5.5m捣固焦炉的优势

5.5米捣固型炼焦炉的优势
自上世纪80年代末我国发展捣固炼焦技术以来，由于该项技术能提高焦炭的冷态强度和反应后强度,增加30%焦炉生产率,大幅度降低焦炭生产成本,增加企业利润。

特别是采用捣固工艺技术可以节省不可再生的优质焦煤资源，是焦化行业发展的主要方向。

焦炉大型化是上世纪70年代以来世界炼焦技术发展的总趋势。

三十多年来顶装煤焦炉炭化室的高度已由4.0m增高至8.0m，炭化室的宽度由407mm增至600mm以上，单孔容积已由20m3增大到90m3以上。

焦炉超大型化能带来生产效率高，节省能源，万吨规模占地面积小，焦炭质量好，其环境污染总量减小，年产万吨焦炭投资低的综合效益。

一.焦炉炉体的基本结构
ZHJL 5552D型焦炉是双联火道，废气循环，下喷，复热式大型捣固焦炉。

1 炉体的主要尺寸（冷态）及工艺技术参数：
炭化室全长：15980mm，有效长：15140mm，
炭化室全高：5500mm，有效高：5200mm，
炭化室平均宽：520mm，锥度：20mm，
捣固煤饼尺寸：L×B×H=15000×470×5200mm，
精煤堆比重（干）1.0t/ m3，煤饼重量：36.66t ，
焦炉周转时间：23h，
炭化室中心距：1350mm，立火道中心距480mm，立火道个数32，
炉顶厚度：1200~1250mm，
炭化室炉墙厚度：90mm，立火道隔墙厚度：151mm，
斜道部分高度：825mm，
蓄热室高度：3700mm，宽度：415mm，主墙厚：290mm，单墙厚：230mm
蓄热室格子砖高度：2750mm，层数：22。

2 焦炉各部位构成
2.1 焦炉基础砌砖：
焦炉基础砌砖共四层，总厚度为240mm。

采用强度大、隔热效率高的漂珠砖和高强隔热砖砌筑。

降低了焦炉顶板的温度，改善了操作环境，减少了热量损失。

2.2 蓄热室
蓄热室高度3700mm，主墙为37层砌筑。

小烟道截面为273×650mm，底部设有清扫孔。

采用扩散式箅子砖，每侧分7段。

蓄热室主墙采用三条沟舌，单墙采用一条沟舌。

蓄热室采用有单、主墙复热式结构砌筑比单蓄热室结构承载的强度要好。

封墙厚399mm，墙内设计有30mm厚硅酸钙隔热板新型高效保温材料，外封墙设计70mm厚的隔热和密封效果好的硅酸盐抹面，减少了热损失，改善了焦炉操作环境。

采用12孔格子砖，每块格子砖的蓄热面积为０.43107m2，水力直径为0.0273m。

2.3 斜道区
斜道区部分总高825mm，共计8层。

在斜道一层和二层部位设蓄热室测温孔。

长短斜道的倾角均大于30°。

炉头斜道出口断面比中部要大50%。

2.4 炭化室——燃烧室
炭化室墙厚90mm，采用“宝塔”形结构和残余石英含量低的优质硅砖砌筑。

比原4.3m焦炉有重大改进的是在立火道隔墙上采用了带有沟舌的异型砖砌筑。

在循环孔和跨越孔周围采用了带有沟舌结构的硅砖砌筑，大大增强了燃烧室的结构强度和炉墙的整体性，防止砖体松动和掉砖。

机焦两侧炉头火道断面为中间火道断面的85%，解决了炉头火道温度较低的问题，使炭化室内焦饼温度得以均匀。

焦炉加热水平为800mm，可使焦饼上下同时成熟，减少炉顶空间石墨生成。

燃烧室采用废气循环和加高焦炉煤气灯头的结构，保证了用焦炉煤气加热时炭化室高向加热的均匀性。

此外，因设计有废气循环可以降低废气中的氮氧化物含量，减少了对大气的污染；而当焦炉延长结焦时间操作时，由于用焦炉煤气加热采用了高灯头，因此不会造成短路现象出现。

燃烧室盖顶大砖采取在一对火道内设拱顶的结构，使上面的负荷归集在立火道隔墙上，可以承受住炉顶导烟车的机械震动而不易损坏。

2.5 炉顶
炉顶区总高度为1200—1250 mm，从焦炉中心至机、焦两侧各有50mm的坡度，便于雨水排除。

炭化室盖顶砖采用硅砖可大大减少因砖的材质问题而产生的裂纹、断裂。

采用强度大，隔热效率高的漂珠砖和高强隔热砖代替传统焦炉采用红机砖和普通隔热砖，可减少炉顶散热、变形，同时也方便了焦炉砌筑。

二.焦炉热工计算
2.1蓄热室计算
2.1.1整个计算和数据是以高炉煤气为基准进行的。

蓄热室高向温度分布：
2.1.2 格子砖蓄热面积及水力直径
一块格子砖的蓄热面积 0.43107 m 2 焦侧单个蓄热室一层格子砖的蓄热面积 25.26101 m 2 焦侧单个蓄热室一层格子砖总空隙面积 1.496 m 2 焦侧单个蓄热室一层格子砖的总周长长度 219.7388 m 格子砖水力直径 0.0273m 2.1.3 煤气蓄热室热平衡：
预热后高炉温度为 1077°C 2.1.4 一个煤气蓄热室的换热面积及格子砖层数：
格子砖高度（设计值） 2750mm 格子砖层数（设计值） 22 换热面积（设计值） 555.74 m 2 计算需要换热面积
412.95 m 2 计算需要格子砖层数 17 每小时换热1000Kcal 的换热面积 0.79m 2 2.2 炉体水力计算
2.2.1焦炉内加热系统各部位阻力及浮力： mmH 2O 柱
2.2.2 焦炉各部位压力mmH2O柱
2.2.3 烟囱高度计算
小烟道出口中心压力－14.807 mmH2O
从交换开闭口至烟囱根部总阻力16.101 mmH2O
从交换开闭口至烟囱根部总浮力－2.543 mmH2O
烟囱阻力损耗 3.043 mmH2O
备用烟囱吸力 5.00 mmH2O
计算烟囱吸力41.494mmH2O
计算烟囱高度111m
三 5.5m捣固型焦炉配套机械
根据5.5m 捣固焦炉的要求和特点，我公司与太原重机厂密切合作，在焦炉配套车辆方面做了
大量的试验研究工作，开发出5.5m 捣固焦炉的配套车辆，这是集成了4.3m 捣固焦炉与6m 顶装煤焦炉相关机械的优点。

配套机械包括捣固装煤车、推焦车、除尘拦焦车、炉顶导烟车、电机车、熄焦车、21锤移动捣固机、30锤固定捣固机、摇动给料机等。

在开发配套机械时对捣固煤饼做了重锤试验。

捣固锤采用了480、500、520、540 kg /锤四种重锤实验。

锤重500 kg/锤，捣固时间6分钟，配合煤水分8.8%，获得煤饼堆比重1.16t/m3的效果，煤饼进行装煤移动不塌煤。

试验结果列表如下：
通过以上试验考虑到540 kg/锤对装煤车的冲击力太大，不推荐使用。

推荐使用500，520kg /锤。

配套机械制作时采用捣固锤重量为500kg/锤，冲击行程400mm ，捣固频率67—72次/min，煤饼捣固成时间约6分钟。

装煤出焦时除尘方式为炉顶导烟车和除尘拦焦车与地面站相配合。

各车辆的操作时间
四生产规模的确定与布置
4.1 焦炉孔数的确定
两座焦炉为一组，设一个熄焦塔，配备一套电机车和熄焦车，车辆操作时间最紧的为电机车与熄焦车，每操作一炉平均用时9.5min。

每一个周转时间内车辆、设备检修时间为两小时，则每一个周转时间内最大操作孔数为132孔。

再结合其他车辆的运行情况，每组焦炉的规模确定为2×65孔为宜年产全焦（干）约为130—135万吨。

4.2 炼焦车间平面布置
炼焦车间由焦炉、煤塔、炉间台、炉端台、炉门修理站、推焦杆更换站、出焦地面除尘站、湿法熄焦塔、凉焦台、粉焦沉淀池、湿法熄焦泵房、烟囱及配套的焦炉机械组成。

同时布置有干法熄焦装置。

4.3设计开发中采用的节能，环保措施：
4.3.1焦炉装煤过程产生的大量烟尘，采用炉顶导烟车收集烟尘，待焚烧后废气送到地面
站除尘，达标后排放，有效减少烟尘及其它排放的污染物，使装煤烟尘去除率达标到90%以上。

装煤车增设装煤集尘罩，收集装煤时的烟尘，导烟车增设与装煤车集尘罩的对接机构，把集尘罩收集的烟尘抽入导烟车一起焚烧，彻底清除装煤时机侧炉门处烟尘外泄。

4.3.2 出焦采用地面站除尘工艺，除尘效率高，可大量减少环境污染。

4.3.3焦炉炉门采用弹簧炉门，增大炉门严密性，显著减少炉门无组织排放，污染物的排
放量大大减少。

4.3.4 采用6.0m顶装煤焦炉采用的先进合理的炉门自动清扫装置，清扫效果好，减轻了工
人的劳动强度，降低了炉门的泄漏率，加快了清扫速度。

4.3.5 荒煤气事故放散采用自动放散点火装置，保证在事故状态下不外排荒煤气。

4.3.6 上升管盖采用水封盖，减少污染物排放，使烟气中污染物明显减少。

4.3.7 焦炉蓄热室封墙、炉门衬砖、上升管衬砖采用特殊的保温隔热材料，减少散热损失，
提高热工效率，改善操作环境。

4.3.8采用计算机集散系统，提高焦炉操作的自控水平及热效率，降低能源消耗。

焦炉加
热采用自动加热技术，使焦炉加热随装煤条件（装煤量、装煤水分、堆密度等），操作条件（结焦时间、火道温度、焦饼温度、炉顶温度等）和加热煤气特性（煤气热值、温度、压力、密度）等的变化而自动进行调节，实现焦炉加热最优化控制，提高劳动生产率，稳定焦炭质量，降低焦炭单位能耗。

4.3.9 熄焦塔加高至55m，采用三层折板除尘，除尘效率达80%以上以改善环境。

4.3.10 采用较先进的二次熄焦技术，使焦炭水分可减少20—40%，吨焦的耗水量随之减少。

4.3.11设计中予留干熄焦的位置，采用较先进的节能减排的干熄焦技术，可大量回收焦炭
显热，有益于环境保护，同时有利于焦炭质量指标的提高。

4.3.12 对焦炉的集气管压力调节，可根据业主要求，推荐采用国内较先进的模糊自动调节
技术，有效的保障了焦炉压力的稳定，减少了跑冒现象，保障焦炉操作的稳定性，使焦炉操作强度大为降低。

五 5.5m捣固型焦炉的优势：
捣固型炼焦装炉煤堆密度可比顶装焦炉装炉煤堆密度大35%到41%，即由0.74t / m 3提高到1.0 t / m 3—1.05 t / m 3。

在保证焦炭质量略好或相同的情况下，捣固型焦炉比顶装煤焦炉可多配入近20—30%的弱粘结性煤或高挥发分煤。

这就扩大了炼焦煤资源的范围，降低了炼焦配合煤的单位成本。

同时与顶装煤炼焦相比可提高焦炭的冷态强度和反应后强度及焦炭的筛分粒度。

德国迪林根萨尔中心焦化厂采用54%—58%的高挥发分配煤曾炼制出反应后强度（CSR）62.2%，反应性（CRI）27.6%的焦炭供高炉炼铁。

这是捣固型焦炉生产焦炭的共同优势。

但5.5m捣固型焦炉比4.3m捣固型焦炉更有显著的特点：
5.1 5.5m 与4.3m 捣固型焦炉的不同点，突出的特点是将炭化室炉墙由100mm 减薄至90mm，炭化室宽度由500mm 增加到520mm ，炭化室锥度为20mm 。

炭化室一次装干煤量由24.26t /孔增加到3
6.66t /孔，每孔装煤量增加51%，每孔焦炭产出量增加48%。

炭化室炉墙减薄可获得最大的热流速率，炭化室加宽焦炉的结焦速度减缓，有利于改善焦炭的均匀性，提高块焦率。

同时捣固成的煤饼稳固性更好。

煤料的膨胀压力与结焦速度的平方成正比，结焦速度减缓，膨胀压力减小，结焦时间加长，焦饼的收缩值增加，焦饼与炭化室墙之间的间隙加大，这可降低推焦力使炉墙所承载的机械荷载减小，从而有利于延长炉体寿命。

5.2由于5.5m焦炉比4.3m捣固焦炉的炭化室加宽、加高、加长，两炭化室的中心距加大，吨
焦产能的占地面积5.5m焦炉比4.3m焦炉减少20%。

5.3炭化室炉墙，全部采用“宝塔型”致密硅砖结构，消除了炭化室与燃烧室之间的直通缝，使炉体更加严密，即使压力有些波动荒煤气也不易窜漏，并便于炉墙能剔茬维修。

比原来4.3m焦炉有重大改进的是在立火道隔墙上采用了带有沟舌的异型砖砌筑。

循环孔和跨越孔周围也采用了沟舌结构的硅砖砌筑，这大大增强了燃烧室的结构强度和炉墙的整体性，防止个别砌砖松动，掉落。

5.4燃烧室盖顶大砖采取在一对火道内设拱顶的结构，使上面的负荷归集在立火道隔墙上，可以承受住炉顶上导烟车的机械震动而不易损坏。

在炉顶最下层为炭化室盖顶砖，采用残余石英含量低的优质硅砖砌筑，以保证整个炭化室膨胀的一致性。

炉顶总高度为1200—1250mm，从焦炉中心线至机、焦两侧各设有50mm的坡度，便于雨天排水。

5.5 ZHJL 5552D 型焦炉最大优点在于实现了生产规模的大型化。

通过对焦炉机械运行控制的操作时间的核算焦化厂每组焦炉生产规模可以采用2×65孔，只用一套电机车＋熄焦车，公称生产能力为130万吨；如采用2套电机车＋熄焦车，两座湿法熄焦塔，生产规模可组合成2×75孔，年产焦炭公称生产能力为150万吨。

这就极大的提高了焦化厂的劳动生产率。

5.6 以年产万吨焦炭为基准进行核算，4.3m捣固型焦炉砌筑焦炉耗用的耐火材料为272.15吨，而5.5m捣固型焦炉耗用的耐火材料为239.76t，减少将近12%，减少了基本建设投资。

三炼焦值长薛海宁
2012-2-5。