摘要：介绍了国内焦炉机械的现状，特别介绍了捣固机械的发展历程和目前的技术水平，最后指出了今后焦炉机械的发展方向。
1 我国炼焦生产设备的现状
在炼焦生产过程中，焦炉机械属于循环间歇运动的机械，其主要操作有装煤、开关炉门、平煤、推焦、导焦、熄焦等。在两个工作循环之间一般有短暂的停歇。因此，焦炉机械的各机构需经常处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态中。
我国生产焦炉机械的发展过程已有50多年的历史。20世纪50年代初, IIBP焦炉的焦炉机械是按前苏联的图纸制造的。鞍山焦耐院设计的第一座JN43-58型焦炉（即58型）及其配套的焦炉机械于1960年在北京炼焦化学厂建成投产，这是我国第一次自行设计制造成套焦炉机械。58型焦炉的投产推动了我国炼焦技术与焦炉机械制造技术的发展。
随着焦炉向大型化发展，为了进一步提高炼焦劳动生产率及炼焦化学产品的质量，国内自行设计制造的5.5m大容积顶装焦炉及其配套的焦炉机械于20世纪60年代末在攀钢建成投产。80年代从日本引进技术国内制造的焦炉机械先后装备在宝钢等一批6m (JN60-87型）顶装焦炉中。
大连化工厂在30年代就采用了捣固炼焦技术，1950～1956年经修复和扩建，现有一座炭化室高3.2m、45孔的捣固焦炉。1964～1971年抚顺化工厂新建了2×30孔、3.2m捣固焦炉。1970～1987年淮南化肥厂建成了4×30孔、3.8m的捣固焦炉。本溪北台钢铁总厂于1972年和1988年建成了2×30孔、3.2m的捣固焦炉。1990年镇江焦化厂建成了一座30孔、3.8m生产铸造焦的捣固焦炉。1992年佳木斯煤气厂建成了3.2m、30孔捣固焦炉生产城市煤气。据1990年统计，捣固焦炉生产能力占全国总生产能力的2.4%(1990年我国机焦生产能力为5618万t/a)。我国自行设计制造的捣固机械采用了厚层间断捣固工艺，捣固机为皮带偏心轮传动，锤数少（仅为2～3个），锤重轻（仅320～400kg），捣固时间长（捣一个煤饼需15～20min )。煤饼也捣不实，煤饼堆密度仅为0. 9～0. 95t/m3，且装炉时煤饼易掉头。已建成捣固焦炉的操作艰苦，环保条件差，每昼夜出炉数仅30～45孔。目前，我国3.2～3.8m捣固焦的装煤推焦机重约190t，捣固机设在煤塔上，取煤时要将装煤推焦机开到煤塔下。捣固好煤饼后再开到要装煤的炭化室，每个装煤操作循环需28min，生产效率很低。据设计单位反映，我国在捣固炼焦机理的研究、配套设施、炉体设计等方面均可适应捣固焦炉发展的要求，但因捣固机械设备的落后和低效率，严重影响了我国捣固炼焦技术的发展。
为解决我国捣固技术落后的问题，20世纪90年代，咸阳四环公司结合我国国情开发研制了具有国内外先进水平的新型夹板锤式（3～6锤）捣固机、18锤及21锤微移动捣固机、21锤及24锤固定捣固机。其中捣固锤弹性轮夹紧力的任意可调性专利属世界领先技术。18～21锤微移动与21锤及24锤固定捣固机均由计算机控制，实现了多锤薄层连续自动捣固。
在3.2m、3.8m、4.3m系列捣固焦炉的捣固机械设计中采用了通用化、标准化，针对国内10多家焦化厂所取得的经验与存在的问题，进行了重大的改进与创新。如煤槽活动壁用正弦杠杆机构打开、接煤板升降三角杠杆机构、装煤底板行程控制与指示等。在捣固焦炉成套机械的设计中，山西清徐东盛焦化厂在国内首次率先采用液压传动技术，传动平稳，工作可靠。使各运动机构的操纵与控制容易实现自动化，该套设备于2000年1月28日一次投产成功。
在系列化设计中，装煤推焦机和捣固机外形尺寸的合理布置可以使装煤推焦机通过煤塔，使左右型可以互为备用，可不再备用装煤推焦机。
咸阳四环公司10多年来自行设计研制的3.2m、3.8m、4.3m捣固焦炉成套机械, 推动了我国一大批新建捣固焦炉建设相继投产。
由于捣固焦炉的污染较顶装焦炉严重。因此，对捣固焦炉装煤烟尘的治理通常采用两种方法，一种是回收法，即将装炉时的荒煤气引到相邻炭化室再进入集气管。这种方法在国内处于试验阶段。另一种是燃烧法，即将荒煤气引入燃烧室中燃烧，然后将烟气在湿式除尘器中洗涤后排入大气。咸阳四环公司研制的70型、3.2m、3.8m、4.3m捣固焦炉用的消烟除尘车就是采用了燃烧法，特别是一车两用的实现（既承担装煤时污染的处理，又承担推焦时污染的处理），已成功应用于国内50多个焦化厂的捣固炼焦生产中，基本上解决了捣固焦炉难以解决的污染问题。
同样，捣固焦炉也向大型化发展。我国第一座炭化室高5.5m的大容积捣固焦炉于2006年12月28日在云南云维集团焦化公司投产。其配套的焦炉机械设备是由咸阳四环公司研制的，在采用国内成熟技术及借鉴国外先进技术的基础上进行了创新。推焦和拦焦采用一次对位，拦焦和熄焦采用定点接焦和定点熄焦。同时成功地将顶装焦炉的炉门、炉框清扫装置及头尾焦和余煤回收装置应用到了捣固机械中。装煤用齿轮传动代替链传动后，可使装煤传动更加平稳，煤饼输送过程中不会因机械晃动而倒塌。在控制技术方面利用了图像测量技术装置了自动炉号识别、大车行走自动对位。定位精度可达到士1 mm。装煤车与推焦车采用分体设计，可使推焦和捣固煤饼实现并行作业。缩短了焦炉机械的作业循环时间，云维焦团5.5m大型捣固焦炉的顺利投产，标志着中国捣固炼焦技术进入了新阶段。将为国内焦化企业在建的大型捣固焦炉起到示范和推动作用。
目前，我国生产焦炉机械的企业已有十多家。形成了以大连重型机器厂为代表的顶装焦炉机械生产基地和以咸阳四环工业装备（集团）公司为代表的捣固焦炉机械生产基地。
2 国内焦炉机械分类与现在技术水平
炼焦生产中焦炉机械分两大类顶装焦炉机械、捣固焦炉机械。顶装焦炉机械有装煤车、推焦机、拦焦机、熄焦车。捣固焦炉机则用装煤推焦机代替装煤车和推焦机，并增加了消烟除尘车以消除装煤时产生的烟尘。
为了缩短捣固机械的作业时间，使捣固煤饼与推焦实现并行作业。在国外已将捣固机装在装煤推焦车上，称捣固、装煤推焦三合一大车。德国迪林根中央炼焦厂的6.25m大容积捣固焦炉就是使用了这种三合一大车，该车重1350吨。而我们将装煤推焦车设计为分体车，将装煤与推焦分成两台车。一台叫装煤车，一台叫推焦车。经过几年来国内数家焦化厂的生产实践收到了良好的效果。
近5年来，干熄焦技术在我国发展速度十分快。目前，国内已有44套干熄焦装置正在运行，可处理焦炭达3000万吨。该技术作为焦化行业的一项重要节能工艺，还可改善焦炭质量，其经济社会效益显著，是值得推广的成熟工艺。我国开发的干熄焦技术先进，国产设备性能可靠，能保证整个干熄焦系统稳定运行。
截至2006年6月底，全国已投产的机械化炼焦企业约1100多家，焦炉约2000座， 其中捣固焦炉250多座。所有焦炉的机械设备90％以上为国内自行设计制造。2006年8月15日太钢焦化厂新建的7.63m大型焦炉，年产焦炭110万吨，该厂采用德国伍德公司提供的焦炉技术，其设备为国内制造。该项目整套设备自动化程度高，实现了无人操作，采用了目前国内最齐备、最先进的环保技术和生产装置。
总之，我国捣固机械已接近和达到了国际先进水平，国内外捣固机械的主要性能见下表。
国内外捣固机械的主要性能表
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主要性能 |
1995年以前的国内水平 |
国外水平 |
国内现有水平 |
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捣固锤重, kg |
300～400
（夹板锤式捣固机） |
450
（夹板式捣固机） |
440～460
（机板锤式捣固机） |
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捣固锤数,个 |
2～3 |
18～32 |
18～24 |
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焦炉炭化室高度，m |
3.2～3.8 |
4～6 |
4.3～5.5 |
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装煤推焦机对位
操作精度 |
人工对位
误差±20mm |
微机控制
误差±2mm |
图像测量技术
误差±1mm |
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装煤烟尘处理 |
简易处理，仍有污染 |
燃烧法、无烟尘 |
燃烧法、无烟尘 |
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煤饼密度（干基），t/m3 |
0.9 |
1.00～1.05 |
0.93～1.07 |
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煤饼高宽比（k=H/B） |
7.5～9 |
10～13.3 |
9.3～12 |
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捣固一个煤饼时间，min |
15～20 |
4～5 |
5～6 |
3 焦炉机械的今后发展方向
目前，国内焦炉机械在自动化方面已实现了四大车无人操作，但在焦炉生产的污染控制方面与国外先进技术还有一定差距。为此我国焦炉机械发展方向应是以提高劳动生产率、炼焦生产自动化与污染控制方面开展研究工作。
（1） 采用现代信息电子技术装备，使仪表显示系统和自动控制系统现代化，实现整车PC程序控制，无人自动操作。
（2）采用成排多锤固定捣固，最大限度地增加锤数，缩短捣固时间，在4～5min内捣固一个38～48t的煤饼。
（3）彻底实现炉门、炉门框的自动清扫和尾焦的自动收集，高压水清扫炉门的国产化。
（4） 四大车自动对位采用最新图像测量技术，以提高对位精度，自动对位误差控制在士l mm以内。
（5） 电控研发高灵敏无触点逻辑元件，采用了特殊的保护，使捣固焦炉大车在高温、震动大、烟尘多的恶劣环境下操作也能准确可靠地工作。
（6） 液压传动采用油缸同置传感器等最新技术，使焦炉机械的动作准确可靠，运动平稳，无冲击。
（7）继续完善捣固焦炉的炉顶消烟除尘系统，实现无烟装煤，消除污染，保护环境。
