国土安全第六季 云盘:炼焦炉发展推动炼焦工业进步

2009-12-25
    新中国成立以来，我国钢铁工业发展迅速，也带动了炼焦工业的快速发展。2008年我国实现焦炭产量3.27亿吨，成为世界第一焦炭生产大国。为适应各个时期经济发展的需要，炼焦装备也在不断变革和进步，目前我国使用的炼焦炉已达到国际先进水平。

我国炼焦炉发展回眸

    第一阶段为解放初期（第一个五年计划期间），我国焦炉一部分是解放前遗留下来的外国焦炉，如奥托式焦炉、黑田式焦炉；另一部分是引进苏联的现代化焦炉。当时我国还没有自行设计的焦炉。
    第二阶段为第二个五年计划期间至20世纪60年代，我国开始自行研究和设计炼焦炉。我国自行设计的双联火道废弃循环下喷式本-54型焦炉于1956年在本钢焦化厂投产。1958年，我国设计了第一座JN43-58型焦炉（简称58型焦炉），于1960年在北京炼焦化学厂建成投产；为适应我国20世纪60年代经济发展的需要，还设计了一系列中小型焦炉，如炭化室高3.2m、3.8m、4.3m的捣固焦炉；20世纪60年代末，我国设计的炭化室高5.5m大容积焦炉在攀钢建成投产。
    第三阶段为20世纪80年代至90年代，我国开始自行研究和设计大容积炼焦炉。20世纪80年代，我国自行设计了炭化室高6m（JN60）的大容积焦炉和直立式连续焦化炉。20世纪90年代，我国设计开发了炭化室高4.3m、宽500mm的宽炭化室焦炉和JN43、JN55大型捣固焦炉。
    第四阶段为21世纪初，我国开始建设并引进大型现代化大容积炼焦炉。2004年，国家发改委第76号文《焦化行业准入条件》规定，淘汰4.3m以下炼焦炉。2001年至2009年，我国自行设计的炭化室高6m（JN60）和7m的大容积焦炉建成投产约百座；引进国外7.63m大型现代化大容积炼焦炉技术，共建成投产13座，大大提高了我国炼焦炉的整体技术水平。
    第五阶段自今年1月1日起，工信部于2008年12月修订的《焦化行业准入条件》开始执行，不准建设6m以下焦炉。我国炼焦炉的发展趋势是逐步向现代化、大型化（7.63m焦炉、8.4m焦炉）方向进军。

我国炼焦炉的分类和特点

    我国炼焦炉的分类。我国的焦炉炉型较多，1958年前使用的炼焦炉都是国外设计的焦炉。1958年至今我国设计了多种符合我国特点的炉型，如66型、58型焦炉，大容积JN55型、JN60型、JN70型焦炉、JN43型、JN55型捣固焦炉，以及引进的7.63米焦炉、6.25米捣固焦炉、新日铁M型焦炉、60万t/a～120万t/a直立半焦干馏炉等（基本尺寸见表1）。
    炼焦炉按加热燃烧上升气流和下降气流连接方式可分为二分式、过顶式和双联火道。二分式焦炉包括70型、66型、小58型焦炉；双联火道焦炉包括JN58型、JN60（6M）型焦炉、JN70型（7米）焦炉、JN43型捣固焦炉、JN55型捣固焦炉等。炼焦炉按装煤方式可分为顶装煤焦炉、侧装煤（捣固焦炉）焦炉和直立式连续炼焦焦炉。
    各种炼焦炉特点。58型焦炉是我国1958年设计的炉型，分58-Ⅰ型和58-Ⅱ型，58-Ⅱ型是对58-Ⅰ型焦炉进行改进而设计的。后来，我国焦化厂普遍采用58-Ⅱ型焦炉，其特点是双联火道、废气循环、二格蓄热室、焦炉煤气下喷，为复热式焦炉。大容积焦炉是我国20世纪60年代末设计的炉型，炭化室高5.5m、长15980mm、宽450mm，单孔容积35.4m3，基本结构与58-Ⅱ型焦炉相同，为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷的复热式焦炉。二分下喷式焦炉是由66型焦炉发展而来的一种炉型，特点是二分火道。焦炉煤气下喷的复热式焦炉也称小58型焦炉。66型焦炉、70型焦炉、红旗式焦炉的特点不再评价，其基本尺寸见表1。新日铁M型焦炉炭化室高有5.5m、6.5m等不同型号，其特点是沿高向分段加热，蓄热室分格，空气、煤气全部为下喷式供入。
    6.25m捣固焦炉具有以下操作优势：炭化室中心距大，使得6.25m型捣固焦炉炉体强度高、稳定性好、抗风险能力强；采用了技术水平先进的集捣固、装煤、推焦一体化的SCP机，提高了捣固焦炉机械的操作效率。6.25m捣固焦炉可控制捣固煤料水分、煤料粒度组成，根据煤料性质确定合适的捣固功，采用自动连续给料、薄层自动捣固、增加煤饼宽度、降低煤饼高宽比等综合技术措施，增强了煤饼质量的稳定性。该捣固焦炉还配备了完善的事故处理措施，在出现煤饼倒塌事故时，可用SCP机上的切煤装置切掉部分煤饼，再用机侧操作台外的胶带输送机送至煤槽，或使用紧急事故煤槽处理不装炉的剩余煤饼。6.25m型捣固焦炉配置了增大轨距的两条走行轨道的拦焦机，内侧轨道位于焦侧操作台柱子上方，外侧轨道位于焦侧除尘干管的支撑钢结构上。这种新型结构的拦焦机具有车体长度短、稳定性好、焦侧操作台负荷小、不受炉体膨胀的影响等优点。其炭化室的锥度设计为40mm，可减小推焦阻力，减少推焦对焦炉炉墙的损坏。同时，6.25m固焦炉具有完善的环保措施。
    直立半焦干馏炉采用大型化直立干馏炉生产半焦（兰炭），煤气产量大、热值高、焦油产量高、产品稳定性好，焦煤比可达1∶1.65～1∶1.70，吨焦耗水量≤0.5m3，吨焦耗蒸气≤0.07t，吨焦耗电量≤45kWh，煤气利用率大于98%，水资源利用率大于95%，能源投入产出比≤1.2，可供电石厂、玻璃厂等各种化工、工业窖炉用煤气。同时，在高炉喷吹应用方面，其大规模试验已取得成功，是一种性价比较高的高炉喷吹原料，可代替无烟煤、贫煤、贫瘦煤。

我国炼焦炉未来展望

    热回收焦炉。热回收焦炉又称清洁型热回收焦炉，我国于1999年开始生产。该焦炉可以较多地配用弱黏结性煤、贫瘦煤、无烟煤炼焦，配煤挥发分在20%左右。热回收焦炉生产可拓宽炼焦煤资源范围，在贫瘦煤和无烟煤产地具有独特优势，但存在资源浪费等劣势。
    捣固炼焦炉。我国捣固炼焦炉技术水平还有待于进一步提高。存在的问题是，采用固定站式捣固装煤，装煤烟气处理采用消烟车方式，污染严重，人工手动操作和移动捣固，煤饼倒塌率较高，难推焦多，炼焦炉连续生产困难，捣固装煤机械技术水平较低。由于固定站式捣固焦炉没有备用设备，机械检修和发生事故时无法生产，无法满足高炉炼铁对焦炭的不间断需求，国内大型钢铁联合企业不愿建大型捣固焦炉，我国多在独立焦化厂建捣固焦炉。
    唐山某焦化厂从国外引进6.25m捣固炼焦炉，配备了世界先进SCP捣固机技术。该捣固炼焦炉可大幅提高入炉煤的堆比重，生产的焦炭质量较好。在大型钢铁联合企业建立大型现代化SCP机捣固焦炉，可以满足高炉炼铁对焦炭的不间断需求，是一项降低成本、缓和炼焦煤资源紧张状况的重要技术。