捣固式焦炉设备的结构和构造特点分析

ZHJL6055D型捣固焦炉工艺及炉体介绍王永华杜景春崔国元（北京众联盛化工工程有限公司）摘要： ZHJL6055D型炭化室高度6.05米的大型捣固焦炉在山西立恒钢铁公司历经一年另四个月的施工安装已于2012年6月4日顺利装煤出焦。

山西潞宝集团300万吨/年焦化工程采用ZHJL6055D型大型捣固焦炉2#炉已在2012年9月15日投产。

这是继焦耐院6.25米捣固焦炉和武汉科大6米捣固焦炉之后又增加的一种6米以上捣固焦炉的炉型。

它的诞生给用户在资产投资，生产成本和操作技术方面提供了更多的选择余地，关键词 6.05米捣固焦炉特点炉体尺寸配套车辆1. 6.05m捣固焦炉开发背景北京众联盛化工工程有限公司2008年3月4日自主开发的国内第一座有鲜明特点的ZHJL5552D型捣固焦炉在山东邹平一次装煤试车成功，焦炉顺利投入运行，各项指标均达到设计要求。

它标志着一个宽炭化室薄炉墙新型捣固焦炉诞生了，特别是采用双集气管配置，解决了长期困扰炼焦行业的装煤消烟问题，为清洁生产和创造清洁环境做出巨大贡献。

2009年初，根据捣固焦炉的发展趋势和用户在投资，安全，操作等方面的要求，我公司在不断总结国内捣固焦炉尤其是4.3m捣固焦炉和5.5m捣固焦炉开发和生产经验，借鉴和吸收国外大型捣固焦炉的先进技术，并作了大量的资料收集和实践调研，同时进行了详细的6.05m捣固焦炉炉体设计计算，2010年完成了6.05M捣固焦炉炉体设计及模型制作，2011年完成山西立恒钢铁公司委托我们采用ZHJL6055D型大型捣固焦炉设计的150万吨/年焦化工程。

本大型捣固焦炉历经一年另四个月的施工安装已于2012年6月4日顺利装煤出焦。

目前我们设计中采用ZHJL6055D型大型捣固焦炉的山西潞宝集团300万吨/年焦化工程2#炉2012年6月14日上午点火烘炉，计划2012年9月出焦。

2．焦炉开发介绍2.1 炼焦行业现状及相关政策中华人民共和国工业和信息化部颁布的焦化行业准入条件规定“为促进焦化行业产业结构优化升级，规范市场竞争秩序，依据国家有关法律法规和产业政策要求，按照“总量控制、调整结构、节约能（资）源、保护环境、合理布局”的可持续发展原则，特制定本准入条件。

6.78米m捣固焦炉
化工设计院开发的6.78米m捣固焦炉
由化工设计院工程技术有限公司依据储备和XX煤焦公司公司的要求，决定为XX煤焦公司二期工程项目开发建设4座70孔，炭化室高6.78米m 的大型捣固焦炉及建设与其配套的生产设施、公用设施及辅助设施等。

年产焦碳在220万吨。

1.化工设计院对大型捣固焦炉进行了科学的总结，其特性如下：
1）煤饼从机侧装入炭化室；
2）煤饼上的荒煤气流通通道小；
3）炭化室锥度小；
4）装煤期间煤饼和炭化室墙面有空隙，装煤后很快消失；
5）煤饼和炭化室墙砖间有空隙；
6）机、焦侧煤饼头部有斜度；
7）焦侧煤饼头部倒塌，将被推到焦侧炉门处；
8）机侧炉头炭化室墙面温度波动大；
9）煤饼密度均匀，水分稳定；
10) 结焦时间达到2/3时，煤饼开始收缩；
11) 从结焦初期到相当长的结焦时间里，炭化室墙面承受很高的侧压。

2.炼焦车间布置
炼焦车间新建4×70孔炭化室高6.78米m超大型捣固焦炉，四座焦炉（3号、4号、5号、6号）布置在一条中心线上。

3号、4号焦炉组成一个炉组，5号、6号焦炉组成一个炉组，两个炉组之间设有独立的中控楼，除电力控制室和液压交换机室外，其余功能房间如中控室、休息室、办公室、洗手间、变送器室、自动放散点火装置控制室和集控室等各房间都布置在中控楼内。

在两炉组之间机侧设一个双曲线斗槽的煤塔及两条带有卸料小车的输送皮带。

焦炉端部设炉端台，在3号和6号焦炉端台的端部分别设置10吨电动葫芦一台，炉端台顶层设炉顶工人休息室，二间层设推焦杆托煤板实验站、事故煤槽和炉门修理站，底层设工具间、灰浆搅拌站和事故煤槽内煤料的输。

5.5米、6米、6.25米捣固焦炉使用情况6m捣固焦炉中鸿煤化有限公司年产260万吨焦炭项目一期工程建设的2*60孔炭化室高6m大型捣固焦炉，年产干全焦132万吨。

在国内属首座建成投产的6m捣固焦炉于2010年4月15日15时10分2#炭化室开始装煤；16日22时零9分推出第一炉焦炭。

该捣固焦炉炭化室长15980mm；高6000mm;平均宽500mm;锥度30mm;中心距1400mm;焦炉炉墙的极限侧负荷达10kpa ，加热水平高度805mm,采用12孔薄壁格子砖。

煤饼几何尺寸15140/14940*5800*450/430，煤饼体积38.882m3，煤饼高宽比13.18，单孔装干煤量42.22t,单孔产焦量31.67t,焦炉周转时间22.5h,每孔年产干焦炭12330t。

2*60孔捣固焦炉炉组配置60锤捣固机（其中4锤备用），捣固侧装煤车、推焦车2台（左右型各1台），炉顶导烟车2台（其中备用一台），拦焦车、熄焦车、电机车各2台（其中各备用1台），摇动给料机18台。

仅一套30锤固定式捣固机为德国制造进口，其余车辆等机械设备均为国内制造。

采用二轨式除尘拦焦车，设有装煤除尘地面站和推焦除尘地面站。

采用湿法熄焦，预留一套140t/h 干熄焦装置和牵车台位置。

捣固煤塔贮量为3000t.,在焦侧设置一座高125m烟囱，集气管布置在焦侧（焦炉与化产之间安全距离符合2008新版《焦化安全规程》之规定），采用双吸气管。

一组2痤60孔捣固焦炉用硅砖约23450吨6米捣固焦炉1、河南中鸿集团6米捣固焦炉（2号炉已完成炉体砌筑），计划明年1月份烘炉。

目前平煤集团已相对控股了该项目（占41%股权），建设过程已提速，1号炉建设也启动了，已完成炉体耐火砖订货。

武汉科技大学设计研究院设计的，拥有完全自主知识产权，并已得到专利授权。

炭化室中心距1400，炭化室平均宽500，锥度30，其余尺寸与6米顶装差不多，但加热水平做了调整。

中冶焦耐开发的6.25m捣固焦炉于振东戴成武张长青陈海文王明登杨俊锋马小波中冶焦耐工程技术有限公司中冶焦耐开发的6.25m捣固焦炉由中冶焦耐工程技术有限公司在2007年初依据储备和唐山佳华公司的要求，决定为唐山佳华二期工程项目开发建设4座46孔，炭化室高6.25m 的大型捣固焦炉及建设与其配套的生产设施、公用设施及辅助设施等。

年产焦碳在220万吨。

6月25日，中冶焦耐公司董事长于振东和唐山佳华董事长张希文在鞍山就6.25m捣固焦炉总承包合同正式签字，并确定佳华工程将于2008年7月18日投产，现在土建工程已开始建设，大型设备及耐火材料业已采购完毕。

此举标志着拥有自主知识产权，目前世界上炭化室高度最高，单孔炭化室容积最大，技术水平最先进，自动化程度最高，环保设施最完善的超大型捣固焦炉在中国唐山佳华开始建设。

是中冶焦耐继开发出7m顶装焦炉之后的又一壮举和里程碑。

1.中冶焦耐对大型捣固焦炉进行了科学的总结，其特性如下：1）煤饼从机侧装入炭化室；2）煤饼上的荒煤气流通通道小；3）炭化室锥度小；4）装煤期间煤饼和炭化室墙面有空隙，装煤后很快消失；5）煤饼和炭化室墙砖间有空隙；6）机、焦侧煤饼头部有斜度；7）焦侧煤饼头部倒塌，将被推到焦侧炉门处；8）机侧炉头炭化室墙面温度波动大；9）煤饼密度均匀，水分稳定；10) 结焦时间达到2/3时，煤饼开始收缩；11) 从结焦初期到相当长的结焦时间里，炭化室墙面承受很高的侧压。

2.炼焦车间布置炼焦车间新建4×46孔炭化室高6.25m超大型捣固焦炉，四座焦炉（3号、4号、5号、6号）布置在一条中心线上。

3号、4号焦炉组成一个炉组，5号、6号焦炉组成一个炉组，两个炉组之间设有独立的中控楼，除电力控制室和液压交换机室外，其余功能房间如中控室、休息室、办公室、洗手间、变送器室、自动放散点火装置控制室和集控室等各房间都布置在中控楼内。

在两炉组之间机侧设一个双曲线斗槽的煤塔及两条带有卸料小车的输送皮带。

5.5 m捣固焦炉设备的性能和结构特点作者：樊海莲，吴刚来源：《科技创新与生产力》 2012年第7期樊海莲，吴刚（太原重型机械集团有限公司技术中心，山西太原 030024）摘要：针对太原重工股份有限公司生产的5.5 m捣固焦炉设备的性能作了介绍，就设备的重要参数和设备所使用的技术进行了描述。

5.5 m捣固焦炉设备的开发在最初确定方案时，就以高技术含量、高自动化水平、高环保效果为目标，现已成为具有市场竞争力的高可靠性、高实用性的设备。

关键词：5.5 m捣固焦炉成套设备；出焦；熄焦；烟尘处理中图分类号：TQ520.5 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2012.07.107太原重型机械集团有限公司的上市公司——太原重工股份有限公司（以下简称太原重工）于2007年成功开发出5.5 m捣固焦炉成套设备，到2012年6月已成功生产近百套，分布于黑龙江、新疆、甘肃、内蒙、河北、山东等地，并成功进入印度市场。

5.5 m捣固焦炉设备能够在捣固式焦炉生产中完成捣固煤饼、装煤、出焦、熄焦、烟尘处理等功能，具有环保高效、自控水平高的特点。

结合原有4.3 m捣固焦炉设备、热回收捣固焦炉设备、6 m和7 m顶装焦炉设备运行的情况以及所取得的经验，针对捣固时车辆的稳定性，装入炭化室时煤饼的完整性，装煤、推焦、接焦时产生烟尘的收集和处理，减小操作工人的劳动强度以及车辆的自动化水平等五方面，在5.5 m捣固焦炉设备中做了大量改进。

目前，该设备每年的需求达数十套，具有很好的社会效益和经济效益。

1 5.5 m捣固焦炉设备完成的功能5.5 m捣固焦炉设备适用于年产量100万～ 150万t焦化项目，其主要功能包括捣固煤饼、装煤、出焦、熄焦、烟尘处理、炉门清扫、炉框清扫、头尾焦处理等，其每炉理论出焦量为27.2～31.3 t。

侧装煤车用来完成洗精煤从煤塔落入装煤机构煤槽、用捣固机将洗精煤捣固成煤饼、用托煤板将煤饼装入炭化室内；推焦车用来完成将成熟焦炭推出炭化室，并在推焦前和送煤饼后启闭焦炉机侧炉门，进行余煤、头尾焦回收；除尘拦焦车用来将推出的成熟焦炭导入熄焦车，并将推焦时产生的烟尘导入地面除尘站，导焦前后启闭焦侧炉门；熄焦车用于盛装1 000 ℃炙热焦炭，并将其运送到熄焦塔下熄焦，送至卸焦位卸焦；导烟车用来完成将装煤时产生的荒煤气及烟尘导入相邻炭化室，防止烟尘逸散。

德国6.25米捣固焦炉介绍节能减排是全球钢铁行业发展的一个重要课题和必然趋势，这也促使煤焦化工业更新技术和装备，以满足日益苛刻的环保要求。

在这种情况下，德国ZKS焦化厂建造的3号焦炉点火投产。

该焦炉采用了单孔炭化室压力控制系统，使炭化室内的压力在整个炼焦过程中保持稳定，而且能够避免装煤过程中产生烟尘。

ZKS的第二座新型焦炉（1号）也正在加紧建设，即将竣工投产。

两座焦炉的总产量约为每年130万吨焦炭。

位于德国迪林根（Dillingen）市的ZKS焦化厂的3号新型焦炉是基于捣固炼焦技术的焦炉组。

在捣固式焦炉中，煤饼是在装入焦炉之前被压实的，通过机侧炉门装入。

得益于这一技术，即使采用半焦煤也能生产出优质焦炭。

该工程由两个阶段组成（3号和1号焦炉），总体规划计划如下：兴建3号焦炉（50孔）3号焦炉投产拆除原有1号焦炉在原址新建1号焦炉（40孔）新建的1号和3号焦炉投产后，关停2号焦炉。

该大型投资项目采用最先进的环保型炼焦技术，同时维持ZKS焦化厂原有的约130万吨焦炭年生产能力。

未来2号焦炉是否重建需要ZKS最终作出决定。

最大的捣固式焦炉（前）原有的1号和2号焦炉共由90孔炭化室组成，高度（热态）为6.25米，新建的50孔3号焦炉与原有的两座焦炉并排而立，高度为6.25米。

新焦炉的尺寸设计旨在增加炉体耐材的坚固性（与原焦炉相比增加30%），其SUGA值（焦炉炉墙的极限负荷）达到12千帕，并且适用原有的焦炉机械设备。

该新建焦炉为之前世界上炭化室最高的捣固式焦炉（现为中冶焦耐自主研发的6.78米捣固焦炉，浩宇正大、安昆新能源6.78米捣固焦炉已投产），整个焦炉的设计、供货、安装和烘炉涵盖以下方面：炉体耐材模块、支撑系统、操作走台、燃烧系统和荒煤气系统（包括单孔炭化室压力控制系统）。

3号焦炉的加热系统设计为枪式双烟道构造，以交错助燃空气和废气再循环设计对称加热。

该项目的主要特点是集先进的炼焦技术与环保措施于一身。

6.25米捣固焦炉结构特点6.25米捣固焦炉为双联火道，废气循环，焦炉煤气下喷，高炉煤气侧入的复热式捣固焦炉。

1）蓄热室主墙是用带有三条沟舌的异型砖相互咬合砌筑的，而且蓄热室主墙砖煤气道管砖与蓄热室无直通缝，保证了砖煤气道的严密。

蓄热室单墙为单沟舌结构，用异型砖相互咬合砌筑，保证了墙的整体性和严密性。

2）炭化室越高蓄热室封墙的窜漏越严重，为了减少蓄热室封墙的窜漏，设计将斜道口阻力增加，减小蓄热室顶的吸力，相对改小外界与炉头蓄热室的压力差，从而减少蓄热室的漏气率，保证了足够的煤气量供应炉头火道。

3）将蓄热室封墙分四层，由内而外分别为硅砖、无石棉硅酸钙板、隔热砖、新型保温涂料。

内层硅砖膨胀系数大，烘炉结束后蓄热室就形成一个密封体；整块的无石棉硅酸钙板具有很好的密封和隔热效果好；最外层的新型保温涂料确保封墙的严密性和隔热效果，而且便于维修。

4）为保证炭化室高向加热均匀，设计采用了加大废气循环量和设置焦炉煤气高灯头等措施。

5）炭化室墙采用“宝塔”砖结构，它消除了炭化室与燃烧室之间的直通缝，增强了炉体的严密性，使荒煤气不易窜漏，并便于炉墙剔茬维修。

6）由于出焦时炉头炭化室墙面温度下降快、易剥蚀，因此燃烧室炉头采用双层结构，外层为高铝砖，抗热震性好；内层为硅砖，使炉头第一火道形成一个气密性好的箱体结构，减少炭化室荒煤气向立火道窜漏；炉头硅砖和高铝砖之间采用多部位咬合，克服了烘炉过程中高铝砖和硅砖高向膨胀量不一致，避免了开工初期炉头荒煤气泄露。

7）为了适应大型捣固焦炉的生产操作特点，6.25米捣固焦炉作了如下改进：（1）为了延长焦炉的使用寿命，将6.25米捣固焦炉炉墙的极限侧负荷增大到11000Pa。

（2）为改善捣固焦炉装煤除尘效果，把装煤饼时产生的烟气导入相邻的炭化室，把焦炉的上升管移到焦炉的焦侧。

（3）增加焦炉炭化室铺底砖的厚度，提高铺底砖耐磨性。

（4）炭化室的锥度设计为40mm，减小推焦阻力，减少推焦对焦炉炉墙的损坏。

捣固式焦炉设备的工作原理和机制分析焦炉作为冶金工业中重要的设备，用于生产焦炭，它的工作原理和机制对于保证冶金工业生产效率和质量具有重要意义。

捣固式焦炉设备是一种常用的焦炉类型，本文将对其工作原理和机制进行分析。

捣固式焦炉设备是由焦炉本体、焦炉顶部装置、干熄焦装置等组成的，它的工作原理是通过在炉体中连续加热和冷却焦炭，实现焦炭的较高质量和产量。

其工作机制主要包括焦炭燃烧、焦炭升温和焦炭冷却三个阶段。

首先，焦炭燃烧是焦炉工作的第一个阶段。

在这个阶段，焦炭被加热至高温，燃烧生产气体。

捣固式焦炉设备通过控制供气量和供气速率，使得焦炭能够在适当的温度和气氛下燃烧，从而提高焦炭质量。

燃烧过程中，焦炭中的挥发分和焦炭表面的氧化物被燃烧生成CO、CO2等气体，这些气体在炉体中上升并经过气体清洗装置进行净化，最终排出。

接下来是焦炭升温阶段。

在这个阶段，炉料层内的焦炭被加热至高温状态，以便焦炭中的固定碳进一步结晶和石墨化。

捣固式焦炉设备通过提供适当的加热方式（如燃烧室、辐射等），将热能传递给炉料层内的焦炭，使焦炭温度逐渐升高。

在这个过程中，焦炭中的挥发分逐渐释放、挥发，并通过气体清洗装置排出。

最后是焦炭冷却阶段。

在这个阶段，高温的焦炭通过冷却方式进行降温，使焦炭达到适当的冷却温度。

捣固式焦炉设备通过控制冷却方式和冷却速率，有效地控制焦炭的冷却过程，从而使焦炭具备一定的强度和抗冷碱性能。

冷却过程中，焦炭会通过通风和冷却水冷却，冷却过程中产生的烟气将通过烟气处理装置进行净化处理。

捣固式焦炉设备的工作原理和机制分析表明，其通过控制焦炭燃烧、升温和冷却过程，有效地提高了焦炭的质量和产量。

在实际应用中，还需注意控制焦炭的热传递和物料输送，以进一步提高焦炭的质量和生产效率。

总结起来，捣固式焦炉设备的工作原理和机制主要包括焦炭燃烧、升温和冷却三个阶段。

通过控制这三个阶段的过程参数，可以有效提高焦炭的质量和产量。

然而，在实际应用中，还需根据具体工艺要求和设备特点进行合理的工艺操作和设备优化，以达到最佳的工作效果。

炼焦生产焦炉设备与捣固炼焦塌煤分析及治理技术一、焦炉废气设备和焦化设备：一）、废气盘；废气盘又叫交换开闭器，是控制调节进入焦炉的空气、煤气及排出废气的装置。

焦炉煤气加热，叉部的两个空气盖板均与交换链连接，用砣盘开闭废气。

上升气流时，砣盘落下，空气盖板提起；下降气流时则相反。

砣杆提起高度和砣盘落下后的严密程度对气流有影响，故要求砣杆提起高度应一致，砣盘严密。

还应保证废气盘与小烟道及烟道弯管的联接处严密。

废气流量则主要取决于吸力。

二）、交换设备；1、焦炉加热系统交换工艺；交换都要经历三个基本过程：关煤气；废气与空气进行交换；开煤气。

1）煤气必须先关，以防加热系统中有剩余煤气，易发生爆炸事故。

2）煤气关闭后，有一短暂的间隔时间进行空气和废气的交换，可以使残余的煤气完全烧尽。

3）空气和废气交换后，也有短暂的间隔时间打开煤气，可以使燃烧室内有足够的空气，煤气进去后能立即燃烧。

2、焦炉煤气加热时，上升气流蓄热室仅用以预热空气，格子砖的换热能力有富余，故可间隔30分钟换向一次。

当几座焦炉同用一个加热煤气总管时，为防止换向时煤气压力变化幅度太大，影响焦炉正常加热，故几座焦炉不能同时换向，一般可相差5分钟。

3、焦炉煤气的交换，煤气拉条带动煤气交换旋塞的搬把运行，交换旋塞转45°，使煤气关闭。

其间经废气、空气交换后，焦炉煤气拉条再运行，旋塞再转45°，煤气仍处于关闭状态，除碳孔与砖煤气道接通。

由另一根焦炉煤气拉条所带动的另一组煤气交换旋塞同时动作，但与其相反，即先转45°，关掉除碳孔，经空气与废气交换后，再转45°使煤气打开。

下一交换则相反，依此反复。

这样的交换过程可以避免煤气与除碳空气立即接触，减少交换爆鸣的可能。

二、捣固炼焦塌煤分析及治理：1.塌饼原因分析；捣固焦炉侧装煤可分为机侧塌煤、焦侧塌煤和中部塌煤。

分厂1#、2#焦炉投产后，都不同程度地发生了塌煤，经过观察和分析发现，塌煤主要有以下原因：1.1装煤车本身的问题。