近年来，炼焦工业的快速发展，由于优质炼焦煤资源日益短缺，使炼焦成本不断上升。在此背景下，大容积捣固焦炉因兼具大容积焦炉和捣固炼焦的双重特性，并符合节能减排的产业政策而得到迅速发展。目前，我国大容积捣固焦炉主要有6.25m和5.5m两种炉型，而5.5m捣固焦炉又分为炭化室宽554mm和500mm两种。其中炭化室宽500mm的5.5m捣固焦炉因捣固煤饼高度和局部技术不同又有多个版本，本文以其中技术装备最完备的典型炉型为代表。通过对比大容积捣固焦炉的工艺参数、工艺流程、焦炉炉体、焦炉机械、工艺装备、焦炉环保、炉型成熟性与投资等，分析各种炉型的技术特点和装备水平，以利确定适宜的炉型方案。联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503) 

1   捣固炼焦工艺的基本参数联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)

    我国几种典型大容积捣固焦炉炼焦工艺的基本参数见表1。从表1可看出，3种炉型单孔装煤量之比为1.249:1.112:1.0，每孔每年焦炭产量之比为1.147:0.981:1.0。与5.5m捣固焦炉相比，6.25m捣固焦炉因其单孔炭化室产焦量大而更具有大容积焦炉的优势，在炉组焦炭产量{zd0}的情况下，所需劳动定员仅为5.5m捣固焦炉的58.1％和58.8%；年人均焦炭产量分别较5.5m捣固焦炉高73.5％和76.2% 。

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表1     大容积捣固焦炉的基本参数表

备注：1) 捣固焦炉的全焦产率一般在72%～76%，为方便比较，取均值74% ;

2) 典型炉组构成是该炉型{zd0}炉组构成。以炭化室宽554mm的5.5m捣固焦炉为例，因产量需求不同，常用炉组构成还有2×50孔、2×55孔及2×60孔等多种规模;联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)

3) 劳动定员仅指炼焦车间的劳动定员，且未包含生产辅助工人。

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2   捣固炼焦的工艺流程

    捣固焦炉与顶装焦炉在炼焦工艺流程上的{zd0}区别在于装煤方式。捣固焦炉的煤料事先用捣固机捣成体积略小于炭化室的煤饼后，从机侧装入炭化室。捣固焦炉按捣固煤饼的制作工艺可分为固定煤塔式捣固焦炉、捣固装煤推焦机式捣固焦炉及这两种方式相结合的捣固焦炉。联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)

    5.5m捣固焦炉采用的煤饼制备流程为：装煤车（或装煤推焦机）去煤塔接煤→捣固机捣制煤饼（同时推焦机进行推焦及清扫操作）→装煤车（或装煤推焦机）带捣固好的煤饼走行至待装炉炭化室→（装煤推焦机进行推焦操作）→装煤操作→装煤车（或装煤推焦机）返回煤塔，完成1个工作循环。

    6.25m捣固焦炉的煤饼制备是在捣固装煤推焦一体车（下称SCP机）上完成的，其上煤是通过机侧两条带式输送机往SCP机上的小煤斗给煤，捣固机安装于SCP机上，上煤和捣固操作可在SCP机开门、推焦、清扫炉门框或关门的同时进行，提高了捣固机械的操作效率。联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)

在实际生产中，1台装煤车一般需要16～18min, 1台装煤推焦机需要20～24min才能完成1炉的操作，而1台SCP机不到12min就能完成1炉的操作。焦炉机械单孔操作时间的大幅缩短，使1套焦炉机械所对应的炉孔数可大幅增加。

    国外部分捣固焦炉采用上述两种流程组合在一起的捣固煤饼制作流程，煤饼制备在SCP机上完成，捣固机安装于SCP机上，SCP机上设有1个可容纳4.5个煤饼用煤量的小煤斗，SCP机每隔一段时间（如每隔4炉）去炉组中部推焦机轨道上方的固定式煤塔下取煤。

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3   焦炉炉体

3.1  焦炉炉体的主要尺寸及技术指标

    我国几种典型大容积捣固焦炉炉体的主要尺寸及技术指标见表2。

表2   焦炉炉体的主要尺寸及技术指标比较

备注：1) 5.5m捣固焦炉的捣固机有引进和国产两种，引进捣固机捣制的煤饼上顶长度为15070mm,国产捣固机捣制的煤饼上顶长度多为15010mm；

2）表中炉体尺寸为冷态尺寸。

3.2  焦炉的炉体结构及特点

    国内大容积捣固焦炉均采用双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、贫煤气和空气侧入的形式，结构严密合理，加热均匀，热工效率高。捣固焦炉的炉体寿命除受推焦操作影响外，还受装煤操作影响。由于捣固煤饼的体积密度远大于散装煤料的堆积密度，故炼焦过程中煤料的膨胀压力及侧压力差值也较顶装焦炉大。中冶XXX在开发大容积捣固焦炉的过程中，除使用顶装焦炉大型化所采用的各项技术外，还特别采取了如下技术措施来延长炉体的使用寿命。

    1) 提高焦炉的砌体强度。通过加大炭化室中心距和炉顶厚度，以提高炉墙的极限侧负荷，延长焦炉的使用寿命。从表2可看出，5.5m和6.25m捣固焦炉的炉墙极限侧负荷达到10kPa和11.1kPa。

    2) 优化焦炉砌体的结构。立火道隔墙用沟舌异型砖砌筑，以增强燃烧室结构强度和炉墙整体性；燃烧室盖顶大砖采用在单个火道或1对火道内设拱结构，可以有效地把炉顶的重量及负荷分散到立火道隔墙上，使砌体受力均匀；加大炭化室底以上第1层炉墙砖和炭化室铺底砖的厚度，以适应捣固炼焦操作特别是装煤操作的要求；燃烧室炉头采用高铝砖与硅砖组成直缝炉头结构，避免了烘炉时二者高向膨胀不一致和开工初期炉头荒煤气的泄漏；蓄热室封墙采用硅砖-无石棉硅酸钙隔热板-隔热砖-新型保温材料抹面的结构，改善了严密性和炉头加热，减少了热损失。

    3) 采用宽炭化室，减少炉墙损伤。增加炭化室宽度，可增加焦饼的收缩值。焦饼与炭化室墙之间的缝隙增大后易于推焦操作，推焦所需功率或推焦电流下降，减轻了炉墙机械负荷。

    4) 炉头单独加热技术。6.25m捣固焦炉蓄热室内除设有中间隔墙外，还在机、焦侧炉头单独分格，通过下调方式独立于炉组中部单独调节炉头1对火道的供热量，避免炉头出现高温损坏砌体。

4   焦炉机械

4.1  焦炉机械的配置

    国内大容积捣固焦炉典型炉组的焦炉机械配置见表3。从表3可看出，由于5.5m捣固焦炉在炉组中部布置了固定式煤塔，无法设置备用车，而6.25m捣固焦炉则因可设置备用车及操作效率高而更具有先进性。

    1)  2座6.25m捣固焦炉的焦炉机械配置为2套，因单孔操作时间短，1套工作车辆就可满足2×56孔炭化室的生产操作，焦炉机械可以1开1备，达到顶装焦炉的备用水平。2座5.5m捣固焦炉的焦炉机械配置也为2套，但单孔操作时间长，1套工作车辆仅能满足1座焦炉的生产操作，且主要焦炉机械均因炉组中部布置固定式煤塔而无法设置备用车。

    2)  2座6.25m捣固焦炉中各焦炉机械因单孔焦炭产量增加、炭化室中心距加大和焦炉机械技术水平的提高，且单台SCP机重量高达1200t，致使单位产品焦炉机械重量分别比5.5m捣固焦炉增加19.5％和18%。但如考虑建设4座焦炉，单位产品焦炉机械配置反而降低0.34％和1.51%。

    3)  6.25m捣固焦炉的单孔操作时间为12min, 是5.5m捣固焦炉单孔操作时间的1.17倍和1.26倍，且焦炉机械配置水平大幅提高，可确保焦炉机械以正常工况操作。联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)

表3    典型捣固焦炉炉组的焦炉机械配置

备注：1)  4座焦炉按处于同一中心线上，且2个炉组间用大间台连接考虑；

2) 熄焦以干熄焦为主，考虑到干熄焦装置一般晚于焦炉投产，故一般配备2台湿熄焦车，以便投产初期能1开1备；

3)  5.5m捣固焦炉中导烟车及拦焦机虽然单台车辆在时间上能满足2座焦炉的操作，实现1开1备，但因1套装煤车和推焦机（或装煤推焦机）不能满足2座焦炉操作，两炉需交替装煤出焦，故实际生产中多采用2台导烟车及拦焦机同时工作，而不采用1台车辆每次往返于两炉的操作方式。

4.2  焦炉机械的主要性能及特点

    5.5m捣固焦炉的焦炉机械在自动化水平及环保等方面均可达到国内6m顶装焦炉的装备水平，各单元结构设计充分考虑了捣固炼焦的工艺特点和操作要求。焦炉机械按一次对位、5-2推焦串序操作。整机实现单人操作，同时可配备炉号识别、自动对位系统，实现了车辆内部及各车辆间的安全联锁。各机械还适当采取了停电等事故处理措施。

6.25m捣固焦炉焦炉机械的技术装备达到了世界先进水平，主要体现在以下几方面。

    1)  6.25m捣固焦炉采用SCP机，提高了操作效率，1套车辆所服务的炉孔数大幅增加，使最重要的焦炉机械能够实现1开1备。

    2) 推焦杆采用变频驱动，有利于减小振动、平稳推焦。装煤装置与推焦装置的驱动方式相同，备件相同，可相应降低维修保养成本。

    3)  SCP机的取门机具有位置检测和记忆功能，可以xx开闭炉门，且开闭炉门的位置重复性好，刀边不易损坏，炉门密封性好。

    4)  SCP机装煤装置设置了由液压缸驱动的支架，以缩短装煤时煤槽底板的悬臂长度。

5   炼焦工艺装备联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)

    早期5.5m捣固焦炉的集气系统设置在机侧，不利于装煤烟尘的治理。对此，中冶XXX将焦炉上升管从机侧移至焦侧，从而可在集气系统中使用高压氨水，与其他装煤烟尘治理措施相配合，避免装煤烟尘从机侧炉门处逸散，防止大量空气吸入集气管造成荒煤气中含氧量过高而造成煤气净化系统操作的安全性降低。此外，加大集气管直径并采用多吸气管方式保持全炉各炭化室压力的均匀；集气系统中水封盖和水封阀的开闭操作及氨水球阀的切换实现了机械化操作。

    捣固焦炉的炉门及护炉铁件采用了弹性刀边、弹簧门栓、悬挂式、腹板可调的空冷炉门，炉门密封性好，对位重复性好，且易于维护；采用工字形大保护板、箱型断面的厚炉框，且主要材质选用蠕墨铸铁，使炉框和保护板具有足够的热态强度，以满足捣固焦炉砌体需要施加足够保护力的要求；采用焊接“H”型钢炉柱，高向多线弹性力保护，使得砌体受力更加均匀。

    捣固焦炉可依据需要配置混合煤气和焦炉煤气2套加热系统。交换传动装置中各交换旋塞实现了自动集中润滑。焦炉加热用自动加热控制系统进行调节。备用的湿熄焦系统采用了新型降污快速湿法熄焦技术。

    6.25m捣固焦炉的工艺装备除具备上述特点外，还在以下几方面进行了改进。

    1) 吸气管调节阀侧面增设快速开闭调节系统，更好地控制装煤操作时集气管的压力。

    2) 纵拉条和上、下部横拉条中的弹簧用能测力的液压装置进行调节，操作方便、省时。

    3) 煤气低压事故状态下，加热交换系统设有更加完善的安全保护措施。

    4) 在迁车台增设专用牵引车，实现熄焦车辆的快速更换。

    5) 设置了单独的捣固机检修更换站，操作更为方便、快捷。

    6) 设置事故煤槽及煤饼倒塌事故处理系统。

6   焦炉环保联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)

6.1  扩大炭化室容积，减少污染物排放量

    焦炉的大型化从宏观上减少了焦炉阵发性污染及连续性污染的排放量。捣固焦炉有关出炉次数及泄露口（包括导烟孔、上升管水封盖及机焦侧炉门等）的参数对比见表4。

表4   污染物排放量的比较

    从表4可看出，由于单孔炭化室焦炭产量大，在炉组焦炭产量{zd0}的情况下，因炉孔数少，6.25m捣固焦炉每天打开各泄漏口的次数仅为5.5m捣固焦炉的92.5％或82.9%，有效地减少了污染物排放总量。

6.2  装煤烟尘的治理

    中冶XXX新开发的装煤烟尘治理技术是将焦炉上升管从机侧移至焦侧，用高压氨水抽吸装煤时产生的烟尘；炉顶设置U形管式烟气转换车；机侧炉门上方设置导烟罩，通过高压氨水喷射产生的吸力将部分烟尘直接引入正在装煤的第n孔炭化室的上升管、桥管后进入集气管，部分烟尘经焦侧U型管导烟系统进入处于结焦中后期的第n+2孔炭化室，再经第n+2孔炭化室进入集气管；对炭化室机侧的装煤烟尘，用单U型管式烟气转换车打开机侧吸尘孔，借地面站抽吸系统收集机侧吸尘孔逸散的部分装煤烟尘，经集尘干管导至干式除尘地面站净化处理；装煤时从机侧炉门上方逸散的烟尘由炉头导烟罩收集后经装煤集尘干管导至地面站净化处理。采用上述综合的装煤烟尘治理系统，运行效果极为理想，xx可达到顶装焦炉的水平。

6.3  出焦烟尘的治理联系电话:焦化设计\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)

    捣固炼焦出焦烟尘治理采用一点定位的焦罐车或湿熄焦车，在拦焦机上设置集尘罩，将出焦时产生的烟气通过集尘罩、集尘干管抽吸到干式除尘地面站净化处理。为提高出焦烟尘的捕集率，除采用密封性更好的新型导焦栅外，还在拦焦机上增设逸散烟尘抽吸系统，捕集打开焦侧炉门和推焦时泄漏的烟尘。

6.4  熄焦除尘

    焦炉熄焦以干熄焦为主，干熄焦配置了完善的除尘设施。备用的湿熄焦装置也具备完善的除尘措施。熄焦塔中部设有水雾捕集装置，熄焦塔顶部设置双层木结构折流式粉尘捕集装置（5.5m捣固焦炉），或设置特殊塑料材质的折流式粉尘捕集装置，并利用喷嘴对除尘片定期清扫（6.25m捣固焦炉），捕集熄焦水蒸汽中夹带的焦粉和水滴，可大幅度降低吨焦粉尘的排放量。

7   炉型成熟性与投资

    随着近几年捣固炼焦技术的快速发展，5.5m捣固焦炉中各种炉型已在国内先后投产，炉型较为成熟。为确保煤饼的稳定性，部分项目中的捣固机由国外引进，其余设备及技术均由国内提供。6.25m捣固焦炉是中冶XXX开发的拥有我国xx自主知识产权、目前世界上炭化室{zg}和单孔炭化室容积{zd0}的大容积捣固焦炉。除SCP机需引进德国技术及部分部件外，其余设备及技术均由国内提供。该型焦炉已于2009年3月在唐山佳华公司顺利投产。

6.25m捣固焦炉的装备水平高，劳动生产率高，对焦炉连续稳定生产的保障程度高，但是采用引进技术制造的SCP机投资较大，工程整体投资要大于5.5m捣固焦炉。

8   结论和建议

    1) 应采取各种措施延长炉体的使用寿命，适应捣固炼焦的操作要求。采用宽炭化室可以减少推焦对炉墙的损坏，提高煤饼的稳定性。

    2) 6.25m捣固焦炉采用将受煤、捣固、装煤及推焦等装置集于一体的SCP机，主要焦炉机械能够配置备用车，对焦炉及干熄焦装置连续稳定生产的保障程度更高。

    3) 对固定煤塔式捣固焦炉，当炉组炉孔数较少、单孔操作时间较长时，应采用装煤推焦机代替装煤车和推焦机。

    4) 宽轨拦焦机走行平稳，不受炉体膨胀影响，导焦栅使用寿命长，烟尘治理效果好。

    5) 应采取各种措施增加煤饼稳定性，并配备完善的煤饼倒塌事故处理系统。

    6) 将焦炉上升管从机侧移至焦侧，使用高压氨水、U形管式烟气转换车以及配置炉头烟尘抽吸系统后，装煤烟尘治理效果好。

    7) 在建设规模较大如建设4座捣固焦炉时，采用6.25m捣固焦炉更具优势。