过10分钟，敞开炉门时间越长，冷空气侵蚀时间越长，裂缝与剥蚀越严重。
为防止因打开炉门及装煤，使炉头墙面温度下降过多，对炉头火道温度也有要求。一般不应低于1100℃，当大幅度延长结焦时间时，应保持在950℃以上。因炉头温度过低使：
① 炉头部位的焦炭不能按时成熟，易造成推焦困难。
② 造成装煤后，炉头墙面温度降到晶形转化点以下。
一般来说焦炉投产：5年后，将有20%炉头会出现细小裂纹和轻微剥蚀。10年后约40%炉头出现短裂纹，剥蚀面略有加大，15年后约有80%炉头形成直裂缝和剥蚀。
当炉头出现二条直裂缝时，开始出现倒炉头。
3.5 炭化室负压操作，或尾焦扔入炉内造成墙面结渣和烧熔
因负压操作，在结焦末期空气吸入炭化室内，使焦炭燃烧产生局部高温，使灰份与硅砖熔融形成麻面，剥蚀或烧熔。
负压操作加装煤不满和氨水喷洒不足，极易造成荒煤气导出系统堵塞，甚至被迫停产，这将给炉体带来更大损伤。
炉头焦扔入炉内，使该区域产生局部高温，促使墙面结渣和烧熔。
3.6加热系统高温事故，造成烧熔、结渣、堵塞等
这类事故多般是突发性的，常在以下情况发生：
（1）临时延长或缩短结焦时间，煤气量与空气量调节不当或没有调节，又不及时测量温度或检查燃烧情况。
(2)开工后未及时进行炉温调节，而快速缩短结焦时间，容易出现炉温不均匀甚至发生高低温号。
(3)炉体老化，墙面、隔墙、砖煤气道等部位的裂缝，位移造成煤气窜漏，进一步烧坏炉体。
(4)不按规律组织生产。
i. 强化生产，造成空气量不足，斜道下火，烟囱冒黑烟。
ⅱ.延长结焦时间，石墨烧掉，漏气率增大。
上述两种情况均能造成斜道烧熔、格子砖烧熔、炭化室墙面下沉。
(5)偶然因素，如烧咀破裂，喷咀遗漏等。
边燃烧室更容易发生高温事故，因边燃烧室的热负荷只有中部的75%。

4、护炉设备作用与管理
焦炉正常生产基本条件是炉体有良好的严密性和足够强度。它是靠护炉设备来保证。当扩炉设备损坏后，炉头裂缝开始变宽，砖缝拉开。当砌体开裂后便割断了保护性压力向内部砌体传递，使内部砌体失去保护而损坏。所以扩炉设备对炉体施加的压力，应该是不间断的，有效的作用在炉肩上。炉体在生产中受到温度热应力和机械力的作用而产生裂缝，但在扩炉设备的压力作用下、砌体严密性和强度仍能得到保证。国内凡夭折的焦炉无一例外的首先是护炉设备损坏，可见扩炉设备对焦炉正常使用重要。
4.1 炉柱
炉柱是保护炉体的主要设备。保护板给炉体压力来自于炉柱，炉柱将保护性压力分配到沿焦炉高向的各个区域中，总压力可按每米2～2.5吨计算，燃烧室部位可按每米2.3～2.5吨计算，蓄热室部位可按每米2～2.2吨计算。
为使炉柱对砌体保护性压力有效运行，必须使炉柱内应力保持在弹性范围内。炉柱曲度就是检查其运行状态，设计时按25mm考虑，超时25mm时炉柱已超过了设计弹性范围，在生产中炉柱曲度保持在20～30mm为宜。
曲度超过50mm时已超过弹性极限，内部结构已受到损害需要进行处理如矫直，补强，更换。
在正常生产条件下，炉柱曲度随着炉体伸长而增加，但年最大增长值应≤2mm。
当增长值大于2mm，表示炉柱可能受到意外损伤。
当曲度变小时，说明炉体各部位保护性压力在减少。
4.2纵拉条
纵拉条是用来拉紧抵抗墙，使炉顶区、斜道区、蓄热室中心隔墙滑动缝能有效滑动，防止炉端炭化室倾斜，但只能在安装大弹簧后才能正常发挥作用。每根拉条应保持在20～25T拉力。
在生产中用测量抵抗墙垂直偏斜量及弹簧实际负荷来评价，监督纵拉条的工作状态与作用。
实践证明纵拉条拆除两年后，抵抗墙将向外倾斜7mm。
4.3 横拉条
横拉条是用来紧固炉柱，使炉柱给炉体以保护性压力。由于上部拉条工作环境恶劣(雨水、氨水、高温等)上部拉条容易腐蚀和拉细，使保护炉体的力量减弱甚至消失，造成炉体损坏。为保证拉条的作用有效运行，在“焦炉技术管理规程”中规定，当拉条直径小于设计直径的75%时要及时补强，细至设计直径的65%时应更换，因这时所能承受的拉力已接近允许最大拉力。
拉条损坏的原因：
(1) 焦炉废气及荒煤气中的硫化物对拉条表面金属的锈蚀。当锈蚀表面达到3～5mm时，拉条强度降低15%～25%。
(2) 因炉顶区砌体松散，上升管根及装煤孔处的裂缝造成荒煤气窜漏，而烧坏拉条。
(3) 因长期高温下钢材内部晶体变化，强度减低。
（4) 装煤孔处堆积余煤而燃烧，使拉条温度升高。
4.4 弹簧
弹簧在焦炉上使用7～8年后，会产生一定的残余变形，出现名义负荷加大，实际负荷变小。自由高度缩短，若仅产生<5mm的残余变形，对炉体不会带来太大危害。
(1) 在测量中，如负荷始终偏大，松放量也偏大时，可能已产生残余变形，需要卸下进行检查。
(2) 对小弹簧要定期调整，使炉体受到均匀压力。
(3) 生产中往往下部弹簧不松放这是错误的。因只松放上部弹簧，会造成炉柱随着炉体膨胀而外倾斜，从而减少了炉柱上部对炉体的保护力，使炉体伸长量加快。

5、诊断意见
根据焦炉诊断的目的与要求，提出针对性意见，将常遇到几种情况为例说明。
5.1评价操作，管理水平及炉况
应以“焦炉技术管理规程”为依据进行全面评述，如炉体与设备现状，各项技术经济指标优劣，规程执行情况等等。亦可按“焦炉等级标准”予以评级。
5.2焦炉剩余炉龄预测
5.2.1用炉体伸长量末估算剩余炉龄
用炉体伸长量作为剩余炉龄预测基数，当总伸长量达到设计炉长约3.0%，该时生产已很困难，各项技术经济指标将下降，生产成本会增加，操作环境变得恶劣等。但焦炉停炉大修期限还应综合考虑。
剩余炉龄期内焦炉年伸长量可按<0.035%或诊断时年伸长量来计算。
炉体伸长量指上横铁部位和下横铁部位平均值。
5.2.2有下列情况，应酌情削减剩余炉龄
(1)当上横铁部位伸长量比下横铁部位伸长量，40mm时。
(2)当炉头同一个火道有两条以上裂缝，且宽度>lOmm。
(3)当中部墙面也出现较多裂缝。
(4)较多墙面出现大面积剥蚀，其深度己超过20mmo
(5)同号燃烧室中有2个以上不工作火道者
(6)部分扩炉设备已损坏，如曲度>50mm，弹簧失去弹性，横拉条直径已腐蚀至设计直径75%等，上述损坏率在>3%以上，而且短期内又无法改变。
(7)焦炉冒烟、冒火严重，全炉漏气率>10%。
(8)各工艺管道，跑、冒、滴、漏严重。
5.2.3有下列情况，可酌情增加炉龄
(1)严格执行技术管理规程和岗位操作规程。
(2)结焦时间，配煤比等稳定，五大系数良好。
(3)集气管压力合理且稳定，炉门不冒烟，冒火，烟囱不冒黑烟。
(4)焦炉加热系统阻力较小，调节设备灵活可靠，严密，耗热量低。
(5)护炉设备状态良好。
(6)热修措施得力，效果良好。
(7)推焦阻力小，无难推焦或二次焦。
5.3最佳结焦时间确定
（1）炉体与设备状态均良好，其最佳结焦时间即设计结焦时间，这时生产顺行，技术经济指标良好，能耗低，产品质量优。
（2）随着焦炉使用年限增加，烟囱与烟道裂缝出现，其吸力下降，最佳结焦时间应由烟囱最大实际吸力来确定。
(3)连续2个不工作火道的燃烧室占全炉10%以上，必须延长结焦时间，其生产能力可按下降5～15%考虑。
（4)墙面变形，腐蚀，错台等原因造成推焦电流增大，难推焦次数增多，应延长结焦时间。
(5)当护炉设备状态不良，炉门冒烟着火，应适量延长结焦时间。
(6)对于已中修后的焦炉生产能力可按下降5-20%考虑。
(7)砖煤气道窜漏(特别是横砖煤气道)，斜道，蓄热室下火；立火道出现高低温号；横墙温度不稳定，应适当延长结焦时间。
5.4老焦炉能否可使用高炉煤气
焦炉能否使用高炉煤气应由外部与自身条件来决定。
外部必需具备条件：
(i)气源与热值稳定；
(ⅱ)高炉气中含尘量<15mg／m3
焦炉自身条件可按下列几条来判定 ’
(1) 高炉煤气加热时，烟囱吸力约为焦炉煤气加热时的2倍，所以要根据烟囱最大吸力未判断能否使用高炉气。
(2)斜道烧坏或堵塞占全炉火道>5%时，不宜用高炉煤气。
(3)蓄热室主墙漏气率≥8%，不宜用高炉煤气。
(4)煤气蓄热室任何部位吸力必须>5pa否则不宜用。
加热煤气调节设备损坏，调节不灵，管道腐蚀严重，不宜用。
5.5对焦炉设备基本要求
(1)炉柱曲度应保持在20～30毫米，年增加不应超过2mm。
(2)纵拉条不应有腐蚀，弯曲，弹簧应保持规定值，抵抗墙垂直偏斜量无明显增加。
(3)横拉条直径应大于设计直径75%，否则应补强，当小于65%时需更换，两端丝扣完整无损。大弹簧负荷应保持规定值，残余变形不超过5mm。
(4)炉框，保护板虽有变形，但不影响推焦，仍属正常，若有裂缝而不冒烟(无焦油痕迹)，不必更换。
(5)各工艺管道不堵塞，不腐蚀，不泄漏。
(6)煤气系统，废气系统，交换系统，运行正常，各翻板，闸门灵活，有效。
(7)测量，计量仪表开工率100%，灵敏，准确。
(8)“四车一机”完好率在95%以上。
不符合上述要求在诊断报告中应指出其存在缺陷程度、原因和补救措施。
5.6焦炉冒烟程度描述
炉门不准有冒火情况，更不允许用泼水消火，这是违规操作，但允许用煤泥来消烟，对于不用任何消烟手段而不冒烟，说明炉框与炉门刀边接触严密，修理及时，三班操作认真，在报告中应予以肯定。
对于炉门冒烟程度可划分为以下几个等级
(1)烟气为清白略带黄色而冒烟率不超过3%为轻度。
(2)烟气为淡黄色，冒烟率3～8%为较重度。
(3)烟气为黄色，冒烟率8～12%为重度。
(4)烟气为深黄色，冒烟率大于12%为严重。