济钢4.3 m顶装焦炉改捣固焦炉的实践

王 凯，朱丛文，蒋咏梅

（济钢集团国际工程技术有限公司，山东 济南250101）

1 前言

中国已查明的煤炭资源储量中，炼焦煤种约有2 675亿t，仅占26.25%，且分布不均匀。气煤和1/3焦煤在炼焦煤资源储量中占较大比例，达到45%以上；而焦煤与肥煤占比例较小，为稀缺资源。顶装焦炉改为捣固焦炉后，在保证焦炭质量前提下，可多用30%～40%的高挥发分弱黏性煤及部分非黏结性煤，扩大炼焦用煤源，降低对优质焦煤和肥煤的依赖。为此，济钢于2012年6月—2013年1月将4.3 m顶装焦炉改造为捣固焦炉，实现了焦炭质量和成本的双向改善。

2 顶装焦炉改捣固焦炉方案的确定

捣固焦炉能否顺利生产，关键在于煤饼的稳定性，因此，研究影响煤饼稳定型的因素，对顶装改捣固后能否顺利生产具有非常重要的指导意义。煤饼的稳定性一般用抗剪强度和抗压强度来进行表示，即高宽比。资料和生产经验证明，煤饼要保持稳定，高宽比最大不能超过13∶1。济钢改造的4.3 m顶装焦炉的高宽比在10∶1左右，因此，由顶装焦炉改为捣固焦炉生产，从煤饼的稳定性上是可行的。

在前期考察调研的基础上，通过比对顶装焦炉和捣固焦炉的工艺操作参数（见表1）。

表1 顶装焦炉和捣固焦炉工艺操作参数对比

确定需要改造的系统有：煤破碎系统、装煤系统、焦炉机械和除尘系统。具体工艺方案：由煤仓来的洗精煤按照一定比例配合均匀后，经改造后的新破碎机破碎，细度达到88%～90%，通过输煤皮带导入原顶装煤塔，再通过新增皮带机引至新建的侧装煤塔中。侧装煤塔两侧设置捣固站，配合煤通过安装在煤仓的摇动给料机连续薄层给料，进入到装煤车的捣固煤箱内，用18锤微移动捣固机逐层捣实，然后用新增侧装煤车将捣好的煤饼从机侧送入炭化室。煤饼在炭化室中高温干馏，经过约22.5 h后，成熟的焦炭被推出，进入干熄炉干熄后经皮带输送至下道工序捣固炼焦配合煤细度要求控制在90%～93%（至少要＞85%），其中粒度＜0.5 mm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。

新上2套新型破碎机，通过破碎机正反转，以满足顶装和捣固生产对配合煤细度不同要求。

3.2 新建小侧装煤塔

为充分利用现有煤塔储煤量大的优势，现皮带上煤方式不变，对旧煤塔进行改造。在原顶装煤塔机侧引出一小侧装煤塔，小侧装煤塔两侧设置捣固站，同时安装摇动给料机。从旧煤塔的下煤口通过新增小皮带引至新建的侧装煤塔中，将原顶装煤塔第1跨及第3跨改造后供新增捣固煤塔上煤使用，第2跨保留供顶装装煤车装煤使用。

3.3 改进除尘方式

焦炉顶装改捣固后，装煤烟尘主要集中在装煤孔、机侧炉头。为彻底消除这些烟尘，采用一种新除尘方法，即炉门密封、机侧炉头罩、U型管导烟车、高压氨水喷洒和焦炭过滤装置相集成的方法。

在炉顶采用U型管导烟车，在导烟车上设置2套U型管系统，能最大限度减少炭化室的冒烟冒火现象，并能将导烟后残留的微量有害气体放散，安全可靠；导烟孔盖采用机械控制，可自动启闭，操作过程中没有烟气外逸；机侧炉头烟，利用拦焦除尘器进行处理，实现装煤拦焦二合一除尘方式；为防止烟尘中焦油及颗粒进入地面除尘站，在进除尘器之前，设置焦炭过滤装置吸收装煤烟气中的焦油与颗粒，避免除尘器堵塞与燃烧。机侧设置炉门密封装置，将整个炭化室机侧炉门完全封闭，烟尘只能通过集尘罩进入地面除尘站，避免了烟尘污染。

3.4 新增机械设备

增加焦炉机械包括2台装煤车、2台导烟车、2套18锤微移动捣固机和18摇动给料机台。

1）改变捣固装煤车结构，实现焦炉机侧平台不下移。顶装焦炉机侧平台比捣固焦炉机侧平台高700～800 mm，改捣固若采用机侧平台（包括下水、暖、电、气等管线）整体下移，则改造的工程量大，还不能保证正常生产。经过分析研究和反复试验，在不影响正常生产的情况下，捣固装煤车采用了吊梁结构、送煤前链轮的特殊布置方式，保证了顶装焦炉不用下移炉台和改动管线，捣固装煤车就可以正常安装和使用。2）捣固机为新型恒压调心传动夹板锤捣固机，具有调整结构简单，运行可靠，维修更换方便，摩擦板使用寿命长的特点。3）导烟车采用带有机侧炉头烟导烟装置的双U管导烟车。U型管导烟车有可靠的机械抓手，采用先抓盖，确认无误后再下U型管的技术，克服了由于水封炉盖在制造、安装、车辆定位等误差造成的抓盖不准或脱盖导烟等事故。4）摇动给料机配合捣固机完成捣固一个煤饼所需煤料的间断均匀给料。摇动给料机与捣固机联锁，能够按捣固机工作要求进行加料；具备方便的手动启闭闸板，需要时便于关闭下料口；摇动给料机可分台操作，也可实现PLC集中给料控制。

3.5 其他改造

1）改造原有顶装装煤车，以满足装煤车适应炉顶水封的需要。2）改造干熄焦焦罐，扩大焦罐容量，满足捣固焦炉单孔焦炭产量增加的需要。3）在维持原有顶装加热方式的基础上，改造煤气孔板，调整机侧和焦侧标准火道温度，由1 260℃提高到1 310℃，满足了捣固焦生产的需要。4）调整配煤结构，焦煤和肥煤的含量由37%降低到15%，适当增加了30%～40%气煤、气肥煤和贫瘦煤的配量。

4 主要创新点

1）保持焦炉炉体不变，不停产进行改造。在顶装焦炉上成功实现了既能顶装炼焦又能捣固炼焦的新模式。2）捣固装煤车采用了吊梁结构、送煤前链轮的特殊布置方式，保证了顶装焦炉不用下移炉台和改动管线，捣固装煤车就可以正常安装和使用。3）组合炉门密封装置，集尘罩、双U型管导烟车、焦炭过滤装置等，采取集成除尘方式，实现了拦焦、装煤除尘“二合一”。4）不改变焦炉加热系统，采用调节格子砖等手段满足了捣固焦炉的生产需要，焦炭成熟均匀。

5 结语

济钢实施4.3 m顶装焦炉改捣固焦炉后，在保证同样焦炭质量的前提下，多用了30%～40%的高挥发分弱黏性煤及部分非黏结性煤，扩大了炼焦用煤源，降低了对优质焦煤的依赖度，吨配合煤成本降低30多元。改造时保持炉体不变，降低了建设成本，缩短了施工周期，具有推广应用价值。