顶装焦炉改捣固可行性分析

顶装焦炉改捣固可行性分析

杨邵鸿1杨永旭2张树胜2杜晋安3

（1.北营钢铁（集团）股份有限公司焦化厂本溪 117017；2.北台钢铁(集团)有限责任公司本溪 117022； 3.太原今成工程技术咨询服务有限公司太原 030006）

摘要：目前，煤炭资源越来越紧张，尤其强粘结性的炼焦煤更是不足，发展捣固炼焦技术，推行顶装焦炉改捣固，是缓解强粘结性炼焦煤资源不足的有效途径。本文通过分析、探讨顶装焦炉改捣固侧装焦炉的改造内容、主要技术参数以及改造投资费用等有关内容，以明确其可行性。

关键词：顶装焦炉捣固焦炉可行性

THE FEASIBILITY ANALYSIS OF THE TOP

CHARGING COKE OVEN CHANGING THE

STAMPING ONE

Yang Shao Hong1Yang yong xu2Zhang Shu Sheng2Du Jin An3

(1.Beiying Iron&steel (Group) Ltd. Coking Plant BenXi 117017；2.Beitai Iron&steel (Group) Co., Ltd.

BenXi 117022；3.Taiyuanjingcheng Technology&Project Counseling Ltd. 030006)

Abstract：At present, coal resources is more and more strained, especially strong cementation coking coal is furthermore insufficient, develops the rammed coking technology, promotes the top-charged coke oven to change the rammed coking, it is the effective approach to relieve cementation coking coal inadequate resources. Relevant content such as reforming content, main technology parameter and reforming investment cost the main body of the article is modified by analysing, discussing the top-charged coke oven to change rammed side-charged coke oven, with explicit its feasibility.

Key words: the top charging coke oven the stamping coke oven feasibility

目前，煤炭资源越来越紧张，尤其强粘结性的炼焦煤（即主焦煤和肥煤，分别占我国总储量的6.2%和3.37%）更是不足，导致国内不少大型钢铁企业纷纷向国外进口炼焦煤，即便如此仍有不少焦化企业因为炼焦煤源供不应求而影响正常炼焦生产，而捣固炼焦（煤料经捣实后堆密度由顶装的0.7-0.75t/m3提高到0.95-1.15t/m3，有利于提高煤料的粘结性。）是缓解强粘结性炼焦煤资源不足的有效途径；同时，我国具有丰富的高挥发分弱粘结性煤（如气煤、1/3焦煤和气肥煤），为捣固炼焦技术的发展提供了可靠的物质基础。

捣固炼焦技术的发展，主要有两个途径：其一，直接新建大型捣固焦炉，如4.3m、5.5m、6m以及6.25m等；其二，将现有的传统顶装焦炉改造为捣固侧装焦炉，改造后的焦炉既可顶装生产又可捣固生产，每组焦炉（2座）改造费用约4000-5000万元，比建设同等规模的新焦炉（约2亿元）节省投资约75-80%。

因此，本文通过分析、探讨顶装焦炉改捣固侧装焦炉的改造内容、主要技术参数以及改造投资费用等有关内容，以明确其可行性。

1改造内容

1.1配合煤粉碎系统改造

捣固炼焦配合煤细度要求控制在90-93%（至少要＞85%），其中粒度＜0.5mm的应在40-50%；而顶装煤炼焦配合煤细度要求75-80%。

因此，顶装焦炉改捣固炼焦配合煤的粉碎系统需

要进行相应改造，确保煤料细度满足捣固炼焦要求。

1.2煤塔改造

方案一：在旧煤塔旁向机侧延伸增设侧装煤塔，上部一体，下部设2×9个水平漏嘴（两座焦炉共用一煤塔），同时配套安装摇动给料器和捣固设备。

方案二：不建侧装煤塔，利用原顶装煤塔进行捣固炼焦。以机侧原煤塔的基础框架为捣固站内侧支撑架，以推焦车、侧装煤车可自由走行为基准与推焦道平行建造混凝土基础框架为捣固站外侧支撑架，两支架间通过桥架梁相连，上面铺轨道形成一横跨推焦道的桥架作为捣固机、接料抛料小车的工作台。

横跨推焦道设双层桥架梁，底层与炉顶在同一平面，以便接料抛料小车走行（两座焦炉共用一煤塔时，一般平行布置两台接料抛料小车），接料抛料小车的抛料溜槽与侧装煤车的固定壁相切，确保抛料时不洒煤。同时，平行布置两台捣固机，捣固锤中心线与侧装煤车煤箱中心线重合，确保捣固机连续、稳定捣固。

1.3焦炉机侧平台整体下移

顶装焦炉机侧平台比捣固焦炉机侧平台走行高出700-800mm，为配合新增侧装煤车的正常运行，机侧操作平台（包括平台下水、暖、电、气等管线，部分管线可改到焦侧）需整体调整，采用螺栓导引法或重新制作钢结构在正常生产情况下将平台整体下移。

1.4推焦车磨电道改造

原推焦车磨电道在机侧平台下移后需要相应下移或改到推焦车外侧。

1.5其它

水、暖、电、气现场相应改造。

1.6配套改造或增设的设备

需改造或更换粉碎机，确保细度。保留现有推焦车(每座焦炉一台)、熄焦车、电机车。新增捣固装煤车、摇动给料机、捣固机。配合环保要求需新建装煤、出焦地面除尘站，新上导尘车，并对现有的拦焦车、电机车、熄焦车进行改造。（已有配套的除尘设备实施只需相应改造装煤除尘。）

2主要技术参数（以北台焦化厂三焦为例）

2.1改造前

表1 北钢焦化厂三焦（焦炉炉型：JNK43-98F型4×72

孔4.3m顶装煤焦炉）

Tab.1 quondam coke oven of the third coke plant in beigang

2.2改造后

表2 北钢焦化厂三焦焦炉

Tab.2 coke oven of the third coke plant in beigang

2.3改造后两种焦炉主要参数比较

以北台焦化厂三焦为例，参见下表3。

表3 改造前后焦炉主要参数对比

Tab.3 the compare of the central parameter

从上表看，改造后两种焦炉不同参数比较分析：

(1) 每孔炭化室装煤量和装炉煤密度(干)不同：因入炉煤工艺不同所形成的，捣固炼焦入炉煤经捣固成型煤饼，堆密度达1.0t/m3，单炉加煤量相对增加2.59t。

(2) 装炉煤细度不同：捣固炼焦入炉煤粉碎细度要求较高，国内大多数捣固焦炉厂家选用扬州伟江机械有限公司制造的可逆反击式粉碎机，100万t/a炉组配置：mpck1618型，三焦现采用的正是该公司制造的mpck1618型可逆反击式粉碎机，仅需机内锤头、衬板相应调整，即可达捣固炼焦用煤细度要求；单台生产能力从原300t/h下降至250t/h，两用一备作业，调整细度指标后小时处理量为500t，四座焦炉入炉煤每小时需用量400t，调整后可满足生产要求。（采用顶装煤炼焦时，将粉碎机锤头、衬板作相应恢复调整即可。）

(3) 焦炉周转时间不同：捣固焦炉单孔装煤量增加，结焦时间相对延长，但日产焦量影响不大。

(4) 煤气产率和成焦率不同：捣固炼焦入炉煤中弱粘结性煤（如气煤、瘦煤）比例增加，成焦率下降约3％，煤气发生量增加近6.25％。

(5) 炭化室锥度：顶装炉的锥度为50 mm比捣固炉大30-40mm，改为捣固炼焦之后，为不影响煤饼均匀成熟，可考虑在煤饼成形上做工作或在加热管理上采取相应技术措施，制定合适的温差。

2.4改造后炼焦装备配置比较

(1)顶装炉设一座三跨双曲线斗槽煤塔（两座焦炉共一煤塔），其布置与两座焦炉同一中心线，在炉间台之上，贮煤量为1703t。

捣固焦炉是在炉组的机侧推焦车轨道上方设一座双曲线斗嘴煤塔（两座焦炉共用）贮煤量为1717t，煤塔下设捣固站，分别供两座炉煤饼捣固作业。

(2)顶装炉在机侧每座焦炉设推焦机，承担推焦、平煤作业。

捣固炉在机侧每座焦炉设推焦加煤一体车或推焦车、捣固加煤车分体，承担推焦、侧装煤及煤塔下捣固煤饼作业。

(3)顶装炉在炉顶设加煤车承担炉顶装煤作业。

3改造投资费用及经济效益估算

3.1投资费用估算（以北台焦化厂三焦为例）

原顶装焦炉改侧装捣固工艺，主要改造备煤和炼焦，按两座焦炉共一煤塔为一组核算，每组焦炉投资估算情况，参见表4：

3.2改造后经济效益核算（以北台焦化厂三焦为例）

根据采用捣固焦炉给以指标测算，我厂捣固焦的配煤成本比采用顶装焦炉约降低50-60元/t（取45元/t，山西金业集团改造后配煤成本约降低100元/t），焦粉少3～4%（取3.5%），增加高挥发份炼焦煤（如气煤）焦炉煤气发生量提高约20m3/t 干煤。这样改造后直接年经济效益如下：

（1）降低配煤成本：250×45=11250（万元）

（2）原顶装焦炉一年的焦粉产量约：186×6%=11.16万t

改造后捣固焦炉一年的焦粉产量约：180×3.5%=6.3万t

每吨焦炭价格按1200元计，每吨焦粉价格按400元计，则改造后因冶金焦率提高带来的经济效益：（11.16-6.3）×（1200-400）=3888万元。

（3）增加焦炉煤气发生量的经济效益

250×20×0.5=2500万元。（每吨炼焦煤煤气发生量增加20m3，每小时可增加焦炉煤气约5700m3，焦炉煤气单价0.5元/m3）

三项合计为17638万元，投资回收期：4675×2÷17638=0.53年。

改造后，6-7个月内能够完全收回成本，经济效益显著。4存在的几点问题

（1）由于捣固煤饼延炭化室长向方向没有锥度因此捣固焦炉炭化室锥度要求较小，正常为10mm或20mm，而顶装焦炉锥度一般为50mm，改造后对焦炭质量的影响还没有定性、定量结论；为减少影响，可考虑在煤饼成形上做工作或在加热管理上采取相应技术措施，制定合适的温差。

(2)由于捣实的煤料在结焦过程中产生的干馏气体不易析出，煤粒对炉墙的膨胀压力增加，捣固焦炉炉墙一般为100mm比顶装焦炉炉墙95mm厚，因此，顶装焦炉直接改造为捣固焦炉后，可能影响炉墙使用寿命，特别是机侧，容易膨胀错台，需要合理设计煤饼尺寸上。

(3)捣固煤饼靠续煤板送入炭化室，对炭化室底层炉墙磨损比较严重，因此捣固焦炉炭化室第一层炉墙砖应加厚，比顶装焦炉炭化室底部砖约厚50mm，承载负荷有差距；因此，顶装焦炉直接改造为捣固焦炉炉体损害较大，可能影响焦炉寿命，需在配置机侧捣固加煤车时，从设计上采取相应措施，避免加煤时对炭化室的机械损伤。

(4)捣固焦炉大都为单热式，复热式顶装焦炉改为捣固焦炉后，斜道区砖强度可能存在隐患。

⑸由于捣固炼焦最关建的是塌饼率，而塌饼率除与炼焦煤水分、细度及捣固机械设备有关外，还直接

注：若采用无侧装煤塔捣固炼焦，每组焦炉基建投资可节约100万元。

与煤饼尺寸有关，特别是高宽比，500mm宽、4.3m 高炭化室顶装焦炉改捣固后煤饼高宽比基本在9.5左右，产量才不损失太多；450mm宽、4.3m高炭化室顶装焦炉改捣固后煤饼高宽比却要达到10以上；因此，450mm宽、4.3m高炭化室顶装焦炉改捣固炼焦要减少塌饼率较为困难，对各项影响因素，特别是捣固机械设备要求更严格。

⑹环保方面：据悉，国内捣固焦炉加煤消烟除尘车和推焦地面除尘站效果均不是很理想，特别是侧装煤除尘更是世界性难题，有待引进国外除尘技术或开发研究新除尘技术。

目前，国内捣固机械设备制造厂家主要有三家，即咸阳四环、大连华宇和大连重型，技术装备水平和服务质量较高的要首推咸阳四环。

5结论

随着国际国内焦化工业的高速发展，我国炼焦煤尤其焦煤供应日趋紧张，价格持续攀升，焦炭价格却不能随之上涨，焦化生产企业利润减薄，市场风险加大，迫使生产企业努力降低成本以争取利润空间。顶装煤焦炉机械配置简单、操作方便，但适用煤种范围窄，而捣固焦炉使用煤种范围广、煤种多，不仅可配入一定比例的弱粘结性、高挥发性煤种，还可掺入焦粉、无烟煤和石油焦生产优质焦炭，其生产出的焦炭质量可达一、二级冶金焦的标准，可在保证或提高焦炭质量的前提下较大幅度地降低生产成本，具有较好的经济效益。

通过考察国内已改造投产的企业，如山西金业集团古交有限公司、景德镇焦化厂、邯郸裕泰焦化厂等，改造后生产运行操作稳定、正常，各项指标达领先水平，长春燃气正在改造，可见顶装焦炉改捣固焦炉可行。

参考文献:

[1]潘立惠魏松波主编.炼焦新技术.北京：冶金工业出版社.2006

[2]燃料与化工.第37卷第6期.2006年11月。

[3]姚绍章主编.炼焦学.冶金工业出版社.1995年5月。

[4]朱良钧编著.捣固炼焦技术.冶金工业出版社。1992年12月。

作者简介：杨邵鸿（1978-），男，助工，2002年毕业于武汉科技大学，现任北台焦化厂技术质量科科长。