5m捣固焦炉简介

频率 67～72 次/min，煤饼捣固时间约 6min。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的方式。
焦炉各车辆的操作时间表
车辆名称
装煤车 2台
推焦车 2台
捣固
7 走行至 炉孔
3
分项时间，min
走行至 炉孔
3 开启炉
门 1
装煤 3
推焦 2
煤塔至 炉孔
3 装煤车 装煤
3
周期用时 min
有效高 5200mm
炭化室平均宽度 520mm
炭化室锥度 20mm
捣固煤饼尺寸 L×B×H=15000×470×5200mm 干煤堆密度 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 个
炉顶厚度 1200～1250mm
炭化室炉墙厚度 90mm
ZHJL5552D 型捣固焦炉，实现了焦炉大型化与捣固炼焦的有机结合。该项设计的突出特点
如下：
（1）炭化室宽度 520mm，锥度 20mm，煤饼尺寸为 L×B×H=15000×470×5200mm，有
效体积 36.66m3。
（2）为提高焦炉的热效率，炭化室炉墙采用致密硅砖砌筑,炉墙厚度减薄到 90mm。
炉的炭化室高度已由 4.0m 增高至 8.0m，炭化室的宽度也由 407mm 增至 600mm 以上，单孔
容积则由 20m3 增大到 90m3 以上。大型化可进一步发挥焦炉的生产效率提高、节能效果
好、万吨占地面积小、焦炭质量好、环境污染总量小和年产万吨焦炭的投资低等综合效
益。近二十年来，北京众联盛在引进和自行设计各种捣固焦炉的基础上，设计成功了
作用于炉墙的膨胀压力（7kPa），炉体极限侧负荷也可满足要求。炉体的静力强度、极
限负荷与有代表性的焦炉数据比较结果列于表 1。
表1
炉体的静力强度、极限负荷与有代表性焦炉的比较结果
参数炉型 压应力σy,MPa 拉应力σb,MPa 剪应力στ,MPa 炉墙极限侧负荷 P,kPa 2 焦炉的热工计算
ZHJL5552D 0.5644 0.1774 0096 9.4
16
清扫炉门
关闭炉门
2
11
5
炉窑公司-焦化-005
拦焦车
走行至 开启炉
炉孔
门
接焦
清扫门 框
关闭炉门
2台
3
1
2
1
1
8
电机车+熄焦 车
接焦
走行至 熄焦塔
熄焦
放焦
走行至炉 孔
1套
2
2
2.5
1
2
9.5
导烟车
走行至 出焦除 装煤除
炉孔
尘
尘
2台
4
2
3
9
4 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、设备的检修 时间为两小时，则每一个周转时间内最大操作孔数为 132 孔。结合其他车辆的运行情 况，每组焦炉的规模宜确定为 2×65 孔,年产干全焦为 130～135 万吨。 4.2 炼焦车间平面布置
立火道隔墙厚度 151mm
斜道部分高度 825mm
蓄热室高度 3700mm
蓄热室宽度 415mm
蓄热室主墙厚 290mm
蓄热室单墙厚 230mm
蓄热室格子砖高度 2750mm
1
炉窑公司-焦化-005
蓄热室层数 22 层 1.2 焦炉各部位的构成
（1）焦炉基础砌砖。焦炉基础砌砖共 4 层，总厚度 240mm。采用强度大、隔热效率 高的漂珠砖和高强隔热砖砌筑,以降低焦炉顶板温度、改善操作环境和减少热量损失。
阻力 1.14 29.09
6.54 4.33 10.83
小计
51.93
浮力 41.95 7.58 1.64 23.08 0.76 2.15
77.16
（2）焦炉各部位的压力表（Pa）
上升气流
部位
压力
小烟道中心
－44.56
篦子砖底部
－45.24
篦子砖上部
－46.85
蓄热室顶部空间
－28.67
立火道底部
－60.19
跨越孔中心
－17.95
炉顶
1.03
下降气流 部位 炉顶看火孔 跨越孔中心 立火道底部 蓄热室顶部空间 篦子砖上部 篦子砖下部 小烟道出口中心
压力 ±0.000 －18.98 －62.07 －100.38 －130.00 －135.09 －148.07
4
炉窑公司-焦化-005
（3）烟囱高度的计算 小烟道出口中心的压力－148.07Pa 从交换开闭口至烟囱根部的总阻力 161.01Pa 从交换开闭口至烟囱根部的总浮力－25.43Pa 烟囱阻力损耗 30.43Pa 备用烟囱吸力 50.0Pa 计算烟囱吸力 414.94Pa 计算烟囱高度 111m 3 5.5m 捣固焦炉的配套机械 根据 5.5m 捣固焦炉的要求和特点，北京众联盛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，开发成功了 5.5m 捣固焦炉的配套车辆，并集成了 4.3m 捣固 焦炉与 6m 顶装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。捣固锤重量采用了 480、500、520、540kg 等 4 种规格。对于 500kg 的捣固锤，捣固时间 6min，配合煤水分 8.8%，可获得堆密度为 1.16t/m3 的煤饼，煤饼装煤移动时不会塌煤。试验结果见下表。
（2）出焦采用地面站除尘工艺，除尘效率高，减轻了环境污染。 （3）焦炉炉门采用弹簧炉门，增大了炉门严密性，显著减少了炉门的无组织排放， 污染物的排放量大为减少。 （4）采用 6.0m 顶装煤焦炉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，还可加快清扫速度。 （5）荒煤气事故放散采用自动放散点火装置，以保证事故状态下不外排荒煤气。 （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。
（3）斜道区。斜道区总高 825mm，共计 8 层。斜道一层和二层部位设有蓄热室测温 孔。长短斜道的倾角均大于 30°。炉头斜道出口断面比中部大 50%。
（4）炭化室（燃烧室）。炭化室墙厚 90mm，采用“宝塔”型结构和残余石英含量低 的优质硅砖砌筑。与 4.3m 焦炉相比，其重大改进是立火道隔墙采用带沟舌的异型砖砌 筑、在循环孔和跨越孔周围用带沟舌结构的硅砖砌筑，从而增强了燃烧室的结构强度和 炉墙的整体性，可有效防止砖体的松动和掉砖。
新焦炉设计已在 2008 年 6 月 10 日通过中国炼焦行业协会组织的技术评审。目前正在山
西华安、山东铁雄等焦化企业建设。
1 焦炉炉体的基本结构
ZHJL5552D 型焦炉是双联火道、废气循环、下喷、复热式大型捣固焦炉。
1.1 炉体冷态尺寸及技术参数
炭化室全长 15980mm
有效长 15140mm
炭化室全高 5500mm
TJL5550D 0.5151 0.1563 0.162
9.2
JN60-82 0.7290 0.2200 0.1183 8.36
2.1 蓄热室计算
（1）整个计算和数据是以高炉煤气为基准进行的。蓄热室的高向温度分布见表 2。
表2
蓄热室的高向温度分布
下降气流
温度,℃
焦侧蓄热室上部
1300
废气
焦侧蓄热室中部
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 节能、环保措施
（1）焦炉装煤过程产生的烟尘采用炉顶导烟车收集，焚烧后的废气送地面站除尘， 达标后排放，可有效减少烟尘及其它排放的污染物量，使装煤烟尘去除率达标到 90%以 上。装煤车增设了装煤集尘罩，以收集装煤时的烟尘，导烟车增设了与装煤车集尘罩的 对接机构，可把集尘罩收集的烟尘抽入导烟车一起焚烧，彻底清除了装煤时机侧炉门处 的烟尘外泄。
2
炉窑公司-焦化-005
计算得出，ZHJL5552D 型焦炉的压应力σy＝0.5644MPa，远小于硅砖在 1500°C 的抗
压强度（1.00MPa），也小于 4.3m 顶装焦炉、鞍钢 5m、JN60-82、Still-Otto、Koppers
等焦炉的压应力，从压力的角度讲可完全满足要求。
ZHJL5552D 型焦炉的拉应力σb＝0.1774MPa，与本钢-54 焦炉处于同一水平，而小于 鞍钢 5m、JN60-82、Still-Otto、Koppers 等焦炉的拉应力，拉应方面也可以满足要求。
（2）蓄热室。蓄热室高度 3700mm，主墙 37 层。小烟道截面 273×650mm，底部设有 清扫孔。采用扩散式篦子砖，每侧分 7 段。蓄热室主墙砖有三条沟舌，单墙砖有一条沟 舌。蓄热室采用单、主墙复热式结构，比单蓄热室结构的承载强度要好。封墙厚 399mm， 墙内设计有 30mm 厚的新型高效保温材料硅酸钙隔热板，外封墙设计有 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。
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 炭化室内焦饼温度更趋均匀。焦炉加热水平为 800mm，可使焦饼上下同时成熟，减少炉顶 空间石墨的生成。
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，因设计了废气循环孔，可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时，由于焦炉煤气加热使用的是高灯头，因此 不会出现短路现象。燃烧室盖顶大砖采取了一对火道内设拱顶的结构，使上面的负荷集 中在立火道的隔墙上，可承受住炉顶导烟车的机械震动，不易损坏。
焦侧单个蓄热室一层格子砖总空隙面积 1.496m2
温度°C 1140 860 140 1077 800 90
3
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焦侧单个蓄热室一层格子砖的总周长长度 219.7388m 格子砖的水力直径 0.0273m （3）煤气蓄热室的热平衡 预热后的高炉煤气温度 1077°C （4）每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 层 换热面积（设计值）555.74m2 计算需要换热面积 412.95m2 计算需要格子砖层数 17 每小时换热 4200kJ 的换热面积 0.79m2 2.2 炉体水力计算 （1）焦炉内加热系统各部位的阻力及浮力表（Pa）
炉窑公司-焦化-005
ZHJL5552D 型捣固焦炉简介
上世纪 80 年代末，由于我国新开发的捣固炼焦技术能提高焦炭的冷态强度和反应后
强度、增加 30%的焦炉生产率、大幅度降低焦炭生产成本和增加企业利润。特别是采用捣
固技术后，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之一。
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，顶装焦
部位上升气流Baidu Nhomakorabea小烟道 篦子砖
蓄热室格子砖 蓄热室顶部空间
斜道 立火道 炉顶 小计
阻力 1.13 1.84 5.22
38.97 0.61
47.77
浮力 0.45 0.23 21.79 1.61 7.45 42.85 18.98 93.36
部位下降气流 立火道 斜道
蓄热室顶部空间 蓄热室格子砖
篦子砖 小烟道
捣固锤重量,kg
480
500
520
540
配合水分,%
8.7
8.8
捣固时间,min
7.0
6.0
6.0
5.2
煤饼堆密度,t/m3
1.10
1.12
1.16
1.20
通过以上试验，考虑到 540kg 锤对装煤车的冲击力太大，不推荐使用。推荐使用
500kg 或 520kg 锤。配套机械制作时采用的捣固锤重量为 500kg，冲击行程 400mm，捣固
1035
焦侧蓄热室下部
360
蓄热室格子砖上部
格子砖 蓄热室格子砖中部
蓄热室格子砖下部
（2）格子砖的蓄热面积及水力直径
上升气流 蓄热室格子砖上部
格子砖 蓄热室格子砖中部 蓄热室格子砖下部 焦侧蓄热室上部
高炉煤气 焦侧蓄热室中部 焦侧蓄热室下部
每块格子砖的蓄热面积 0.43107m2
焦侧单个蓄热室一层格子砖的蓄热面积 25.26101m2
ZHJL5552D 型焦炉的剪应力στ＝0.096MPa，小于 ZHJL5550D 型焦炉的 0.1012MPa，也小
于鞍钢 5m、JN60-82、Still-Otto、Koppers 等焦炉的剪应力，剪应力方面也可满足要
求。
ZHJL5552D 型焦炉炉墙所允许承受的极限负荷计算结果为 9.4kPa，大于炼焦时煤料
（5）炉顶。炉顶区总高度为 1200～1250mm，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 纹和断裂。用强度大、隔热效果好的漂珠砖和高强隔热砖代替传统的红砖和普通隔热 砖，在减少炉顶散热和变形的同时，也方便了焦炉的砌筑。 1.3 炉体的静强度和极限负荷