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1、1 捣固炼焦存在的问题及改进措施郑文华张长青1 我国捣固炼焦发展历程1919 年，我国第一座 Koppers 式捣固焦炉在鞍钢投产。 1956 年，我国自行设计的第一座炭化室高3.2m 的捣固焦炉投产。 1970 年，炭化室高 3.8m 的捣固焦炉建成投产。 1995年，青岛煤气厂使用引进德国摩擦传动、薄层给煤、连续捣打的捣固机。至 1997 年，我国先后在大连、抚顺、北台和淮南等市建成了18座捣固焦炉，炭化室高大多为3.2 米，总产能为 212 万 t/a 。在本世纪初，设计开发了炭化室高 4.3m 的捣固焦炉。 2005年 8 月，景德镇焦化煤气总厂将炭化室高 4.3m、宽 450mm 的
2、 80型顶装焦炉改造成捣固焦炉。 2006 年 2 月邯郸裕泰实业有限公司将炭化室高4.3 米、宽 500mm 的顶装焦炉改造成捣固焦炉， 拉开了我国4.3m顶装焦炉改造成捣固焦炉的序幕。2006 年底，5.5m的捣固焦炉在云南曲靖建成投产，在全国掀起了建设5.5m 捣固焦炉的热潮。现在河北的旭阳、华丰、河南的金马、山东的日照、邹县、银川的宝丰、神华、乌海、涟钢、攀钢和江苏的沂州都正在建设5.5m 捣固焦炉。 2007 年 6 月，中冶焦耐公司总承包了河北唐山市佳华公司的炭化室高6.25m 世界最高的捣固焦炉的建设，预计2008年 8 月投产，这标致着我国大型捣固焦炉技术达到了国际先进水平。2
3、007 年 9 月，中冶焦耐公司中标建设印度塔塔钢铁公司5m的捣固焦炉，标致着我国大型捣固焦炉设计正式走向国际市场。 同期，涟源钢铁公司和攀枝花钢铁公司也决定新建捣固焦炉，标致着我国大中型钢铁企业开始接受和采用捣固炼焦技术。近几年，我国的捣固炼焦技术发展很快，投产的捣固焦炉已有355 座，总炼焦生产能力超过了 9600 万 t/a 。但这些焦炉有 95以上是建在独立焦化厂，钢铁企业焦化厂采用捣固炼焦工艺的并不多，已投产的只有北台钢铁公司、 长治钢铁公司、南昌钢铁公司和山东潍坊钢铁公司等。2捣固焦炉与顶装焦炉的对比20 世纪 90 年代, 我国焦化工作者曾为马钢焦化厂做过捣固炼焦试验，其结论是：
4、在相同配煤比时， 捣固炼焦能大幅度提高焦炭的冷态强度。焦炭气孔壁材料的光学组织主要取决于原料煤的性质，捣固对其无明显影响。 因此，与光学组织有关的焦炭反应性， 在捣固后无显著变化。 但可改善焦炭的气孔结构， 提高焦2 炭反应后强度。 在焦炭质量不变的条件下，采用捣固炼焦可使气煤的配入量提高到 7080，即可多用高挥发分煤1020。采用捣固技术可以提高焦炭反应后强度的原因是焦炭的气孔直径变小、孔壁变厚、气孔率变低，捣固焦炭的耐碱侵蚀性也变强。表1 列出了印度塔塔钢铁公司的试验结果，表2 为捣固炼焦与顶装炼焦的对比。表 1印度塔塔钢铁公司的试验数据炼焦方式气孔直径m气孔壁厚m气孔率焦炭的 CSR不
5、用碱浸用碱浸顶装炼焦197.5150.045.4546.638.9捣固炼焦152.4154.540.1561.255.7表 2捣固炼焦和顶装炼焦对比项目捣固炼焦顶 装 炼 焦入炉煤水分严格控制在 813。 Dillingen要求 1012、Tata 要求 910才能得到具有最理想的抗压强度和抗剪强度的煤饼。需配臵煤棚或煤干燥、煤加湿装臵。当煤水分接近14时，煤饼倒塌率大大增加相对不严格8% 14配煤的煤种必须依据所需的焦炭质量，对原料煤的资源情况和经济性进行综合评估，通过配煤试验选择适宜的配煤比相对不严格入炉煤粒度捣固焦炉越高，对入炉煤粒度和粒级分布的要求越严格。为了得到足够强度的煤饼，必须将
6、煤料细度粉碎至 3mm 级含量为 90左右，同时细粒级的含量（0.5 mm）在 4550相对不严格。一般3mm 的占7382装煤操作当出现煤饼掉角、倒塌等事故时，处理复杂，影响焦炭产量。国外某厂捣固焦炉投产初期时，煤饼倒塌率为万分之一， 生产 22年后的现在， 每天装煤 98简单3 孔， 总有 12 孔的煤饼出现问题， 煤饼倒塌率为 12 。国外某厂 4 座共 230 孔 4.5m 的捣固焦炉，每天装煤 251孔，平均有 10 孔左右出现掉角和局部倒塌现象，煤饼倒塌率为3.98 。为此，在机侧操作台设臵刮板机和胶带机，以将机侧操作台上的余煤输送至煤塔。当煤饼掉角或倒塌时，将有部分煤饼推不进去，
7、故特设了煤饼切割机焦炉机械重量大(5.5 米炉 CP机 740t/ 台；6.25 米炉 SCP机1350t/ 台，需引进 ) ，结构复杂，备品车几乎无法设臵，维修费用高；捣固机出现问题会影响装煤操作和焦炭产量重量小，简单，维修费用低装煤环保敞开机侧炉门推送煤饼，产生大量烟尘，其中又含大量荒煤气、焦油和炭黑等可燃物，给烟尘治理带来极大困难基本解决炉体寿命短（一般 20 多年）长（可达 35 年以上）多用弱粘煤可多用 2025弱粘煤；当为大型高炉生产高质量焦炭时，弱粘煤的配入量不能太多必须增加型煤、煤调湿等煤预处理措施，才可多用 10 15弱粘煤同配比时，焦炭质量M40提高 35 个百分点， M1
8、0改善 24 个百分点， CSR提高 16 个百分点不变入炉煤成本低（吨焦入炉煤成本可低2045 元）高吨焦投资对于 5.5m捣固焦炉，国产捣固机630 元，进口捣固机 680750 元600元 （6米顶装）3我国钢铁企业采用捣固炼焦的情况4 3.1过去很少采用捣固炼焦的原因（1）捣固焦炉的寿命要比顶装焦炉短。根据国外大型捣固焦炉的生产实践表明，捣固焦炉存在煤饼炼焦时的膨胀压力大、装煤时机侧炉头在空气中暴露时间长、 煤饼掉角或局部倒塌时焦侧炉头装煤不满易造成高温等问题而导致炉体的损坏。因此捣固焦炉的炉龄一般为20 多年，而顶装焦炉的炉龄可达30 年以上。（2） 捣固焦炉的生产不如顶装焦炉稳定。
9、干扰捣固焦炉稳定生产的因素较多，如入炉煤水分过高或过低、 入炉煤粉碎粒度不合格、 粒度分布不合格、 煤种变化过多等都会影响煤饼的捣制和煤饼强度。具有2030个捣固锤的捣固机发生故障也会直接影响炼焦生产。 若钢铁企业焦化厂生产不稳定不仅影响本厂，而且直接关系到整个钢铁联合企业的平稳生产。特别是中后期炉龄的捣固焦炉，每天都有 12的煤饼或炭化室出现问题，这是对钢铁企业焦化厂稳定生产的威胁最大。推焦总系数K3是用以评价焦化厂和炼焦车间遵守规定的结焦时间方面的管理水平，即反应焦炉操作的总体情况。目前我国捣固焦炉的K3都很低，好的为 0.70 ，低的只有 0.35 ，一般在 0.60 左右。（3）捣固焦
10、炉的装煤烟尘治理难度比顶装焦炉大。捣固焦炉从机侧推入煤饼时，易造成机侧炉头大量冒烟，至今国内外捣固焦炉的装煤除尘效果都不太好，不如顶装焦炉。 宝钢曾在二期和三期可行性研究阶段考虑过捣固炼焦技术，最后因国内外尚没有大型高炉长期全部使用捣固焦炭的生产经验的原因而选用了顶装焦炉。 目前，我国独立焦化厂生产的捣固焦炭几乎都是供中小高炉使用。再加上过去全国的焦炭总产量不大，强粘结性煤焦煤和肥煤的供应也比较宽松，价格也不高。如 1993 年我国的焦炭总产量是9315万吨，仅为 2006年（29768 万吨）的三分之一。 再加上钢铁企业的焦化厂必须向炼铁厂稳定供应焦炭的压力远大于独立焦化厂， 且焦化厂入炉煤
11、成本由钢铁公司承担，而不仅由焦化厂自己承担，所以，钢铁企业焦化厂就很少采用捣固炼焦技术。3.2钢铁企业开始接受捣固炼焦的原因2006 年我国的焦炭产量29678 万吨，占世界总产量的57% 。当年炼焦精煤耗量至少 4 亿吨，折合原煤 7.5 亿吨。炼焦煤供应已成为我国焦化业可持续发展的重大问题。因国内焦煤和肥煤的储量只占炼焦煤储量的37左右，致使优质炼焦煤的供应已成为影响炼焦生产、焦炭质量和炼焦成本的重要因素。且强粘结性5 煤与弱粘结性煤的差价越来越大，入炉煤成本也越来越高。 长江以南焦化厂的入炉煤成本已高达 9001200 元t, 钢铁企业焦化厂所承受的成本压力也越来越大。100 多家使用捣
12、固焦炉的独立焦化厂为钢铁企业焦化厂提供了宝贵的实践经验，找到了捣固焦炉的存在问题和改进方向，增强了研发和使用捣固炼焦技术的信心。 特别是国内 5.5m 捣固焦炉 （年产焦炭 1.01 1.05 万 t/ 孔） 的投产和 6.25m捣固焦炉（年产焦炭1.2 万 t 孔）的设计与建设，为钢铁企业建设大型捣固焦炉提供了有利条件。总之，尽管捣固炼焦技术尚存在许多难题，但可持续发展的潜力深深地吸引着钢铁业的焦化工作者。虽然捣固炼焦技术在大中型钢铁企业的使用刚刚开始，还需要扶持、探讨和开发，更需要改进、完善和优化。4捣固炼焦的配煤比和焦炭质量在入炉煤相同的条件下，采用捣固焦炉生产的焦炭质量要好于顶装焦炉。
13、而焦炭质量要求相同时，采用捣固焦炉就可多配入高挥发分的弱粘结性煤。因此，只要通过配煤试验， 选择合适的入炉煤种， 严格控制入炉煤水分、 粒度和粒级分布，完全可以生产出大型高炉所需的优质焦炭。表 3 和表 4 中列出了不同焦化厂捣固焦炉使用的配煤比及焦炭质量。表 3不同焦化厂捣固焦炉使用的配煤比及焦炭质量焦化厂河北某厂山西某厂河南某厂配煤比焦煤2811.320肥煤13.5314.56101/3 焦煤29.1146.6455瘦煤13.81010气肥煤15.375焦炭质量M4083.48184M106.117.237.46 表 4山西某焦化厂捣固焦炉用的配煤比与焦炭质量序号1234567配煤比%焦煤
14、1013161710910肥煤1614111381281/3 焦煤39393937343534瘦煤20191717252019气煤15151716232429焦炭质量%Aa12.1912.5812.4111.9512.5012.7012.10Sta0.640.650.660.660.660.640.64M2593.693.293.394.493.893.292.8M104.44.44.83.64.64.84.4CRI27.823.924.324.824.323.630.4CSR65.267.570.073.168.169.261.2从表 3、4 中可看出，对捣固焦炉而言，也是好煤炼好焦，差煤炼
15、差焦。如4 号入炉煤中焦煤和肥煤的配比最高，所得的焦炭质量也最好； 而 7 号入炉煤中焦煤和肥煤的配比最低， 所得的焦炭质量也最差。 当用捣固焦炉为大高炉生产优质焦炭时，也需要多配些强粘结性煤，当然其配入量肯定少于顶装焦炉。捣固焦炉入炉煤成本的降低主要取决于原料煤的差价，强粘结性煤与高挥发分或弱粘结性煤的差价越大，入炉煤成本降低得就越多。2005 年，我公司将景德镇焦化煤气总厂的3 座(105 孔 JN43-80 型、宽 450mm ）产能 85 万 t/a 的顶装焦炉改造为既可捣固又可顶装的焦炉。 在捣固炼焦时，因多配入了低价的长焰煤，使吨焦入炉煤成本降低了32 元。湖北冶钢采用捣固焦炉后，
16、吨焦入炉煤成本降低了 4050 元。 河北裕泰实业集团有限公司将4.3 米焦炉由顶装改造为捣固后，吨焦入炉煤成本降低了16 元。5国外捣固焦炉的操作情况（1）德国的迪林根（ Dillingen）中心焦化厂。 245 孔捣固焦炉，炭化室锥度为 20mm ，炭化室长高宽 172506250490mm ，煤饼长高宽162506000450mm ，煤饼高宽 6000/45013.33，结焦时间 19.5 22h。炭化室装煤量为干煤45 吨或湿煤（水分10 ）49.5 吨。19871992年间，年7 产焦炭 136144 万吨，每孔炭化室年产焦炭量1515116043吨，2005 年因焦炉老化，年产焦炭降至100 万吨，每孔炭化室年产焦炭量计11111吨。捣固装煤推焦机重1350 吨（含煤），外型尺寸为26m 35m 25m 。32个捣固锤共分 5 组（4、8、8、8、4 ），机上煤仓容量75t 。捣固锤头行程 300mm ，每个锤头重
