石慧峰 刘启文
韶关钢铁集团有限公司 韶关 512123
摘要：介绍了焦炉推焦电流形成原理，分析了推焦大电流产生的原因及危害，并列举了几种造成推焦大电流的影响因素，通过对各因素的探讨和分析，为焦炉的安全稳定生产奠定理论基础。
关键词：推焦电流；推焦大电流的危害；影响因素
1 推焦电流的概念
推焦电流是焦炭生产过程中的一项重要参数，一般指推焦过程中的电流最大值，推焦电流稳定在安全范围内对焦炉安全生产和延长焦炉使用寿命有着重要的意义，推焦过程中要防止推焦电流过大，也既推焦大电流的产生。
2 推焦大电流的产生原因及危害
2.1 推焦电流变化内因
推焦阻力与推焦电流之间存在着一定的线性关系，故可以通过研究阻力的变化来研究推焦电流的变化，研究表明阻力变化是导致电流波动的根本原因[1]。如图1所示：
图1 推焦过程中推焦电流变化示意图
从图1可见，在推焦杆接触到焦饼时起，焦饼逐渐被压缩，压缩量约为焦饼总长度的5%~8%，推焦杆接触到焦饼时受到的瞬时阻力达到最大值，此时推焦电流也达到瞬时最大值，随着焦饼的移动推焦阻力减小，推焦电流也相应减小。
2.2 推焦大电流的危害
推焦大电流的危害主要有三点：
1）对焦炭产量和质量产生影响。出现推焦大电流时往往需要延长结焦时间，造成焦炭过火，同时由于炉门长时间打开，焦炭与空气接触时间长，焦炭产量有所损失，同时也会对相邻的炉室的温度调节产生影响，严重时还会造成推焦困难和炉体损坏。
2）对焦炉温度控制产生影响。当出现出现难推焦时，需要对事故进行处理，此时需对炉温度进行调整，降低炉温，如若维持原有温度，则必然造成两边燃烧室温度比正常值偏高，烧坏砌体。
3）对焦炉炉体产生影响。推焦大电流产生时，焦饼所受阻力变大，焦饼在推焦杆的压迫下，逐渐向炉墙两边挤压，形成的应力对两边炉墙的破坏作用很大，尤其是机侧炉墙承受的侧向载荷更大，可以使炉墙发生变形、破损甚至推到[9]。
3 推焦电流的影响因素
3.1炉墙剥蚀、漏气
造成焦炉难推焦的主要因素是炉墙的剥蚀、漏气，最终导致推焦电流变大，主要原因有三个方面：
（1）温度的变化。装煤、推焦过程中温度的热应力对焦炉炉体有所影响，炉体遭受外界冷气流的影响，炉体出现不同程度的剥蚀、裂缝等损坏，随着时间的推移，损坏程度不断扩大，往往造成砌体的碎裂和炉体墙面的变形；炉墙的串漏会造成炉墙温度不均，一方面影响了炉墙的均匀膨胀，另一方面使焦炭过火或夹生，影响推焦电流。
（2）外力的作用。当轻微的裂纹及剥蚀发生后，生产中的开关炉门及推焦作业所产生的应力，都会促进裂纹及剥蚀的发展，特别是当出现推焦大电流时，促进作用尤为明显。
（3）物化作用。炉砖的主要成分为SiO2，在高温环境下SiO2逐渐与碱性氧化物发生化学反应生成硅酸盐，硅酸盐会逐渐从炉墙上脱落形成剥蚀；此外由于焦炉煤气中含有大量的SO2、SO3等酸性气体，在配合煤水分的作用下对炉体形成腐蚀作用；部分气体发生窜漏也会对烟道、蓄热室的墙体造成腐蚀 [4]。
3.2 焦炉温度控制
焦炉加热温度偏低时，在同样结焦时间条件下，焦炭成熟度偏低，焦碳收缩度不达要求，造成焦饼紧贴炉壁，增大了推焦阻力；温度偏高时，容易造成焦炭过火，焦炭块度小、易散碎，推焦时焦饼散碎填塞收缩缝，造成推焦阻力增加。方亮青[3]等根据数据统计和专家经验得出，当机侧温度高于正常值30 ℃或焦侧温度低于正常温度30 ℃时，就有可能出现难推焦甚至二次焦的情况。
高向加热不均也会对推焦电流产生影响，当焦炉上下部温度差达到100 ℃时就有可能造成难推焦。同时煤料在加热过程中若加热均匀性差，则不同部位煤料产生的膨胀压力不同，炉墙容易因受力不均匀而发生变形，增大推焦阻力，使推焦电流增加。一般温度对推焦电流的影响应为个别炉号，出现大面积推焦电流偏大则应考虑为配煤结构问题。
3.3 炭化室墙面积石墨
煤在高温条件下干馏，煤的大分子基团上连接的烷基侧链首先发生裂解形成小分子的碳氢化合物，在高温条件下，小分子碳氢化合物再次发生热裂解，轻组分的氢气随荒煤气带走，留下重组分游离碳及煤气中的粉尘逐渐沉积在炉顶空间及炉墙上形成石墨。
石墨易沉积在炉砖的缝隙中，在除石墨的过程中炉砖的表面会因摩擦损伤变得更加粗糙，反而更易促进石墨附着生长，石墨沉降在损伤的裂缝及墙面，使炉体不断伸长变形，造成推焦困难。石墨的聚集速度与配合煤的水分含量存在一定的关系，配合煤水分含量越低会使荒煤气带出的细煤粉颗粒越多。
3.4配合煤水分的影响
李强[5]等经过调查发现，焦饼的收缩量随调湿煤水分含量减少而降低，在推焦过程中推焦大电流信号明显增多，如表2所示。
表2 不同配合煤水分下的焦饼收缩量
殷淑英[6]等通过研究发现配合煤水分偏高使配合煤中的水分蒸发，并在碳化室的顶部形成冷凝及再蒸发现象带走大量的热量，使碳化室底部和顶部之间形成一定的温度差，使顶部焦炭不熟或夹生，从而造成推焦大电流。
3.5配煤因素的影响
不同煤种的性质有所差异，这也导致配合煤的粘结性、结焦性、收缩度和膨胀性等有所差异，会对推焦电流产生一定影响。
3.5.1粘结性与膨胀压力
不同煤种煤热解过程中产生的膨胀压力不同，特别是焦、肥煤的含量对膨胀压力影响很大。配合煤的粘结指数偏大，会使炼焦过程中的膨胀压力增加[7，8]，有利于提高焦炭强度，但是焦炭易碎；粘结性过低则焦炭结构疏松，粉焦情况增多，如图2所示：
图4 焦肥煤比例总和与推焦电流关系
蔡爱先[10]等认为入炉煤偏瘦是造成难推焦的主要原因，应适当提高配合煤的挥发分与粘结指数，提高配合煤的收缩度。殷淑英[6]等认为煤料堆密度过大，热解过程中形成的胶质体填充了煤料间的间隙，会导致煤饼在收缩阶段无法收缩，影响推焦。
3.5.3配和煤的细度
细度影响配合煤的结焦性，细度过细，较大颗粒物质会使焦炭均匀性变坏，导致结焦性下降、裂纹增多；细度过高，会使煤的粘结性和堆密度降低，使焦炉装煤操作困难增加。一般炼焦煤中小于3mm粒级量为72%~80%。
综上所述，单种煤的各项指标会对配合煤各项指标产生影响，进而对焦炭质量产生影响，研究配合煤各项性质和配合煤结构对于控制推焦电流有重要意义，表3为与推焦电流相关的焦炭各项指标取值范围。
4 结语
⑴ 通过对推焦阻力变化与推焦电流的变化的探究，表明推焦阻力变化是导致电流波动的根本原因。
⑵ 推焦大电流的危害很大，对焦炭产量和质量、焦炉温度控制及炉体结构的稳定性都会产生影响。
⑵ 对配煤比的改变、配合煤水分含量高低、炉墙结石墨等因素对推焦电流影响规律进行了探讨，发现各因素之间既有单独作用，也有一种因素的产生引发另一种因素的产生，并相互之间发生作用，造成发复杂的连锁反应。
参考文献：
[1]D.Cork. Coke pushing difficult and damage of Coke oven[J]. Coke Making International，1998，11（2）：44-27.
[2]何建忠，申峻. 推焦困难的原因分析及处理措施[J]. 煤炭科学技术，2009，37（3）：120-123.
[3]方亮青，郑明东. 统筹分析在老龄焦炉管理中的应用[J]. 燃料与化工，2005，36（2）：20-22.
[4]何玉秀. 焦炉炉墙损坏机理（摘译）[J]. 燃料与化工，1999，30（2）：91-95.
[5]李强，王水明. 第三代煤调湿技术在生产实践中的应用[J]. 燃料与化工，2014，45（5）：18-20.
[6]殷淑英，霍英东. 邢钢焦炉推焦电流偏大的原因的分析[J]. 河北冶金，2004，（2）：63-64.
[7]蔡爱先，王晓珍. 捣鼓焦炉推焦困难原因分析及处理[J]. 河北冶金，2014，（3）：45-47.
[8]卡门?巴瑞欧卡纳尔，徐振刚. 膨胀压力形成机理的实验室研究[J]. 煤质技术，2001，（1）：39-43.
[9]姚激. 论型煤配比的合理选择对配型煤炼焦效果的意义[J]. 安徽冶金科技职业技术学院学报，2005，15（1）：78-79.
[10]魏宝忠，赵洪荣. 不同配煤比和堆密度对焦炭界面结合强度影响的实验研究[J]. 煤化工，2014，42（2）：36-39.
论文作者:石慧峰,刘启文
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/7
标签：电流论文; 焦炉论文; 焦炭论文; 温度论文; 阻力论文; 过程中论文; 结焦论文; 《防护工程》2018年第9期论文;