郑明东 牛军旗(安徽工业大学，马鞍山243002)
王明登（中冶焦耐工程技术有限公司，鞍山114002)
1 概述
随着捣固技术的迅速发展，国内相继投产了一大批炭化室高4m以上的捣固焦炉，山西大同和云南曲靖两家焦化企业投产捣固焦炉的炭化室高达5.5m。部分焦化企业通过焦炉端部机侧增设单排放煤的捣固煤塔，将顶装焦炉改造成侧装的捣固焦炉，也获得了较好应用效果。但是，新建和改造的捣固炼焦工艺依然采用20世纪50年代的外置式煤塔结构，这种方案布局存在土建投资大的缺点。在环保工艺方面，对于装煤过程中机侧炉门处烟尘气的逸散问题，仍未得到有效的解决。本文通过优化设计，摆脱常规的思维模式，沿用顶装焦炉煤塔的内置式小跨度结构，改进传统的捣固装煤工艺，以降低基建投资。同时充分考虑装煤期间烟气粉尘散发严重的问题，利用原有的装煤出焦地面除尘站，配置密闭式高压氨水喷射无烟装煤系统，为中小型焦炉技术改造提供经济实用的捣固炼焦方式。
2 方案设计
传统捣固炼焦工艺的外置式煤塔位于焦炉机侧，横跨在装煤车轨道上方，煤塔下部设有若干个煤料漏嘴，在每个漏嘴处设1台摇动给料机，煤料可从上至下经摇动给料机均匀落入煤箱中。若采用顶装焦炉的内置式煤塔工艺布局，需要将煤塔中的煤料外引至位于焦炉机侧的装煤车的煤箱中，并在煤箱的长向进行连续均匀布料。因此，选取合适的送料和布料设备是该工艺技术的关键。本方案利用埋刮板给料机具有直线输送煤料并在料仓长向给料的机械性能，将内置式煤塔内的煤料外送至焦炉机侧；同时用螺旋给料机代替摇动给料机，实现对装煤车煤箱的连续均匀布料。内置式煤塔与外置式煤塔捣固工艺比较见图1。
图1 内置式煤塔与外置式煤塔捣固工艺比较
图2 捣固装煤工艺布置方案
1－煤塔漏斗；2－埋刮板给料机；3－过渡钢结构煤斗；4－螺旋给料机；
5－侧装煤车；6－捣固机；7－电动单梁起重机。
2.1 捣固装煤工艺布置
本方案在内置式煤塔机侧设有1座捣固站，捣固站内配置捣固机、过渡钢结构煤斗、螺旋给料机等设施，埋刮板给料机横跨在煤塔漏斗下部和过渡钢结构煤斗上部。自煤塔漏斗下来的煤料由埋刮板给料机送至过渡钢结构煤斗，当需要向侧装煤车煤箱布煤时，装煤车行至捣固站下方，将煤箱与捣固机对位，抬起接煤板；多台并列布置的螺旋给料机将煤料从过渡钢结构煤斗中将煤料均匀地送入装煤车的煤箱中。为便于捣固机等设施的安装维修，在捣固站顶部设1台电动单梁起重机，捣固站操作台板上设吊装孔。捣固装煤工艺布置见图2。
2.2 主要设施的工艺结构
（1）埋刮板给料机。埋刮板给料机主要由机壳、埋刮板装置、驱动装置、拉紧装置、布煤板等组成。埋刮板给料机的布煤板在位于过渡钢结构煤斗进料口处，开设有长方形布料孔，向过渡钢结构煤斗装煤时，煤料由煤塔漏斗进入埋刮板给料机，沿刮板走行方向被输送至布煤板的长方形下料口，将过渡钢结构煤斗沿长向分段逐步装满。
（2）过渡钢结构煤斗。过渡钢结构煤斗下部按煤饼长度设有若于个锥形下料漏嘴，每个下料漏嘴处配置1台螺旋给料机。下料漏嘴的间距和漏嘴的数量需确保由螺旋给料机送出的煤料依靠重力经装煤车的接煤板下落并呈扇形散开后，在进入装煤车煤箱的瞬间煤料量沿长向相等。过渡钢结构煤斗的容积一般设计为可以满足两个煤饼的用煤量即可，不宜过大，不仅可减少捣固站的荷载，降低土建费用，而且也可满足工艺要求。
2.3 消烟系统设计
消烟系统设计采用密闭式高压氨水喷射无烟装煤系统，将高压氨水喷射除尘技术移植于捣固焦炉上，配置机侧炉门密封装置以及采用炉顶水封式除尘孔等措施，以有效解决捣固炼焦炉装煤时烟尘的逸散问题。其除尘方法有二，一是利用桥管上的高压氨水喷射产生的吸力，将装煤炭化室炉门处的烟尘吸入集气管，其他烟尘由导烟车上的导烟筒进入装煤炭化室相间的炭化室内，进入集气管（导烟筒与除尘孔座对接处，存在一定的间隙，会有气体外泄，为了彻底消除装煤过程中逸散的烟尘，除尘孔设计为水封结构）；二是采用机侧炉门密封装置，利用炉柱形成密封面，进一步杜绝烟尘从炉门处逸散出来。出焦过程中烟尘的治理采用常规的出焦地面除尘站，经处理后烟囱排出口处烟尘气的浓度可小于50mg/m3 。
3 工艺参数与技术经济指标
根据理论测算，现以炭化室高4.3m的单座捣固焦炉为例，煤饼几何尺寸按13l50×500× 4100考虑，主要工艺设施的性能参数如下：
1) 埋刮板给料机1台，给料量250～350t/h, 刮板布料机长度31m。
2) 过渡钢结构煤斗1台，长×宽（上部／下部）×高＝13250×2000/900×3800mm，锥形下料漏嘴9个，漏嘴中心距1320mm 。
3) 螺旋给料机9台，给料量0.3～l .0t/min ,下料口尺寸600×600mm 。
4) 18锤微移动捣固机1套，，轨距2000mm，捣固锤重量≮400kg/锤，捣固频率为67～72次/min。
技术经济指标仍以炭化室高4.3m的捣固焦炉为例，将外置式煤塔与内置式煤塔的捣固装煤工艺进行对比。由于两者均可采用相同性能的捣固机，经济技术指标的差别主要在于土建投资，计算结果列于表1。显然，本方案的主要优势是基建费用可降低140万元左右，约降低40％左右。
表1 投资比较（万元）
|
名称 |
外置式煤塔捣固装煤 |
内置式煤塔捣固装煤 |
|
煤塔 |
310 |
120 |
|
摇动给料机 |
32.4 |
- |
|
螺旋给料机 |
- |
2.7 |
|
埋刮板给料机 |
- |
20 |
|
捣固站 |
- |
60 |
|
小计 |
342.4 |
202.7 |
4 结束语
1) 为顶装焦炉改造成捣固焦炉提供了可行的工艺技术，技术改造时可维持原有的煤塔结构，仅需在煤塔机侧增设1座捣固站，具有基建投资低、建设难度小、维护方便等特点。
2) 在捣固炼焦工艺改进方面，笔者提出可将卧式热回收焦炉液压成煤饼的方式应用于水平室式捣固炼焦工艺，这种工艺可取消捣固机这一庞大的机械设施，不仅可提高侧装煤车作业率，而且大大降低基建投资，由于当前液压系统技术的限制，这一技术的应用有待于焦炉机械设施的进一步完善和发展。
