国内大型焦炉结构和工艺参数

1.前言

随着炼焦工业的发展，焦炉日趋大型化和现代化，焦炉炭化室的高度从4m左右增加到6m、7m 、7.63m,甚至达到8m或8.65m,长度从13m增加到17m, 18m, 个别达到20.8m,容积从25m³左右增加到40 m³, 50m³,80m^3, ,最大可达100m^3,以上;建设大容积焦炉,也就是建设大型焦炉,可降低基建投资和操作费用,增加焦炭产量,提高生产效率,同时,随着煤炭资源日趋紧张,炼焦煤价格的大幅上扬,高炉的大型化与富氧喷吹技术的发展对焦炭的机械性能和高温反应性和反应后强度提出了更高要求,也促使焦炉向大型化和自动化方向发展,结合目前国内占主导的炭化室高6m焦炉,新近建设的7m焦炉和我国马钢、太钢、武钢和兖州矿业从德国引进的7.63m焦炉，本文从焦炉炉体结构、机械配置，车辆自动化水平和环境保护和投资等方面对不同炉型焦炉的优缺点作一对比，提出一条较为可行的焦炉选型方法和原则。

2.6m焦炉,7m焦炉和7.63m焦炉的炉体结构特点

常见6m焦炉为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入的复热(或)单热下调式大容积焦炉，7m焦炉炉体采用高低灯头、蓄热室长向分格和空气下调技术， 7.63m焦炉与6m相比炉体采用分段加热、蓄热室长向分格和空气下调技术，具有结构先进、严密，功能性强，加热均匀等特点。6m,7m和7.63m焦炉的炉体结构和工艺参数比较见下表1。

表1  6m、7m和7.63m焦炉的炉体结构和工艺参数表(以220吨/年为基准)

序号	项目	单位	6m焦炉	7m焦炉	7.63m焦炉
1	生产规模
	设计能力	104t/a	220	220	220
	焦炉孔数	孔	4X55	4X46	2X70
2	炉体主要尺寸
2.1	炭化室全高	mm	6000	7000	7630
2.2	炭化室有效高	mm	5930	6980	7180
2.3	炭化室全长	mm	15980	16960	18800
2.4	炭化室有效长	mm	15140	16100	18000
2.5	炭化室平均宽	mm	450	450	590
2.6	炭化室锥度	mm	50	50	50
2.7	有效容积	m3	38.5	48	76.3
2.8	加热水平	mm	900~1000	950~1005	1500~1600
2.9	立火道个数	个	32	34
2.10	蓄热室分格情况		不分	分19格	分格
3	焦炉用耐材量
3.1	1座焦炉用耐材量	吨	17000	16500	29000
3.2	砖型总数	个	540~589	650	1235
3.3	1座焦炉用硅砖量	吨	10300	10500	17800
4	主要工艺参数
4.1	装入煤水份	%	10.8	10.8	10~11
4.2	装炉煤密度	kg/m3	750	750	780
4.3	成焦率	%	75	75	80.4
4.4	周转时间	h	18~19	18.5~19	25~25.7
4.5	每孔焦炭产量	吨	21.4	27	48

3.6m焦炉,7m焦炉和7.63m焦炉的焦炉机械配置与自动化水平比较

   随着国内机加工设备的改进和数控加工技术的推广与电子计算机技术的发展,以及新材料和新技术的应用,大容积焦炉机械在总结国内外焦炉机械操作经验的基础上,吸取目前成熟、可靠、先进、实用的焦炉机械的长处，主要从提高焦炉机械效率，降低劳动强度和改善操作环境出发，并以安全、可靠、实用进行和配置的，国内常见6m焦炉,7m焦炉和7.63m焦炉的焦炉机械配置与机车自动化配置水平列表比较见表2。

表2  6m,7m和7.63m焦炉的机械配置与机车性能对比表(以220吨/年为基准)

序号	项目	6米焦炉	7米焦炉	7.63米焦炉
1	焦炉机械配置
1.1	推焦车	3台	3台	2台
1.2	拦焦机	4台	4台	2台
1.3	装煤车	3台	3台	2台
1.4	熄焦车(含电机车)	4台	4台	2台
1.5	液压交换机	4台	4台	2台
1.6	设备总重(吨)	3758.3	3959	3178
2	焦炉机械性能对比与自动化水平比较
2.1	推焦力测定、推焦杆自动测温技术	无	无	有
2.2	推焦杆、平煤杆拉出装置。	手动拉出	手动拉出	设有柴油发电机，电动绞车
2.3	推焦电机调速	涡流调速	涡流调速	变频调整
2.4	平煤电机调速	涡流调速	涡流调速	变频调整
2.5	拦焦车轨道布置方式	焦侧操作台上	焦侧操作台上	熄焦车轨道两侧
2.6	熄焦车形式与熄焦方式	常规湿熄焦或低水分熄焦车	常规湿熄焦或低水分熄焦车	CSQ车，主要底部进水熄焦
2.7	装煤烟尘控制方式	导套与装煤孔不完全密封，允许部分空气与烟气混合通过煤车管道进入地面站除尘，装煤时间为90s，装煤过程需平煤，机侧小炉门冒烟冒火严重。	导套与装煤孔不完全密封，允许部分空气与烟气混合通过煤车管道进入地面站除尘，装煤时间为90s，装煤过程需平煤，机侧小炉门冒烟冒火严重。	导套密封无烟装煤，装煤时间为50s，装煤车保证在同步装煤时，每个装煤孔处的装煤精度公差为250mm，装煤过程不平煤减少机侧烟尘污染。
2.8	炉顶除尘	采用地面站干式除尘，与地面站接口为翻板阀形式。	采用地面站干式除尘，与地面站接口为翻板阀形式。	采用上升管单孔压力自动调节系统PROVEN与装煤车配合完成消除装煤时烟尘。
2.9	炉盖、炉座清扫及泥浆密封装置	人工	人工	设置炉盖、炉座清扫及泥浆密封装置，使导套及炉盖密封确保装煤及结焦时炉顶不冒烟。
2.10	平煤余煤料斗计量装置	无	无	余煤料斗设有称量装置，可以测量装煤车实际装煤量。
2.11	装煤导套压力控制方式	无	无	设置导套压力传感器，确保装煤过程中导套始终与炉座密封。
2.12	走行制动方式	电液推杆闸瓦制动。	电液推杆闸瓦制动。	液压缸驱动盘式制动制动精确可靠。
2.13	走行对位控制方式	人工控制	人工控制	自动对位控制方式，操作人员辅助监视作用。
2.14	四大车联锁控制	滑线联锁控制。	滑线联锁控制。	以太网无线通迅联锁控制。
2.15	液压系统	泵为叶片泵，油缸为集成行程测量式,精度高	泵为叶片泵，油缸为集成行程测量式,精度高	泵为恒压变量柱塞泵, 油缸为外置式
2.16	地面上各车电源方式	各车均采用滑线导轨式。	各车均采用滑线导轨式	推焦机、拦焦机采用电缆卷筒，熄焦车、装煤车采用滑线导轨式。

4.6m焦炉,7m焦炉和7.63m焦炉的环境保护与投资

4.1 环境保护

炼焦过程是一个能源转化过程,生产过程中产生大量的废气和粉尘,国内目前在建的大容积焦炉均设置有高效的除尘装置,可以对生产过程中产生的污染进行有效的控制,均能达到国家环保清洁生产的要求, 6m焦炉和7m焦炉均设有常规的地面除尘站或在车辆上配备专门的除尘装置,但7.63m焦炉与6m焦炉和7m焦炉相比,存在收下明显优势:

4.1.1 按年产220万吨焦炭产量计算，采用7.63米焦炉，每天出焦124次，7米焦炉每天出焦223次，7米焦炉每天出焦282次，可减少推焦时产生的大量烟尘；同时7.63米焦炉密封长度比7米焦炉少1400米，比6米焦炉少2600米,相应减少了泄漏的几率。

4.1.2 7.63m焦炉采用单个炭化室压力控制Proven系统，确保在整个周转时间内炭化室压力的稳定，减少了炉门、装煤口等处烟 尘的外逸；而7米焦炉与6米焦炉水平相同。

4.1.3 7.63m焦炉炉体采用3段加热和废气循环，炉体高向加热均匀，废气中的氮氧化物含量低，约为200-300mg/m³,而6m和7m焦炉大于500mg/m³。

4.1.4 7.63米焦炉湿熄焦系统采用CSQ技术，采用特殊配置的翅状阻挡式分离器除去粉尘，其向环境排放的粉尘量为20g/t焦，而常规湿熄焦和低水分熄焦排放的粉尘量为130g/t焦，单纯从环境保护方面考虑，7.63米焦炉明显优于6m和7m焦炉。

4.2 投资比较

采用7.63m焦炉，吨焦投资约890元；6m 焦炉吨焦投资约760元；7m焦炉吨焦投资约750元，按年产220万吨焦计算，7.63m焦炉总投资多投资2.9~3亿元。主要是因为7.63m焦炉由德国伍德(Uhde)引进技术（包括自动化技术），并且德国伍德(Uhde)对7.63m焦炉设计和技术拥有专利权和多项专有权，国内设计机构无权参考其设计，配套的焦炉机械由德国夏尔克公司设计，关键设备从夏尔克公司引进，造成吨焦投资偏高。

另外,从焦炭产品质量方面比较，当然焦炭质量与煤种、配煤指标、炼焦加热制度、炭化室堆比重等有关，但从炉体结构设计方面来讲，在高向加热方面，7.63m与7m、6m焦炉均采用废气循环技术，7.63m焦炉还采用了空气分段加热技术，但三种焦炉均能满足高向加热要求，在炭化室宽度方面，7.63m焦炉炭化室宽590mm，7m焦炉炭化室宽450mm，宽炭化室对粘结性较好的煤料生产的焦炭质量较好，但对粘结性差的煤种，会导致焦炭耐磨性能和显微强度变差，因此总体上三种焦炉对产品质量各有利弊，但均能满足目前高炉需要。