李慶生，張雨虎，李俊玲

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東 濟南 250000）

2020 年6 月，國家頒布了《焦化行業(yè)規(guī)范條件》，要求“新建頂裝焦?fàn)t炭化室高度≥6.0 m，搗固焦?fàn)t炭化室高度≥5.5 m”。目前國內(nèi)已經(jīng)建成的搗固焦?fàn)t還是以5.5 m 的為主力爐型。因此，需要設(shè)計新型大容積搗固焦?fàn)t來滿足市場及未來要求。

山東省冶金設(shè)計院股份有限公司聯(lián)合意大利Paul Wurth 公司共同開發(fā)、設(shè)計了SWDJ625-1 型搗固焦?fàn)t，現(xiàn)對其結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝參數(shù)、環(huán)保除塵技術(shù)等方面進行介紹，為大容積焦?fàn)t建設(shè)提供參考。

1 爐體結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)

SWDJ625-1 型搗固焦?fàn)t為雙聯(lián)火道、大廢氣循環(huán)、兩段空氣助燃、焦?fàn)t煤氣下噴、非對稱煙道結(jié)構(gòu)的單熱式大型搗固焦?fàn)t。

焦?fàn)t采用非對稱式煙道技術(shù)，便于調(diào)節(jié)從機側(cè)到焦側(cè)各立火道的煤氣流和空氣流，且便于廢氣流的排出，有利于焦?fàn)t長向加熱的均勻性。另外，煙道和廢氣開閉器布置在焦?fàn)t焦側(cè)，空氣入口箱布置在焦?fàn)t機側(cè)，可改善焦?fàn)t廢氣系統(tǒng)的操作環(huán)境，廢氣系統(tǒng)基建投資比其他焦?fàn)t節(jié)省40%以上。焦?fàn)t爐墻極限側(cè)負荷達到12.2 kPa，爐體結(jié)構(gòu)強度高，爐墻穩(wěn)定性好，使用壽命長。

蓄熱室下部低溫區(qū)使用黏土磚砌筑，上部高溫區(qū)使用硅磚砌筑，兩者之間設(shè)置滑動層，避免蓄熱室因上下溫差導(dǎo)致膨脹不均，進而產(chǎn)生局部拉裂，保證了爐體的嚴(yán)密性，延長了焦?fàn)t使用壽命。

炭化室采用薄爐墻技術(shù)，爐墻厚度為90 mm。在熱流量和導(dǎo)熱系數(shù)不變的情況下，由于傳熱距離減?。礋嶙铚p?。?，炭化室側(cè)爐墻的溫度提高，從而提高了炭化室內(nèi)煤料煉焦速度，降低了煉焦能耗。同時，采用薄爐墻技術(shù)，焦?fàn)t耐材量減少，但傳熱速率增加，傳熱量增加，使炭化室墻面溫度下降程度反而減少，故不存在裝煤初期墻面溫度低至晶型轉(zhuǎn)化點以下的風(fēng)險，因此減緩了裝煤后爐墻劇冷程度，有利于爐體保護[1]。焦?fàn)t炭化室墻面采用溝舌結(jié)構(gòu)復(fù)雜的“寶塔”磚，消除了炭化室和燃燒室之間的直通縫，優(yōu)化了燃燒室磚層高度，同等砌筑高度上減少了水平磚縫的數(shù)量，并且爐體結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，荒煤氣不易串漏。立火道隔墻采用帶有溝舌的異型磚砌筑，隔墻設(shè)置了二段加熱空氣道，實現(xiàn)了空氣分段助燃，提高了高向加熱的均勻性，保證焦炭上下均勻成熟。對炭化室底部兩層磚進行加厚，提高了炭化室下部爐墻耐磨和耐沖擊性能。

爐頂區(qū)下部高溫區(qū)使用硅磚砌筑，上部低溫區(qū)使用黏土磚砌筑，兩者之間設(shè)置滑動層，并用保護板在烘爐前壓緊黏土磚，在烘爐過程中爐頂耐材有保護板壓力保護，黏土磚不會隨硅磚的膨脹而移動，可避免烘爐結(jié)束后在爐頂區(qū)出現(xiàn)大量裂縫；同時，烘爐末期爐體不需要灌漿，爐頭不需要重砌，且更加嚴(yán)密，保證了爐體的嚴(yán)密性。

SWDJ625-1 型焦?fàn)t爐體主要尺寸和焦?fàn)t基本工藝參數(shù)分別見表1、表2。

表1 SWDJ625-1 型焦?fàn)t爐體主要尺寸 mm

表2 SWDJ625-1 型焦?fàn)t基本工藝參數(shù)

2 環(huán)保除塵技術(shù)

2.1 裝煤除塵

搗固焦?fàn)t的裝煤除塵是環(huán)保工作的重點。針對搗固焦?fàn)t煙塵產(chǎn)生的特點，SWDJ625-1 型搗固焦?fàn)t采用雙M 型管導(dǎo)煙車（N+2，N+4）+水封式導(dǎo)煙管+SOPRECOR單炭化室壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)+焦側(cè)集氣管，并配合機側(cè)爐頭煙除塵，實現(xiàn)對裝煤煙塵的綜合治理和清潔化生產(chǎn)。

裝煤機側(cè)爐頭煙除塵采用裝煤車上設(shè)專門的集塵罩+爐頂除塵干管+機側(cè)爐頭煙除塵地面站形式，將裝煤時產(chǎn)生的煙塵通過集塵罩、除塵干管抽吸到機側(cè)爐頭煙除塵地面站，經(jīng)凈化后外排。

雙M 型管導(dǎo)煙車為國內(nèi)首次配合焦?fàn)t2-1 推焦串序使用。正常生產(chǎn)時，第N 孔炭化室裝煤產(chǎn)生的煙氣，通過導(dǎo)煙管導(dǎo)入第N+2 孔和第N+4 孔兩個炭化室，煤氣中的可燃成分通過熾熱的焦炭層后燒掉，降低了煤氣中的氧含量。邊炭化室裝煤時，雙M 型管導(dǎo)煙車可以避免雙U 型管導(dǎo)煙車只能用一個導(dǎo)套的弊端，在焦?fàn)t邊炭化室附近設(shè)置獨立的導(dǎo)煙孔，將邊爐裝煤產(chǎn)生的煙氣導(dǎo)入到N-1 和N+2 炭化室中，避免了邊炭化室裝煤單管導(dǎo)煙造成的裝煤冒煙。

2.2 出焦除塵

出焦時，機側(cè)爐頭煙除塵采用推焦車設(shè)專門的集塵罩+爐頂除塵干管+機側(cè)爐頭煙除塵地面站形式，將推焦時產(chǎn)生的煙塵通過集塵罩、除塵干管抽吸到機側(cè)爐頭煙除塵地面站，經(jīng)凈化后外排。

出焦過程中，焦側(cè)爐頭煙采用攔焦車大型集塵罩+車載助力風(fēng)機+ 翻板閥除塵干管+ 出焦除塵地面站形式，將出焦時所產(chǎn)生的煙氣通過集塵罩、除塵干管抽吸到出焦除塵地面站，經(jīng)凈化后外排。

2.3 其他環(huán)保技術(shù)

（1）結(jié)合焦?fàn)t燃燒室受力情況，對保護板進行設(shè)計，采用了隔熱效果好、密封性能好的抗形變多段式保護板，使保護板始終與爐體緊密貼合，有效延長爐體使用壽命，杜絕爐體冒煙冒火。同時，保護板內(nèi)襯澆注料、陶瓷纖維材料均在鐵件安裝階段施工完成，無需在熱態(tài)工程中灌漿，大大降低工人的勞動強度，有利于提高施工質(zhì)量，且燃燒室爐頭隔熱、密封效果好。

（2）根據(jù)爐門受力情況，結(jié)合搗固焦?fàn)t干餾過程中的膨脹壓力，對焦?fàn)t爐門結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，增加了爐門下部的結(jié)構(gòu)強度，同時采用了空冷式彈簧刀邊爐門，爐門能自適應(yīng)爐門框的變化，提高了密封程度，降低了生產(chǎn)期間的無組織排放。

（3）上升管蓋、導(dǎo)煙孔蓋均采用水封式結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了爐頂導(dǎo)煙孔和清掃孔的數(shù)量，減少了無組織排放點。

（4）優(yōu)化集氣管放散管設(shè)計，核算放散管直徑，滿足事故狀態(tài)下荒煤氣全部放散的要求。放散管上設(shè)自動點火和自動開啟裝置，結(jié)構(gòu)簡單，運行靈活穩(wěn)定。

3 結(jié) 語

3.1 SWDJ625-1 型搗固焦?fàn)t通過非對稱煙道、薄爐墻、空氣分段加熱等一系列焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)先進設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，可有效降低焦?fàn)t煉焦能耗，提升爐體的嚴(yán)密性，延長焦?fàn)t使用壽命。

3.2 通過雙M 型管導(dǎo)煙車、SOPRECOR單炭化室壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、配套除塵地面站及抗形變多段式保護板等環(huán)保除塵技術(shù)的應(yīng)用，SWDJ625-1 型搗固焦?fàn)t可實現(xiàn)對焦?fàn)t煙塵的綜合治理和清潔化生產(chǎn)，提高焦?fàn)t的環(huán)保水平和社會效益。