李少锋 王  军  李印召

（中国平煤神马集团平顶山京宝焦化有限公司 平顶山 467494）

摘要：捣固炼焦工艺可以使煤饼中煤粒间的间距缩小28％-33％，因此在结焦过程中煤料但胶质体很容易组不同性质的煤粒表面均匀分布浸润，煤粒间的间隙越小，填充间隙所需的胶质体液相产物的数量也相对减小，即可以使更多的胶质体液态产物均匀分布在煤粒表面上，进而在炼焦过程中，在煤粒之间形成较强的界面结合，从而提高焦炭质量。

关键词：焦炉；捣固炼焦；捣固机；煤饼

京宝焦化采用了大型化WKD6050D型碳化室捣固炼焦工艺，原有捣固设备在2010年安装，原设备结构复杂，维修工作量大，同时捣固锤捣打频率低，行程短，造成煤饼密度低（0.97-1.12g/cm³），单孔产量较低，同时由于煤饼密度低，易发生加煤时煤饼倒塌，给生产连续性和稳定性造成影响，倒塌的煤饼在清理时易产生粉尘，给环境造成污染，工人劳动强度也相应增大。

为提产增效，在考虑设备投入成本、设备寿命、设备故障率，设备节能收益率、设备维护难易程度等等问题的情况下，开展高效捣固技术及设备的研究，以期减少能源消耗与设备维修难度和维修工作量，提高能源利用率和企业效益。

1  捣固焦炉机械设备的研究

捣固装煤车为捣固炼焦技术的核心设备，煤料由摇动给料机给料，最终落料到捣固装煤车煤箱中，再经捣固机捣固成煤饼装入炭化室。捣固装煤的操作可体现整套设备的自动化程度。

为了符合大型捣固炼焦技术机械化、自动化程度越来越高的发展趋势及环保要求，本技术研发了一整套捣固焦炉机械设备，配置完善的除尘设施和先进的控制系统，极大地提高了整套设备的环保性、安全性和可靠性，自动化程度进一步提高。

新型捣固装煤车功能：装煤车工作于焦炉机侧，洗精煤由煤塔落入煤箱内，捣固机将洗精煤捣固成煤饼，用托煤板将煤饼送入炭化室内。京宝焦化采用WKD6050D型焦炉。该焦炉是武汉科技大设计研究院根据国家焦化产业政策的要求，在总结了国内外多种类型焦炉生产的生产操作和技术管理经验的基础上，针对我国炼焦煤资源和煤质特点独立开发设计，并具有完全知识产权的我国大容积宽炭化室捣固焦炉。焦炉的主要尺寸及技术指标如下表1所示：

表1  焦炉主要尺寸及技术指标

2  捣固功的优化

单位捣固功是影响煤饼性质的主要因素，捣固功越大，煤饼的堆密度和抗剪强度越大，煤饼稳定性越好。捣固功是指捣固机上捣固锤作用在煤饼上的机械功。一般是以捣固单位功表示，即作用在单位重量煤饼上的功，用公式表示为：

式中  A——为作用于单位重量煤饼上的功，J/Kg

Q——煤饼总重量，Kg

G——捣固机上每个捣固锤每次捣到煤饼上的重量，Kg/个•次

h——捣固锤行程，m

n——捣固锤频率，次/min

Z——每台捣固机捣固锤数量，个

t——捣固一个煤饼的时间，min

g——9.8N/kg

从上面的公式中可看出，捣固单位功取决于工艺操作和机械两方面的因素。

从捣固单位功的公式和分析可知，如果煤饼总重量，煤饼尺寸，堆密度一定，要提高捣固单位功和捣固效率，就必须提高G，h，n，Z。

2.1捣固锤的重量G

捣固锤重量增加受到装煤机的强度，煤饼箱的刚度、捣固电动机功率、捣固锤传动方式等多种因素的限制，因此不宜太大。G的最佳值又与煤槽的宽度等因素有关，本项目改造后重量400KG。

2.2捣固锤的行程

它的选择受到捣固传动机尺寸的限制，又与需要捣固冲击力的大小以及加煤厚度有关，通常为200-400mm，还与捣固锤的重量有关，行程是否合适，可以通过捣固动量核算。捣固动量f（即捣固锤的自由落体动能冲击到煤料上的动量）公式为：

2.3捣固频率

因为捣固锤是按自由落体规律下落，其下落时间为下式：

捣固锤提升时间虽然由传动机构的速度决定，但一般与下落时间相等，并且捣固锤冲击在煤料上时，还应当停留0.14-0.2s，因此，捣固频率受到捣固行程的限制，而且捣固锤重量、捣固频率、捣固行程三者之间存在一个最佳的选择问题，本项目改造后捣固频率为79次/min.

2.4捣固锤数量

本项目采用10个三锤捣固单元串联组成，配以液压及电气集中控制而构成的密集型排锤捣固设备，夯击强度高。

本项目捣固功计算：

改造后单位捣固功 A=780.5J/Kg，远大于改造前的669.4J/Kg。

3  捣固机改造优化

原焦炉捣固设备存在效率低、捣固煤饼密度低易塌饼、捣固设备维修量大、维修费用高等问题，不符合国家节能降耗、建立清洁环保节能企业的政策。新旧捣固设备参数对比见表2。

表2  捣固机参数对比

改造后捣固机特点：

（1）捣固机整机采用多锤数小间距的结构布置，使煤饼边侧夯实保证煤饼密度均匀，减少煤饼的倒塌。

（2）最大程度增加捣固功能，缩短捣固时间，高产高效，保证捣固焦炉煤饼能够在所需时间（6.5-7.5min）内夯实；

（3）主传动系统采用新型闭式传动结构，一套传动系统带动一组捣固锤运动，效率高，结构简单，维护方便；

（4）捣固锤杆采用新型断面，直线度、平面度好，动载情况下刚性、稳定性好，捣固锤摩擦片韧性与耐磨性好；

（5）采用新型导向结构，多层导向，合理布置，导向平稳，噪音小；

（6）停锤装置和安全挡装置采用液压驱动，每组台车一套液压系统；

（7）采用电动集中润滑，单组台车一套润滑系统。

4  结论

通过对捣固机捣固锤头数量、移动距离、重量、材质、频率及传动方式的研究，结合煤饼成型对捣固功的需要，研究实施微移动捣打改造为固定捣打；对煤饼几何形状与炭化室间隙的关系进行研究，并对加煤车车壁板角度进行改变，同时加固加煤车车壁板，使装煤操作更加顺畅, 装煤量显著提高，装煤量的提高可以减少炉顶空间石墨, 降低炉顶空间温度, 提高化产产品质量, 增加焦炉焦炭产量。