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％，因此在結焦過程中煤料但膠質體很容易組不同性質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體液相產物的數量也相對減小，即可以使更多的膠質體液態產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合，從而提高焦炭質量。

關鍵詞：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，原設備結構復雜，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），單孔產量較低，同時由于煤餅密度低，易發生加煤時煤餅倒塌，給生產連續性和穩定性造成影響，倒塌的煤餅在清理時易產生粉塵，給環境造成污染，工人勞動強度也相應增大。

為提產增效，在考慮設備投入成本、設備壽命、設備故障率，設備節能收益率、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，再經搗固機搗固成煤餅裝入炭化室。搗固裝煤的操作可體現整套設備的自動化程度。

為了符合大型搗固煉焦技術機械化、自動化程度越來越高的發展趨勢及環保要求，本技術研發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，極大地提高了整套設備的環保性、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，洗精煤由煤塔落入煤箱內，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。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國家焦化產業政策的要求，在總結了國內外多種類型焦爐生產的生產操作和技術管理經驗的基礎上，針對我國煉焦煤資源和煤質特點獨立開發設計，并具有完全知識產權的我國大容積寬炭化室搗固焦爐。焦爐的主要尺寸及技術指標如下表1所示：

表1  焦爐主要尺寸及技術指標

2  搗固功的優化

單位搗固功是影響煤餅性質的主要因素，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，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，通常為200-400mm，還與搗固錘的重量有關，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搗固錘數量

本項目采用10個三錘搗固單元串聯組成，配以液壓及電氣集中控制而構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，不符合國家節能降耗、建立清潔環保節能企業的政策。新舊搗固設備參數對比見表2。

表2  搗固機參數對比

改造后搗固機特點：

（1）搗固機整機采用多錘數小間距的結構布置，使煤餅邊側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，高產高效，保證搗固焦爐煤餅能夠在所需時間（6.5-7.5min）內夯實；

（3）主傳動系統采用新型閉式傳動結構，一套傳動系統帶動一組搗固錘運動，效率高，結構簡單，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、穩定性好，搗固錘摩擦片韌性與耐磨性好；

（5）采用新型導向結構，多層導向，合理布置，導向平穩，噪音小；

（6）停錘裝置和安全擋裝置采用液壓驅動，每組臺車一套液壓系統；

（7）采用電動集中潤滑，單組臺車一套潤滑系統。

4  結論

通過對搗固機搗固錘頭數量、移動距離、重量、材質、頻率及傳動方式的研究，結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, 提高化產產品質量, 增加焦爐焦炭產量。