李少鋒 王  軍  李印召

（中國平煤神馬集團平頂山京寶焦化有限公司 平頂山 467494）

摘要：搗固煉焦工藝可以使煤餅中煤粒間的間距縮小28％-33％，因此在結(jié)焦過程中煤料但膠質(zhì)體很容易組不同性質(zhì)的煤粒表面均勻分布浸潤，煤粒間的間隙越小，填充間隙所需的膠質(zhì)體液相產(chǎn)物的數(shù)量也相對減小，即可以使更多的膠質(zhì)體液態(tài)產(chǎn)物均勻分布在煤粒表面上，進而在煉焦過程中，在煤粒之間形成較強的界面結(jié)合，從而提高焦炭質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：焦爐；搗固煉焦；搗固機；煤餅

京寶焦化采用了大型化WKD6050D型碳化室搗固煉焦工藝，原有搗固設備在2010年安裝，原設備結(jié)構(gòu)復雜，維修工作量大，同時搗固錘搗打頻率低，行程短，造成煤餅密度低（0.97-1.12g/cm³），單孔產(chǎn)量較低，同時由于煤餅密度低，易發(fā)生加煤時煤餅倒塌，給生產(chǎn)連續(xù)性和穩(wěn)定性造成影響，倒塌的煤餅在清理時易產(chǎn)生粉塵，給環(huán)境造成污染，工人勞動強度也相應增大。

為提產(chǎn)增效，在考慮設備投入成本、設備壽命、設備故障率，設備節(jié)能收益率、設備維護難易程度等等問題的情況下，開展高效搗固技術(shù)及設備的研究，以期減少能源消耗與設備維修難度和維修工作量，提高能源利用率和企業(yè)效益。

1  搗固焦爐機械設備的研究

搗固裝煤車為搗固煉焦技術(shù)的核心設備，煤料由搖動給料機給料，最終落料到搗固裝煤車煤箱中，再經(jīng)搗固機搗固成煤餅裝入炭化室。搗固裝煤的操作可體現(xiàn)整套設備的自動化程度。

為了符合大型搗固煉焦技術(shù)機械化、自動化程度越來越高的發(fā)展趨勢及環(huán)保要求，本技術(shù)研發(fā)了一整套搗固焦爐機械設備，配置完善的除塵設施和先進的控制系統(tǒng)，極大地提高了整套設備的環(huán)保性、安全性和可靠性，自動化程度進一步提高。

新型搗固裝煤車功能：裝煤車工作于焦爐機側(cè)，洗精煤由煤塔落入煤箱內(nèi)，搗固機將洗精煤搗固成煤餅，用托煤板將煤餅送入炭化室內(nèi)。京寶焦化采用WKD6050D型焦爐。該焦爐是武漢科技大設計研究院根據(jù)國家焦化產(chǎn)業(yè)政策的要求，在總結(jié)了國內(nèi)外多種類型焦爐生產(chǎn)的生產(chǎn)操作和技術(shù)管理經(jīng)驗的基礎上，針對我國煉焦煤資源和煤質(zhì)特點獨立開發(fā)設計，并具有完全知識產(chǎn)權(quán)的我國大容積寬炭化室搗固焦爐。焦爐的主要尺寸及技術(shù)指標如下表1所示：

表1  焦爐主要尺寸及技術(shù)指標

2  搗固功的優(yōu)化

單位搗固功是影響煤餅性質(zhì)的主要因素，搗固功越大，煤餅的堆密度和抗剪強度越大，煤餅穩(wěn)定性越好。搗固功是指搗固機上搗固錘作用在煤餅上的機械功。一般是以搗固單位功表示，即作用在單位重量煤餅上的功，用公式表示為：

式中  A——為作用于單位重量煤餅上的功，J/Kg

Q——煤餅總重量，Kg

G——搗固機上每個搗固錘每次搗到煤餅上的重量，Kg/個•次

h——搗固錘行程，m

n——搗固錘頻率，次/min

Z——每臺搗固機搗固錘數(shù)量，個

t——搗固一個煤餅的時間，min

g——9.8N/kg

從上面的公式中可看出，搗固單位功取決于工藝操作和機械兩方面的因素。

從搗固單位功的公式和分析可知，如果煤餅總重量，煤餅尺寸，堆密度一定，要提高搗固單位功和搗固效率，就必須提高G，h，n，Z。

2.1搗固錘的重量G

搗固錘重量增加受到裝煤機的強度，煤餅箱的剛度、搗固電動機功率、搗固錘傳動方式等多種因素的限制，因此不宜太大。G的最佳值又與煤槽的寬度等因素有關(guān)，本項目改造后重量400KG。

2.2搗固錘的行程

它的選擇受到搗固傳動機尺寸的限制，又與需要搗固沖擊力的大小以及加煤厚度有關(guān)，通常為200-400mm，還與搗固錘的重量有關(guān)，行程是否合適，可以通過搗固動量核算。搗固動量f（即搗固錘的自由落體動能沖擊到煤料上的動量）公式為：

2.3搗固頻率

因為搗固錘是按自由落體規(guī)律下落，其下落時間為下式：

搗固錘提升時間雖然由傳動機構(gòu)的速度決定，但一般與下落時間相等，并且搗固錘沖擊在煤料上時，還應當停留0.14-0.2s，因此，搗固頻率受到搗固行程的限制，而且搗固錘重量、搗固頻率、搗固行程三者之間存在一個最佳的選擇問題，本項目改造后搗固頻率為79次/min.

2.4搗固錘數(shù)量

本項目采用10個三錘搗固單元串聯(lián)組成，配以液壓及電氣集中控制而構(gòu)成的密集型排錘搗固設備，夯擊強度高。

本項目搗固功計算：

改造后單位搗固功 A=780.5J/Kg，遠大于改造前的669.4J/Kg。

3  搗固機改造優(yōu)化

原焦爐搗固設備存在效率低、搗固煤餅密度低易塌餅、搗固設備維修量大、維修費用高等問題，不符合國家節(jié)能降耗、建立清潔環(huán)保節(jié)能企業(yè)的政策。新舊搗固設備參數(shù)對比見表2。

表2  搗固機參數(shù)對比

改造后搗固機特點：

（1）搗固機整機采用多錘數(shù)小間距的結(jié)構(gòu)布置，使煤餅邊側(cè)夯實保證煤餅密度均勻，減少煤餅的倒塌。

（2）最大程度增加搗固功能，縮短搗固時間，高產(chǎn)高效，保證搗固焦爐煤餅能夠在所需時間（6.5-7.5min）內(nèi)夯實；

（3）主傳動系統(tǒng)采用新型閉式傳動結(jié)構(gòu)，一套傳動系統(tǒng)帶動一組搗固錘運動，效率高，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便；

（4）搗固錘桿采用新型斷面，直線度、平面度好，動載情況下剛性、穩(wěn)定性好，搗固錘摩擦片韌性與耐磨性好；

（5）采用新型導向結(jié)構(gòu)，多層導向，合理布置，導向平穩(wěn)，噪音??；

（6）停錘裝置和安全擋裝置采用液壓驅(qū)動，每組臺車一套液壓系統(tǒng)；

（7）采用電動集中潤滑，單組臺車一套潤滑系統(tǒng)。

4  結(jié)論

通過對搗固機搗固錘頭數(shù)量、移動距離、重量、材質(zhì)、頻率及傳動方式的研究，結(jié)合煤餅成型對搗固功的需要，研究實施微移動搗打改造為固定搗打；對煤餅幾何形狀與炭化室間隙的關(guān)系進行研究，并對加煤車車壁板角度進行改變，同時加固加煤車車壁板，使裝煤操作更加順暢, 裝煤量顯著提高，裝煤量的提高可以減少爐頂空間石墨, 降低爐頂空間溫度, 提高化產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量, 增加焦爐焦炭產(chǎn)量。