干熄焦余热锅炉运行中温度控制不稳定的原因分析

在钢铁行业推进绿色低碳转型的背景下，干熄焦技术凭借其高效回收红焦显热的特性，成为实现节能减排的关键路径。作为干熄焦系统能量转换的核心设备，余热锅炉的温度控制精度直接关联蒸汽品质、发电效率及设备安全运行。据行业调研数据显示，约 65% 的干熄焦装置存在不同程度的温度波动问题，部分企业因温度失控导致蒸汽参数偏离标准值达 15%，不仅造成能源浪费，还显著增加设备检修频次与维护成本。因此，深入探究温度控制不稳定的根源，对提升干熄焦系统运行效能具有重要的现实意义。

二、工艺流程因素

（一）焦炭性质动态变化的影响

焦炭粒度分布、水分含量及挥发分比例的波动，直接干扰干熄炉内的传热传质过程。以粒度差异为例，当＞40mm 焦炭占比超过 30% 时，干熄炉内会形成 “气流通道效应”，导致局部气体流速激增 2 - 3 倍，对应区域换热效率下降 18% - 22%，引发余热锅炉入口温度骤升。某大型焦化厂因入炉焦炭水分从 5% 突增至 8%，致使循环气体温度在 2 小时内下降 35℃，严重影响蒸汽产量稳定性。此外，挥发分含量每波动 1%，干熄炉内化学反应热变化可达 8 - 12kJ/kg，进而显著改变循环气体温度曲线。

（二）循环气体流量失衡机制

循环气体流量的动态平衡是维持温度稳定的关键。实际运行中，排焦量与气体流量的匹配失调是常见问题。当排焦速度从额定值 80t/h 提升至 100t/h 时，若循环气体流量未同步增加 20% - 25%，将导致红焦冷却不充分，使余热锅炉入口温度升高 40 - 60℃。设备层面，循环风机的运行状态直接影响气体流量稳定性。某企业因风机叶片磨损量达原始厚度的 25%，导致风压下降 12%，造成余热锅炉出口温度波动幅度超过 ±25℃。

（三）干熄炉料位控制偏差

干熄炉料位高度需严格控制在工艺要求的 65% - 75% 区间。当料位低于 60% 时，红焦与循环气体接触时间缩短至标准值的 70%，换热效率下降约 30%，引发气体温度异常升高；而料位高于 80% 时，气体通道受阻，易形成局部低温区，导致循环气体温度分布不均。某焦化项目因料位控制系统故障，在 1 周内出现 5 次料位超限波动，致使余热锅炉出口温度标准差增大至 18℃，严重影响蒸汽品质。

三、设备运行因素

（一）受热面结垢积灰效应

长期运行过程中，余热锅炉受热面的积灰结垢问题不容忽视。研究表明，当积灰厚度达到 1mm 时，传热系数下降约 40%；而水垢层每增加 0.5mm，锅炉热效率降低 3 - 5%。某干熄焦装置因未定期清理受热面，运行 6 个月后积灰厚度达 3mm，导致过热器出口温度较设计值升高 50℃，同时引发过热器管壁超温报警。此外，结垢积灰还会破坏锅炉水循环动力，造成局部换热恶化，加剧温度控制难度。

（二）系统泄漏引发的热失衡

设备泄漏会显著改变系统热平衡状态。干熄炉炉体泄漏时，每渗入 100m³/h 冷空气，将消耗红焦显热约 120kW，导致循环气体温度下降 8 - 10℃。管道泄漏则会造成气体流量损失，某企业因循环气体管道焊缝泄漏，气体流量损失达 15%，致使余热锅炉入口温度波动幅度增加至 ±30℃。锅炉本体泄漏会导致工质流失，破坏汽水循环平衡，进一步干扰温度稳定控制。

（三）测控系统失效风险

温度测量与控制系统的可靠性直接决定控制精度。当热电偶发生氧化劣化时，测量误差可达 ±5℃；而信号传输电缆老化导致的信号衰减，可能使实际温度与显示值偏差超过 10℃。某焦化厂因温度控制器 PID 参数设置不当，在温度调节过程中出现超调量达 20% 的剧烈波动，严重影响系统稳定性。执行机构故障（如调节阀卡涩）会导致控制指令延迟，使温度调节滞后时间延长至 5 - 8 分钟。

四、操作管理因素

（一）人员技能短板影响

操作人员的专业水平直接关系温度控制效果。某企业调研显示，约 40% 的操作人员无法准确识别焦炭挥发分变化对温度的影响规律，在实际操作中出现误调循环气体流量的情况。部分操作人员对 DCS 系统的高级控制功能（如串级控制、前馈控制）掌握不足，导致温度调节响应时间延长至 15 - 20 分钟，远高于标准值的 5 - 8 分钟。此外，操作习惯差异也会造成控制效果波动，如频繁大幅度调节阀门，易引发温度振荡。

（二）参数调节滞后问题

运行参数的动态匹配是维持温度稳定的关键。当环境温度从 20℃骤降至 0℃时，若未及时调整锅炉补水流量（需降低 10 - 15%），将导致省煤器出口水温下降，进而影响蒸汽温度稳定性。在生产负荷切换过程中，某企业因未提前优化排焦量与气体流量的匹配关系，致使余热锅炉出口温度在 30 分钟内波动达 ±40℃。参数调整滞后不仅造成温度波动，还会增加设备热应力，缩短使用寿命。

（三）设备维护管理缺陷

不完善的设备维护制度是温度波动的潜在诱因。某企业因未定期清理循环风机入口过滤器，导致滤网堵塞率达 70%，风机流量下降 18%，引起余热锅炉温度异常升高。对于温度传感器的校准周期过长（超过 6 个月），会使测量误差逐渐累积，导致控制失效。缺乏系统性的设备健康评估机制，使得设备隐患无法及时发现，某焦化厂因未及时处理过热器管壁减薄问题，引发爆管事故，造成温度控制完全失控。

干熄焦余热锅炉温度控制不稳定是工艺、设备、管理等多因素耦合作用的结果。工艺流程方面，焦炭物性波动、气体流量失衡、料位控制偏差直接影响热交换效率；设备运行层面，受热面结垢、系统泄漏及测控失效构成主要风险源；操作管理环节，人员技能不足、参数调节滞后、维护不到位加剧了温度波动程度。为实现稳定控制，需构建 “工艺优化 - 设备升级 - 智能管控” 三位一体的解决方案，通过精细化操作、智能化监测及预防性维护，全面提升干熄焦系统运行稳定性与能源利用效率。