炼焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文炼焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究 修焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究独创性说明作者郑重声明：本专业学位硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得研究成果.尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证 书所使用过的材料.与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的 说明并表示了谢意.：2大连理工大学硕士研究生学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规 定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。_51摘本钢焦化厂炼焦二车间新4号焦炉于2003年9月28日正式投产以来，在焦炉生产 过程中发现，6米焦炉在焦炭质量管理方面与4.3米焦炉相比存在很大的差异，由于我 厂在大型焦炉管理经验上的空白，导致6米焦炉焦炭质量出现了较大的波动，如何尽快 地找出科学地管理方法，势在必行.为了解决这个问题，作者通过查阅文献了解到：焦炭质量影响因素包括配煤的性质 和配煤比、炼焦过程中的工艺条件和焦炭运输过程中对焦炭质量的影响。由于6米焦炉 的大型化,工艺上的改进和变化与原来43米焦炉势必会在焦炭质量上产生一定的影响。文章论述了通过实验、实践和科学推测的方法来踩踪和指导新6米焦炉生产，提高 焦炭质量的方法，本文通过对本钢焦化厂炼焦二车间4.3米焦炉和6米焦炉的对比，对 生产工艺、配煤质量和性质，以及炼焦工艺条件的分析，提出了适应新6米焦炉生产需 要的方法和措施，得到了提高焦炭质量方法的理论依据.关键词：焦炭焦炭质量木铜焦化厂6米焦炉大连理工大学硕士学位论文AbstractStudy on 6m Ovens Coke Quality Improvement Benxi St eel Coking Plant No.2 Coke Making Workshop No.4 new oven went int o operat ion on Sep.28t K20 0 3.During product ion,we f ound t hat t he coke qualit y management is of great dif f erence bet ween 6m oven and 4.3m oven.Owing t o lack of f ar呼 scale oven management experience,t he coke qualit y f luct uat ed a t ot So it is necessary t o f ind scient if ic management met hod as soon as possible.To solve t his problem,t he aut hor read lot s of document s on f act ors af f ect ing coke qualit y as f ollows:1.Propert ies of coal blending and rat io change of coal blending.2.The process t erms during coke making.3.Coke t ransport at ion.Because 6m oven is larger t han 4.3m oven,wit h some process improvement and change,which is cert ain t o make some ef f ect on coke qualit y.This art icle discusses t he coke qualit y improvement met hods,f ollowing and direct ing new 6m oven product ion t hrough experiment s,pract ice and scient if ic presumpt ion.Comparing bet ween t he 4.3 Oven and 6m Oven of No.2 Coking Workshop of Benxi St eel Coking Plant,it makes analysis of process,qualit y and propert ies of coal blending and coking process t erms,put t ing f orward some necessary met hod and meast ure t o t he new 6m oven product ion,t he t heoret ical basis of coke qualit y improvement met hod are gained.Key words:Coke;Coke Qualit y；Benxi St eel Coking Plant；6m Oven燎焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究0 51 言0.1概述随着炼铁技术的发展，只有不断提高焦炭质量才能满足日益提高的高炉喷吹冶炼对 焦炭质量的要求.高炉大型化和富氮喷煤技术因其巨大的经济效益和社会效益得以推广 使用。然而我国熊炭质量的现状远远适应不了上述炼铁技术发展的要求，成为制约其发 展的一个主要因素.焦炭是高炉炉料中的主要组成部分，焦炭在高炉中的作用主要是燃料、还原剂、渗 碳剂和疏松骨架.高炉大型化和富氧喷煤工艺是世界范围内高炉技术发展的趋势，高炉 风口实现富氧喷吹新技术能够显著降低焦比，提高高炉的利用系数1川高炉大型化和 高炉喷吹对焦炭的质量要求逐年提高.随着本钢第二炼铁厂5号高炉（250 0m,X 6#高炉 7#高炉（2850）的投产，铁厂对我们车间焦炭质量也提出了新的要求，M40指标从2001 年的79.0提高到2002年的79.5,到2003年提高到80.0；M10指标从2001年的&0 降到2002年的7.8,到2003年达到7.0.高炉焦要求低灰、低硫、强度高、块度适当且均匀、气孔均匀、致密反应性适度、反应后强度高.按照炼铁设计规定要求，我国2000300面高炉冶炼用焦炭质量指标应为M40 80%,M10 V8.0%.Ad13.0%,St 48%-50%w.0.2本文工作衡量焦炭质量的指标包括贴0、M10、水分、破分、灰分、挥发分、高温反应性，热 强度等.焦炭质量的每一个部分对高炉生产都有很大影响，高炉用焦要求低灰、低硫、强度高、块度适当且均匀、气孔均匀、致密反应性适度、反应后强度高.因此国内各个 焦化厂都在研究提高焦炭质量的方法.本钢焦化厂为满足铁厂用焦的需求，将服役37年的老4号4.3m焦炉扒倒重建为 现代化程度较高的新4号、5号6米焦炉和同时建立了处理量为150 t/h的干熄焦.面 对毫无大型焦炉管理经验的我们，只有更快的掌握新工艺、新设备.从中摸索总结出提 高焦炭质量的方法，应用于实践,才能将焦炉管理提高到一个新的水平.其中焦炉容积 的加大、焦炉边孔的改良设计、焦炉边孔的补充加热、家化错、热值仪、顶装煤螺旋给 料、消火车移动接焦、运焦皮带系统的改进、焦炉四车联锁等设施的应用对焦炉焦炭质 量影响较大，该论文将就此进行详细的分析研究.大连理工大学硕士学位论文通过研究，结合生产实际，找出最佳配煤比，制定出最佳的加热制度，总结出最合 理的操作方法，达到稳定生产，提高焦炭质量的目的。5燎焦车间提高6米焦炉焦炭质置的研究1文献综述11我国焦炭生产的现状我国焦炭生产从20世纪70年代末开始经过十多年的持续快速增长，焦炭年产量和 出口量于90年代初都跃居世界第一位a.我国是目前世界上最大的焦炭生产国和消费 国.近年来，我国焦炭在充分满足我国国内用户需求的同时，还以质优价廉的优势受到 国际市场的广泛欢迎，同时，我国焦炭质量逐年提高，已得到世界各国焦炭用户的认可,并在世界焦炭贸易总量中占有越来越重要的位置.中国炼焦企业分布在全国各地，到2001年底统计在册的407家焦化厂（机焦）的 生产能力为12017万吨/年，其中年产焦炭100万吨以上的有24家，鞍钢化工总厂年产 焦炭457万吨，武钢焦化厂298万吨，攀钢煤化二公司237万吨，北京焦化厂203万吨.我国焦炭产量已连续8年达1.2亿1.3亿%我国生产的机焦可以完全满足国民经济 和出口贸易的需要.我国炼焦工业近十余年发展较快，以宝钢二期6米焦炉为代表的 中国焦炉技术，达到世界水平.拘固炼焦技术及装置、型煤炼焦技术、干熄焦技术、低水份熄焦技术、煤调湿技术的广泛应用和发展，说明我国在焦炉技术水平方面正在和 世界先进水平缩小距离.然而，长期困扰世界炼焦工业的炼焦煤资源恶化、环境污染严 重、焦炉产量和热效率低下等问题远远没有解决.我国，炼焦工业普遍存在如下问题（D企业分散规模小；2）炭化室容积小；（3）大量的土焦浪费资源，污染环境：（4）优质炼焦煤资源缺乏且分布不均，使焦炭质量不 能与国际接轨.针对这些不利情况，应及时地取缔小土窑，依靠地区煤资源的优势，建 立大型的焦化基地，降低消耗，减少炼焦成本，少用优质煤种，利用炼焦新工艺，多用 粘结性差的煤生产出优质焦炭.1.2我国焦炭质量的分析我国多数焦化厂没有建设炼焦煤预处理和干熄焦等提高焦炭质量装置又受优质炼 焦煤短缺的影响，焦炭质量长期偏低.20世纪90年代以来，由于选煤厂和焦化厂加强 管理和技术进步，焦炭质量有一定改善，但近几年除个别厂焦炭质量（灰分）有所改善 外，总体平均质量基本不变.我国焦炭质量的主要问题是灰分大和强度差（包括机械强 度和反应后强度），这种质量的焦炭，对高炉特别是对容枳2000立方米以上的大高炉的 技术经济指标有严重影响.与先进国家相比，我国高炉吨铁焦炭用量平均高了35个 百分点，M40低68个百分点，M10差2个百分点.我国炼焦煤无论从资源储备上还是 从产量上看，21世纪初期炼焦煤供量是充裕的，但气煤多、肥煤和焦煤少、肥煤硫分高,焦煤灰分高等特点是不会改变的-正因如此，如果炼焦技术和选煤技术不发展，全国总6大连理工大学硕士学位论文体焦炭质量很难再提高.21世纪初期，铁生产仍是以高炉炼铁为主，高炉大型化及炼铁技术特别是喷煤将会 有更大的发展.我国现有容积大于1000立方米高炉40多座，容积大于2000平方米高 炉16座，这些大高炉已成为我国铁生产的主体.今后高炉大型化的步伐虽然不会太快,但肯定大高炉将会越来越多，高炉喷煤量会加速向15020 0 kg/t铁目标发展。随着高 炉喷煤量增大，焦比降低，对焦炭质量要求将更高：（1）矿焦比提高，焦炭负荷加大，高炉中块状带的透气性变差，这就要求焦炭块度更加均匀.（2）未燃煤粉在高炉中软融 带和滴落带阻塞.高炉下部透气性明显变差，这要求焦炭降解作用要小，能保持足够的 强度和块度.（3）富氧喷煤，辄气减少，二氧化碳的浓度相对提高，这就要求焦炭反应 性低，反应后强度高,高炉炼铁对焦炭质量要求还没有一个公认的，统一的定量要求，这是因为焦炭质量指标还不十分科学和完善，各国各厂高炉的操作条件也不尽相同；但 要求焦炭有害成分（灰分，碱分和碱金属含量）低，强度（包括冷强度和反应后强度）高，块度均匀，质量稳定等方面是一致公认的.展望21世纪中国钢铁工业仍将持续、较快地发展，要能在发展中取得较好的经济 效益，立足国际，就必须实现钢铁工业结构优化的改造，考虑在相当长时间内，高炉仍 将是提供炼钢生铁的主要设备.因此，炼铁系统（铁、焦、烧）的突破口是高炉大量喷 煤。由于喷煤量的增加，焦化大幅度降低，焦炭在高炉内的负荷加重，焦炭作为发热剂 的作用，部分或全部被煤粉所取代，然而作为骨架，保持炉内的透气，透液性的作用却 无法由煤粉所取代，因此，焦炭质量面临更为严峻的要求.我国冶金系统焦炭的质量，过去曾有较好的实绩.1966年全国产焦炭1418万吨，冶金系统产焦炭1120万吨，占76%,其中鞍钢等10个重点企业产焦炭1081万吨，占 96.5%。当年焦炭平均灰分为12.68%,其中武钢等6个单位的灰分低于或接近12.5%焦炭强度平均在325kg左右（原苏联转鼓强度指标）.属中上水平，与当时高炉容积是 相适应的，随国民经济及钢铁工业的发展，炼焦企业和焦炭质量快速增长，但焦炭质量 下降，灰分迅速增高19781988年，重点企业焦炭（占冶金系统）焦炭产量71%67%,平均灰分徘徊在13.5%14%之间，1989,1990,1991年连续三年突破14%,1989年最 高达14.38%.1992,1993虽有回落，仍在13.5%左右，地方骨干企业焦炭灰分更高，以 M40为代表的抗碎强度平均只有76%77%,以M10为代表的耐磨强度始终大于&0%-8.3%,这些强度远不能满足高炉大型化后的要求.我国现有1.22亿吨炼焦设备（2000年），其中顶装焦炉占98%，可以在入炉炼煤中 多用高挥发分弱粘结煤的捣固炼焦能力不足2%，用顶装焦炉生产高品质冶金焦，其入炉 煤的结焦性要求高，通常配煤中的焦煤，肥煤不能低于5（闹（国外为60%65%），我国 炼焦煤仅占煤炭现有偌量的1/4,其中还有1/3因高灰高硫尚不能用于炼焦生产，且煤 7 炼焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究种分布与使用要求相距甚远。高挥发分弱粘煤多，约占炼焦煤保有储量的近50%,而挥 发分中等，粘结性和结焦性较好的肥煤和焦煤不足36%,又多为灰、硫偏高，难洗煤.所以导致我国焦炭质量难以提高.同时，由于我国土焦生产的持续增长也加速了我国焦 炭质量的下滑，据统计1982 土焦产量约占全国焦炭总产量的16.1%,至1996年已上升 到48.5%,几乎与机焦产量持平，土法炼焦结焦时间长，成焦率低，与机焦相比在同等 原料条件下，焦炭灰分增加2个3个百分点.且炼土焦只能以焦煤和肥煤这类粘结性 好的煤为原料，而机焦是采用配煤炼焦工艺，通常这两种煤只配入40%50%,因此土焦 消耗大量的炼焦煤，而造成机焦优质煤源的短缺，加速了我国焦炭质量的下滑.以上诸多原因，造成目前我国焦炭质量不容乐观，如何利用现有条件，找到合理的 提高焦炭质量的方法势在必行。13焦炭质量对高炉的影响焦炭的质量指标主要包括灰分和强度M40、1110、CRI、CSR、整粒等，对于一定的 炼焦工艺而言，影响焦炭质量的因素很多，主要是装炉爆料的性质、炼焦工艺条件及焦 炭的炉外处理过程等.13.1高 炉喷吹冶炼对焦炭质量的要求由于高炉采用富氧啧煤技术，焦炭在高炉冶炼中扮演的角色，发生了很大的变化，一方面，喷吹燃料逐渐增加，焦炭作为氧化剂、还原剂和渗碳剂的功能逐渐下降。另一 方面，伴随焦比的逐渐下降，焦炭在高炉中滞留时间的延长，焦炭在高炉料柱中的负荷 也就逐渐增加，其支撑骨架的作用就变得更加重要了，要求焦炭有更高的强度，均匀的 粒度和化学稳定性,所以要最大限度地模拟焦炭在冶炼中的运行过程，确定相应的检验 指标，以达到提高焦炭质量的目标。1.3.2 焦炭的粒度对高炉的影响适当的焦炭平均粒度和较窄的粒度分布对高炉稳产，高产至关重要.要保证高炉炉 料顺行、透气，尤其是在富家喷煤的情况下，焦炭的粒度必须尽可能均匀，即要求提高 4080 m块度的比例，具体的粒度组成，根据高炉容积，所用原料情况及高炉操作制度 确定，并以强度为基础，即焦炭强度相对高，平均粒度可适当小些，焦炭强度相对低，平均粒度相对适当增大.焦炭的强度是衡量焦炭能否起到支撑骨架的作用，保证高炉操作顺行的最重要的指 标，在富氧喷煤的情况下，尤其如此，因为富氧啧煤使得高炉料柱中1kg焦炭负荷由3kg 矿料增大到5kg左右.焦炭在高炉中除了承受机械作用力外，还有热破坏作用和化学侵蚀作用这些作用 力会促使焦炭应力集中处沿细裂纹向外扩展而断裂，形成较多小块焦，它们进入风口回 8大连理工大学硕士学位论文旋区进一步破裂粉化，焦炭的快速劣化导致高炉冶炼不能顺行.焦炭裂纹的多少一般可 以通过焦炭机械强度来判定，国内通常采用的冷态强度指标为M40和MIO,M40每提高 1%,高炉利用系数增加0.0 4,综合焦化下降5.6kg；M10每下降0.2%,高炉利用系数增 加0.0 5,综合焦比下降7kg,而且M40,M10与风口焦的粒度组成、平均粒度有较强的 相关关系，这表明M40,M10指标可以从整体上反映焦炭在高炉冶炼过程中的粒度保持 能力.1.3.3 焦炭的化学稳定性对高炉的影响由于焦炭在高炉中处于高温状态，必然受到二氧化碳，碱金属等化学侵蚀作用，焦 炭的二氧化碳反应性和抗碱性反应了抵抗这些化学侵蚀作用的能力，是衡量焦炭的化学 稳定性的指标.在高炉中，焦炭在化学侵蚀的作用下发生碳溶损失，强度下降。尤其是 碳溶损失大于20%时，焦炭强度急剧恶化，大量啧吹煤粉的焦炭在炉身下部的碳损失约 20%35%,造成焦炭的恶化现象更为严重.这是由于高炉采用喷吹技术后，焦炭在高炉 中的停留时间变长，碱吸附量增高，导致焦炭与二氧化碳反应提前，因此焦炭气孔增大,气壁变薄，强度进一步下降。由此看来，焦炭的化学稳定性与焦炭的热态强度从不同的 角度衡量了焦炭的热态工作特性.1.3.4 焦炭灰分对高炉生产的影响焦炭的灰分对高炉生产是一个不利的因素，因此要求尽可能降低焦炭灰分。焦炭灰 分变化将会引起下述结果：焦炭灰分的降低则固定碳含量增加，即增加了焦炭中有用的成分焦炭灰分每增加1%，则焦炭强度M40变化1.8%,M10变化0.6%,高炉焦比升衡1%2%.高炉中的碱性氧化物主要由矿石和焦炭带入，焦炭灰分降低，则相应地减少了高炉 中碱性氧化物的来源.碱金属氧化物不论对烧结矿还是对焦炭均起催化剂作用，使烧结 矿还原粉化，焦炭强度降低.导致高炉料柱透气性恶化，破坏高炉顺行，焦炭灰分降低，使炼铁渣量减少.根据生产经验，灰分每降低1%，则渣量减少量为 1%。如以1991年全年炼铁厂渣量减少为5271乂1.27乂1%乂761.12=5.09万吨。灰分降 低的最终结果使炼铁焦比降低，产量增加.1.3.5 焦炭中疏对高炉生产的影响高炉中的硫分主要来自焦炭。为保证生铁中硫含量不超过标准，在高炉冶炼过程中 要控制炉渣碱度，渣铁比和炉温等指标，从而使硫尽可能多的转入炉渣中。一般说来，焦炭中硫分每变化0.1%，溶剂和焦炭消耗变化土器，产量变化2%。因此焦炭硫越低 越好。9炼焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究1.3.6 焦炭中水分对高炉生产的影响高炉中的水分主要来自于原料焦炭的水分，焦炭水分增大，焦炭的消耗量增大，通 常焦炭水分每增加1舰高炉焦比增加1.3%1.5%,因此焦炭水分的降低对高炉稳定操 作，降低消耗有着显而易见的效果.1.3.7 焦炭整粒对高炉生产的影响焦炭的粒度对高炉料柱的透气性有直接影响。这是由于高炉料柱是由焦炭和矿石组 成的粒度不均一的散料体.散料层的透气性还同散料粒度均匀性有关，散料粒度均匀性 提高，散料层的空隙率增加，散料的透气阻力系数减小，料柱的透气性改善.因此入炉 焦炭粒度有一个适宜值，一般认为平均粒度以50 nm左右为宜。鞍钢1992年曾对焦炭整 粒进行研究，研究结果表明，整粒后伴随着啧吹燃料比的增加，焦炭负荷亦相应的升高,但料柱的透气性并没有恶化，反而略有改善.通过以上论述我们发现，焦炭质量的各个因素对高炉生产都有至关重要的影响，所 以提高焦炭质量势在必行.10大连理工大学硕士学位论文2 6米焦炉优越性我车间现有6米焦炉两座（4号、5号，称新4号、5号焦炉），丸3米焦炉（3号，称老焦炉）一座，分别投产于2003年9月、2004年11月和1976年.2005年7月投产 处理量150 t/h的干熄焦一座，与新4号、5号焦炉配套.由于6米对焦炉生产操作，没 有经验，所以在焦炉投产初期焦炭质量一直不好.我们只有通过在4.3米焦炉质量管理 的经验基础上，加以提高和总结，同时经过计算分析成功运用到新6米焦炉上，并总结 出一套科学和准确的管理办法，才能够形成适合我车间的6米焦炉焦炭质量的管理经验。2.1 新4号、5号焦炉简述新4号、5号焦炉的炭化室高度为6米，简称6米焦炉。6米焦炉一些技术参数介绍如下.新4号焦炉为JNW型，60孔，顶装煤，复热式焦炉，设计年产焦炭60万吨。炉体 主要包括炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区和小烟道。（1）炭化室炭化室的技术参数见表2.1表2.1炭化室技术参数Tab.2.1 Technical paraaet ers of coke ovens序号内容技术参数1炭化室全长/15980*2102炭化室有效长/151403炭化室全高/M6003864炭化室有效高度/-56505炭化室平均宽度/,4506炭化室键度/n607炭化室中心距/13aM8立火道中心距/4809焦炉周转时间/小时1910每孔炭化室操作时间/小时8.5X211炭化室孔效逸1X6012炭化室有效容枳/38.513每孔炭化室一次装干煤量/t28.514入炉煤水分外1011炼焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究15 每孔炭化室产焦量/t 2216 每孔炭化室装煤孔数/孔 4（2）燃烧室每个燃烧室有32个立火道两个一组,共16组.（3）蓄热室焦炉蓄热室分为两格.煤气蓄热室在左，空气蓄热室在右（面对机侧）.蓄热室各部分尺寸见表2.2表2.2蓄热室各部分尺寸Tab.2.2 Sizes of Accuaulat or序号内容尺寸（）1主墙中心距13002主墙宽2903单墙宽2304洞宽3905麻煤气道中心距486测温孔与最近砖煤气道中心距155（4）斜道区斜道区各部分尺寸见表2.3.表23斜道各部分尺寸Tab.2.3 Sizes of slope Hue序号内容尺寸（）1砖煤气道中心距4802斜道口断面尺寸1203斜道口最小断面上的调节昔方向的尺寸120（炉头）96（炉内）（5）小烟道小烟道各部分尺寸见表2.4.表2.4小烟道尺各部分寸Tab.2.4 Sizes of f lue12大连理工大学硕士学位论文序号内容尺寸（-）1主墙中心距13002主墙宽2903单墙宽230序号内容尺寸4洞宽（砌衬砖）2485洞高6506承插口双叉联结口高7207双叉联结口宽3508砖煤气道中心距4809测温管中心与最近将煤气道中心距1552.2 6米焦炉与4.3米焦炉的比较2.2.1 炉体结构方面优越性6米焦炉蓄热室主墙是用有三条沟舌的异型砖相互咬合砌筑的，而且蓄热室主墙煤 气管道稼与蓄热室无直通缝，保证了砖煤气道的严密，蓄热室单墙为单沟舌结构，用异 型砖相互咬合砌筑，保证了端的整体性和严密性.蓄热室内装有薄壁大蓄热面格子砖，比厚壁格子砖增加1/3的蓄热面，可使废气离 开蓄热室的温度降低3040 c.改进了蓄热室封墙的设计，取消了效果不佳的隔热罩，改用近年已在焦炉上广泛使 用的隔热和密封效果很好的新型保温材料抹面，再加一层20毫米硅酸隔热板，减少封 墙漏气，改善了操作环境.为保证炭化室高向加热均匀，设计采用了加大废气循环量和设置焦炉煤气高灯头，（高灯头距炭化室底部400毫米）等措施.此外，由于采用废气循环，可以降低废气中 氮氧化物含量，减少了对大气的污染.炭化室墙采用“宝塔”砖结构，它消除了炭化室与燃烧室之间的直通缝，增强了炉 体的严密性，使荒煤气不宜窜漏，并便于炉墙剔茬维修。为了适应配煤需要，加热水平设计高度为1005毫米，可使焦饼上部与下部同时成 熟，还可以避免炉顶空间长石墨过多。炉顶装煤孔和上升管孔砌体用带有沟舌的异型砖砌筑，并在装煤孔及上升管孔座砖 上加铁籁，保证了它的整体性，使炉顶更为严密，减少了荒煤气的窜漏，防止炉顶横 拉条的烧损.加大装煤孔和上升管孔底部碣砌体的倾斜角，使之尽量接近入炉煤的安息角，以达13 炼焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究到装煤时煤气流通通畅的目的，同时加大上升管孔底部的面积，使流经此区域的荒煤气 流速降低，有利于荒煤气夹带的煤粉沉降，避免大量煤粉带进集气管.炉顶内层的红砖改为同强度的漂珠砖，增强了隔热效果.通过以上技术改进，炉体严索性方面得到了极大的提高，散热性方面也有了极大的 改善，荒煤气导出对4.3米焦炉也有了明显的改进,焦炉热工效率方面有了明显的进步.更有利于保证焦炭质量.2.2.2 焦炉机械方面的优越性6米焦炉全套焦炉机械是按5-2推焦串序进行操作.采用单元程序控制，并带有手 控装置。推焦机车和拦焦机车之间设有联锁装置，以及由电机车控制推焦机车事故的刹 车装置,各司机室设有载波电话，提高了设备运行的安全性和可靠性.推焦机车和拦焦 机车还设有自动清扫炉门，小炉门和炉门框以及尾焦回收装置，煤车设有自动取、送盖,炉顶清扫，自动漏煤，自动清扫和盖上升管盖装置。以上技术的改进不但减少了工人操作环境的污染和劳动强度，而且对提高操作系数 方面提供了有力的保障.2.2.3 焦炉自动化方面的优越性焦炉四大车全部采用四车联锁系统，中央监控，分车控制，实现自动对位，自动推 焦、接焦、漏煤与称量，属全国领先水平.焦炉交换机系统采用DCS控制，对焦炉加热系统，煤气压力的调整与烟道废气吸力 的控制准确及时.通过以上诸多方面的设计的改进，使6米焦炉较原4.3米焦炉在硬件设施方面有了 质的飞跃。机械设备彻底实现了自动化操作，消除了人工操作造成的影响，K.系数（推 焦总系数）和4、L系数（焦炉均匀系数、焦炉安定系数）的提高在硬件环节上对保证 6米焦炉焦炭质量起到了关键性的作用.2.2.4 运焦方式的改变3号炉（老焦炉）原来运焦工艺如图2.2所示。老焦台一Ki-Kj-*焦仓（振筛）一大块I中块-小块-焦丁-焦粉图2.2 3号焦炉运焦系统图Fig.2.2 Graph of coke delivery Syst ea of No.3 Coke Oven3号焦炉炉熄焦后，焦炭放入焦台，经过七皮带通过漏咀进入皮带K,皮带，皮带通 过流槽进入8米高焦仓，又经过振筛筛分出大块、中块、小块、焦丁、焦粉等不同粒级 的焦炭.大连理工大学硕士学位论文4号、5号焦炉由于地理位置和现场环境影响，运焦工艺复杂，如图2,3所示。干熄焦新焦台一新e皮带一&皮带-人皮带一A-L-焦仓（振筛）一大块小块一焦丁一焦粉图2.3 6米焦炉焦炉运焦系统图Fig.2.3 烽剪出 Mcoke delivevy Syst em of 6m Coke Oven即4号、5号熄焦后，焦炭放入焦台（使用湿熄焦时），经过新扁皮带通过漏咀进 入L皮带（使用干熄焦时，焦炭进入干熄炉后直接进入1皮带），再经漏咀进入K，皮 带再经漏咀进入皮带，皮带再经漏咀进入皮带后落入高16米的焦仓，再经振筛筛 分出不同粒级的焦炭.中间经过三个漏嘴，落差达8米.综上所述，与3号焦炉相比，4号、5号焦炉在设计、设备和工艺上都有很大的变 化，必然导致焦炭质量方面也发生了变化。15炼焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究3提高6米焦炉焦炭质量的研究3.1 影响焦炭水分因素的探时车间3号焦炉由于建炉时间早，所以采用普通湿法熄焦。4号、5号焦炉由于干法 熄焦于2005年7月投产，所以投产前设计仍采用普通湿法熄焦.此工艺经实践证明不 适合6米焦炉使用，焦炭水分极难控制，而4.3米焦炉焦炭水分却较易控制.影响焦炭水分的因素很多，如下说明.3.1.1 接焦均匀性对水分的影响由于使用普通的湿法熄焦，所以对接焦均匀性的要求很高.接焦均匀性就是成熟焦 饼推出后，消火车按照出焦速度移动车辆，使焦炭尽量的均匀分布于整个消火车箱内.接焦的均匀性将直接影响焦炭的水分.由于熄焦塔内的下水管分布均匀，各处下水量一 致，所以无论接焦后，车厢内焦炭前部起大堆，还是后部起大堆，势必会导致熄焦时局 部焦炭熄不灭，而其他部位焦炭水分过大现象的发生.3.1.2 熄焦下水过程对焦炭水分的影响普通湿法熄焦工艺,熄焦水通过炽热的焦炭,把焦炭的潜热带走而达到熄焦的目的。熄焦过程采用一段下水工艺：即消火车接焦后，进入消火塔，消火水泵自动接通电源一 次性下水120秒后，结束熄焦操作.结果发现该工艺对原3号焦炉熄焦效果较好，而对 于6米焦炉来说靠近消火车底部车厢门处总有2米多长的焦炭消不透火，而位于车厢上 部的焦炭则由于水分过大而发黑，放入焦台后需用消火水管进行处理，皮带通廊内由于 蒸汽过大冬季对生产操作影响极大，同时焦炭水分十分不稳定，上下波动较大.分析：一次下水熄焦工艺，炽热的焦炭在消火车内呈倒锥行分布（如3.1图所示）,图3.1消火车眼内焦炭图Fig3.1 Coke graph inside ext iqgiiishing car消火时，由于焦炭在1000度以上遇到冷水后，产生大量的蒸汽，蒸汽在消火车车 厢内部形成压力较大的气垫区，导致后来的消火水无法达到消火车底部，便在车厢立板 16大连理工大学硕士学位论文上流出，使车厢底部焦炭消火水量减少，红火无法熄灭.若要进一步消火则需延长消火 下水时间，但同时，位于消火车厢上部的焦炭，由于消火时间过长而使水分相对偏大，而且焦炭由于高压垫区不能尽快消失，产生剧烈的撞击，造成破碎，增大了水捞焦粉的 产量。对4号、5号焦炉而言，由于焦炉单炉产焦量由3号炉12.3t/炉，提高倒21.09 t/炉，焦炭在车厢内焦层增厚近I米.所以该熄焦工艺造成的水分增大，效果更加明显，从2003年11月份4号炉投产来，焦炭水分居高不下，炼铁厂反映强烈。3.1.3生产操作对焦炭水分的影响消火过程中动车操作，消火塔内下水管是均匀分布的，在出水管下方相对下水量大 些而两个下水管之间部位下水量较少，因此易造成熄焦不均，产生红焦.经验证实，动 车操作影响熄焦水下水时间为5秒左右.消火后控水操作:消火车消火后，焦炭中夹杂的水分，需30秒左右才能控净，可以 避免流入焦台造成焦炭水分增加，经验证实，保证控水时间可降低水分1%2%左右.综合以上各影响焦炭水分的因素，针对4号、5号6米焦炉的特点，总结3号焦炉 的生产经验，我们摸索出一系列关于改善4号、5号焦炉焦炭水分的方法.3.1.4 改善4号、5号炉接焦均匀性问题的研究4号、5号焦炉消火车为日本住重公司生产的新式消火车头，走行电机为变频调速 电机.车头移动速度为1档12米/分、2档为20米/分、3档60米/分、4档180米/分，消火车厢允许接焦安全长度为15米,推焦车推焦速度为27.4米/分，行程为25.74米，为了保证焦炭在消火车厢内均匀分布，需调整消火车速度：推焦时间：T=25.74m/27.4d/min=0.9394 分=56.36 秒消火车车头设计接焦速度为20米/分，生产中发现由于车速快，红焦不能在车照内 均匀分布，导致消火后红焦多.经研究把消火车接焦速度调整为15m/0.9394分=15.96米/nin把消火车车头2档速度调整为15.96米/分，当司机观察到焦饼进入车厢后再移动 车辆，便可解决接焦不均的难题。调整后消火车接焦速度等于推焦大杆推焦速度，从而 使红焦在车厢内均匀分布.3.1.5 熄焦下水管对焦炭水分的影响4号、5号焦炉由于单炉产焦量大，车艇虽有所加长，但是车厢料层厚度较3号焦 炉，厚度增加近1米.所以消火时为了达到消除红火的目的，必须增加消火时间。根据 实际经验3号焦炉消火时间一次性下水，用时1分58秒，改用分段下水后下水时间缩 倒87秒，不但节省了操作时间而且对于节能、环保也有很大的好处。所以，4号炉投产 不久,我们将原来一次性下水工艺改造为分段下水，同样也达到了缩短下水时间的目的，消火时间由2分15秒缩到2分，但是焦炭水分却没有降下来.17煤焦车间提高6米焦炉焦炭质量的研究分析原因：由于靠近车厢门0.5米处是红焦层最厚的区域，也是影响焦炭水分的关 键区域，通过研究消火塔内部下水管发现，设计有几处不足.下水管出水口分布数量横向与纵向一致.在相同的下水时间内.料层薄处水分过 大，料层厚处，焦炭底层消不透火.消火塔内下水管没有根据熄焦用水量不同而采用不同的下水出口管径，也是导致 出现焦炭水分过大的原因下水管下的挡水板在车箱两侧不能有效的把熄焦水集中在车箱内，不但浪费能 源，而且不能起到有效消火作用，造成靠车箱内处不能消除红火，正常生产状态下，要 求熄焦车消火后，车箱内无红火，可是为了消除车箱门0.5米处的红火，必须延长下水 时间，但是焦炭整体水分却增加了.解决方案：在无法进行大的工艺改动的前提下，根据现场条件.进行如下改动,以 达到降低下水时间和降低焦炭水分的目的.受低水分熄焦工艺的启发，经研究，在靠近 车门0.5米处上方的下水管由直径30nBi改为50nn,瞬间增大下水量，让大水流迅速穿 过红焦层和蒸汽层以达到消灭底层红火的目的；另外，消火塔两例I的挡水板合理的调整 角度，向车箱内集中也会增加消火水的利用率.经改造熄焦下水时间由原来的2分钟进一步缩短到I分57秒，车箱内无红火且焦 炭水分也随之下降了，见表3.1.3号焦炉、4号焦炉焦炭水分变化（2004年18月，68月为改变工艺后水分数 据）表3,1 2004年3号焦炉冶金焦炭水分与4号焦炉冶金焦炭水分的对比表 Tab.3.1 Cdce moist ure cont rast diagram of NoJ and No.4 coke oven m 20 04123456783号焦炉焦炭水5.0 4.9 4.5 4.4 4.5 4.0 4.2 4.2分/*4号焦炉焦炭水9.5 9.7 9.2 9.4 9.6 8.7 8.8 8.4分分从表3.1可以看出,68月改变工艺后，焦炉冶金焦水分明显下降.3号焦炉焦炭水分68月较16月平均下降12.8%.4号焦炉焦炭水分68月较16月平均下降9.28%.18大连理工大学硕士学位论名3.2 新熄焦工艺的应用研究3.2.1千熄焦1干熄焦的工艺流程干熄焦主要由干熄炉、装入装置、排焦装置、提升机、电机车及焦罐台车、焦罐、一次除尘器、二次除尘器、干熄焦锅炉单元、循环风机、除尘地面站、水处理单元、自 动控制部分和发电部分组成.根据设计的不同，干熄焦系统包括的主要设备也不尽相同,比如德国TSOA设计的干熄焦就没有一次除尘器，其进锅炉的循环气体中粗颗焦粉的去 除由干熄炉本体完成；有的干熄焦直接采用外供除盐水，因此省略了干熄焦除盐水这一 环节，只是对外从除盐水进行除盐、氧处理即可：有的干熄焦没有设计发电装置，锅炉 产生的蒸汽经减温减压后直接并网使用等.从炭化室推出的红焦由焦罐台车上的方形焦罐（有的干熄焦设计为圆形旋转焦罐）接受，焦罐台车由电机车牵引至干熄焦提升井架底部，由提升机将焦罐提升至提升井架 顶部；提升机挂着焦罐向干熄炉中心平移的过程中，与装入装置连为一体的炉盖由电动 缸自动打开，装焦漏斗自动放到干熄炉上部；提升机放下的焦罐由装入装置的焦罐台接 受，在提升机下降的过程中.焦罐底闸门自动打开，开始装入红焦，红焦装完后，提升 机自动提起，将焦罐送往提升井架底部的空焦罐台车上，在此期间装入装置自动运行将 炉盖关闭。装入干熄炉的红焦，在预存段预存一段时间后，随着排焦的进行逐渐下降到冷却段,在冷却段通过与循环气体进行热交换而冷却，再经振动给料器、旋转密封阀、溜槽排出，然后由专用皮带运输运出.为便于运焦皮带系统的检修，以及减小因皮带检修给千熄焦 生产带来的影响，皮带运输机一般设计有两套，一开一备。冷却焦炭的循环气体，在干熄炉冷却段与红焦进行热交换后温度升高，并经环形烟 道排出干熄炉，高温循环气体经过一次除尘器分离粗颗粒焦粉后进入干熄焦锅炉进行热 交换，锅炉产生蒸汽，温度降至约1601的低温循环气体由锅炉出来，经过二次除尘进 一步分离细颗粒焦粉后，由循环风机送入给水预热器冷却至约130 C,再进入干熄炉循 环使用。经除盐、除氧后约10 41c的锅炉用水由锅炉给水泵送往干熄焦锅炉，经过锅炉省煤 器进入锅炉锅筒，并在锅炉省煤器部位与循环气体进行热交换,吸收循环气体中的热量：锅炉锅筒出来的饱和水经锅炉强制循环泵重新送往锅炉，经过锅炉鳍片管蒸发器和光管 蒸发器后再次进入锅炉锅筒，并在锅炉蒸发器部位与循环气体进行热交换，吸收循环气 体中的热量