捣固焦的特性

捣固炼焦存在的问题及改进措施

郑文华张长青

1 我国捣固炼焦发展历程

1919年，我国第一座Koppers式捣固焦炉在鞍钢投产。1956年，我国自行设计的第一座炭化室高3.2m的捣固焦炉投产。1970年，炭化室高3.8m的捣固焦炉建成投产。1995年，青岛煤气厂使用引进德国摩擦传动、薄层给煤、连续捣打的捣固机。至1997 年，我国先后在大连、抚顺、北台和淮南等市建成了18座捣固焦炉，炭化室高大多为3.2米，总产能为212万t/a。在本世纪初，设计开发了炭化室高4.3m的捣固焦炉。2005年8月，景德镇焦化煤气总厂将炭化室高4.3m、宽450mm的80型顶装焦炉改造成捣固焦炉。2006年2月邯郸裕泰实业有限公司将炭化室高4.3米、宽500mm的顶装焦炉改造成捣固焦炉，拉开了我国4.3m顶装焦炉改造成捣固焦炉的序幕。2006年底，5.5m的捣固焦炉在云南曲靖建成投产，在全国掀起了建设5.5m捣固焦炉的热潮。现在河北的旭阳、华丰、河南的金马、山东的日照、邹县、银川的宝丰、神华、乌海、涟钢、攀钢和江苏的沂州都正在建设5.5m 捣固焦炉。2007年6月，中冶焦耐公司总承包了河北唐山市佳华公司的炭化室高6.25m世界最高的捣固焦炉的建设，预计2008年8月投产，这标致着我国大型捣固焦炉技术达到了国际先进水平。2007年9月，中冶焦耐公司中标建设印度塔塔钢铁公司5m的捣固焦炉，标致着我国大型捣固焦炉设计正式走向国际市场。同期，涟源钢铁公司和攀枝花钢铁公司也决定新建捣固焦炉，标致着我国大中型钢铁企业开始接受和采用捣固炼焦技术。

近几年，我国的捣固炼焦技术发展很快，投产的捣固焦炉已有355座，总炼焦生产能力超过了9600万t/a。但这些焦炉有95％以上是建在独立焦化厂，钢铁企业焦化厂采用捣固炼焦工艺的并不多，已投产的只有北台钢铁公司、长治钢铁公司、南昌钢铁公司和山东潍坊钢铁公司等。

2捣固焦炉与顶装焦炉的对比

20世纪90年代, 我国焦化工作者曾为马钢焦化厂做过捣固炼焦试验，其结论是：在相同配煤比时，捣固炼焦能大幅度提高焦炭的冷态强度。焦炭气孔壁材料的光学组织主要取决于原料煤的性质，捣固对其无明显影响。因此，与光学组织有关的焦炭反应性，在捣固后无显著变化。但可改善焦炭的气孔结构，提高焦

炭反应后强度。在焦炭质量不变的条件下，采用捣固炼焦可使气煤的配入量提高到70％～80％，即可多用高挥发分煤10％～20％。

采用捣固技术可以提高焦炭反应后强度的原因是焦炭的气孔直径变小、孔壁变厚、气孔率变低，捣固焦炭的耐碱侵蚀性也变强。表1 列出了印度塔塔钢铁公司的试验结果，表2为捣固炼焦与顶装炼焦的对比。

表1印度塔塔钢铁公司的试验数据

捣固炼焦和顶装炼焦对比

表2

3我国钢铁企业采用捣固炼焦的情况

3.1过去很少采用捣固炼焦的原因

（1）捣固焦炉的寿命要比顶装焦炉短。根据国外大型捣固焦炉的生产实践表明，捣固焦炉存在煤饼炼焦时的膨胀压力大、装煤时机侧炉头在空气中暴露时间长、煤饼掉角或局部倒塌时焦侧炉头装煤不满易造成高温等问题而导致炉体的损坏。因此捣固焦炉的炉龄一般为20多年，而顶装焦炉的炉龄可达30年以上。

（2）捣固焦炉的生产不如顶装焦炉稳定。干扰捣固焦炉稳定生产的因素较多，如入炉煤水分过高或过低、入炉煤粉碎粒度不合格、粒度分布不合格、煤种变化过多等都会影响煤饼的捣制和煤饼强度。具有20～30个捣固锤的捣固机发生故障也会直接影响炼焦生产。若钢铁企业焦化厂生产不稳定不仅影响本厂，而且直接关系到整个钢铁联合企业的平稳生产。特别是中后期炉龄的捣固焦炉，每天都有1％～2％的煤饼或炭化室出现问题，这是对钢铁企业焦化厂稳定生产的威胁最大。推焦总系数K3是用以评价焦化厂和炼焦车间遵守规定的结焦时间方面的管理水平，即反应焦炉操作的总体情况。目前我国捣固焦炉的K3都很低，好的为0.70，低的只有0.35，一般在0.60左右。

（3）捣固焦炉的装煤烟尘治理难度比顶装焦炉大。捣固焦炉从机侧推入煤饼时，易造成机侧炉头大量冒烟，至今国内外捣固焦炉的装煤除尘效果都不太好，不如顶装焦炉。宝钢曾在二期和三期可行性研究阶段考虑过捣固炼焦技术，最后因国内外尚没有大型高炉长期全部使用捣固焦炭的生产经验的原因而选用了顶装焦炉。目前，我国独立焦化厂生产的捣固焦炭几乎都是供中小高炉使用。再加上过去全国的焦炭总产量不大，强粘结性煤焦煤和肥煤的供应也比较宽松，价格也不高。如1993年我国的焦炭总产量是9315万吨，仅为2006年（29768万吨）的三分之一。再加上钢铁企业的焦化厂必须向炼铁厂稳定供应焦炭的压力远大于独立焦化厂，且焦化厂入炉煤成本由钢铁公司承担，而不仅由焦化厂自己承担，所以，钢铁企业焦化厂就很少采用捣固炼焦技术。

3.2钢铁企业开始接受捣固炼焦的原因

2006年我国的焦炭产量29678万吨，占世界总产量的57%。当年炼焦精煤耗量至少4亿吨，折合原煤7.5亿吨。炼焦煤供应已成为我国焦化业可持续发展的重大问题。因国内焦煤和肥煤的储量只占炼焦煤储量的37％左右，致使优质炼焦煤的供应已成为影响炼焦生产、焦炭质量和炼焦成本的重要因素。且强粘结性

煤与弱粘结性煤的差价越来越大，入炉煤成本也越来越高。长江以南焦化厂的入炉煤成本已高达900～1200元／t, 钢铁企业焦化厂所承受的成本压力也越来越大。

100多家使用捣固焦炉的独立焦化厂为钢铁企业焦化厂提供了宝贵的实践经验，找到了捣固焦炉的存在问题和改进方向，增强了研发和使用捣固炼焦技术的信心。特别是国内5.5m捣固焦炉（年产焦炭1.01～1.05万t/孔）的投产和6.25m 捣固焦炉（年产焦炭1.2万t／孔）的设计与建设，为钢铁企业建设大型捣固焦炉提供了有利条件。

总之，尽管捣固炼焦技术尚存在许多难题，但可持续发展的潜力深深地吸引着钢铁业的焦化工作者。虽然捣固炼焦技术在大中型钢铁企业的使用刚刚开始，还需要扶持、探讨和开发，更需要改进、完善和优化。

4捣固炼焦的配煤比和焦炭质量

在入炉煤相同的条件下，采用捣固焦炉生产的焦炭质量要好于顶装焦炉。而焦炭质量要求相同时，采用捣固焦炉就可多配入高挥发分的弱粘结性煤。因此，只要通过配煤试验，选择合适的入炉煤种，严格控制入炉煤水分、粒度和粒级分布，完全可以生产出大型高炉所需的优质焦炭。表3和表4中列出了不同焦化厂捣固焦炉使用的配煤比及焦炭质量。

表3不同焦化厂捣固焦炉使用的配煤比及焦炭质量