SWDJ625-1 型捣固焦炉技术特点及工艺分析

李庆生，张雨虎，李俊玲

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东 济南 250000）

2020 年6 月，国家颁布了《焦化行业规范条件》，要求“新建顶装焦炉炭化室高度≥6.0 m，捣固焦炉炭化室高度≥5.5 m”。目前国内已经建成的捣固焦炉还是以5.5 m 的为主力炉型。因此，需要设计新型大容积捣固焦炉来满足市场及未来要求。

山东省冶金设计院股份有限公司联合意大利Paul Wurth 公司共同开发、设计了SWDJ625-1 型捣固焦炉，现对其结构、尺寸、工艺参数、环保除尘技术等方面进行介绍，为大容积焦炉建设提供参考。

1 炉体结构及工艺参数

SWDJ625-1 型捣固焦炉为双联火道、大废气循环、两段空气助燃、焦炉煤气下喷、非对称烟道结构的单热式大型捣固焦炉。

焦炉采用非对称式烟道技术，便于调节从机侧到焦侧各立火道的煤气流和空气流，且便于废气流的排出，有利于焦炉长向加热的均匀性。另外，烟道和废气开闭器布置在焦炉焦侧，空气入口箱布置在焦炉机侧，可改善焦炉废气系统的操作环境，废气系统基建投资比其他焦炉节省40%以上。焦炉炉墙极限侧负荷达到12.2 kPa，炉体结构强度高，炉墙稳定性好，使用寿命长。

蓄热室下部低温区使用黏土砖砌筑，上部高温区使用硅砖砌筑，两者之间设置滑动层，避免蓄热室因上下温差导致膨胀不均，进而产生局部拉裂，保证了炉体的严密性，延长了焦炉使用寿命。

炭化室采用薄炉墙技术，炉墙厚度为90 mm。在热流量和导热系数不变的情况下，由于传热距离减小（即热阻减小），炭化室侧炉墙的温度提高，从而提高了炭化室内煤料炼焦速度，降低了炼焦能耗。同时，采用薄炉墙技术，焦炉耐材量减少，但传热速率增加，传热量增加，使炭化室墙面温度下降程度反而减少，故不存在装煤初期墙面温度低至晶型转化点以下的风险，因此减缓了装煤后炉墙剧冷程度，有利于炉体保护[1]。焦炉炭化室墙面采用沟舌结构复杂的“宝塔”砖，消除了炭化室和燃烧室之间的直通缝，优化了燃烧室砖层高度，同等砌筑高度上减少了水平砖缝的数量，并且炉体结构严密，荒煤气不易串漏。立火道隔墙采用带有沟舌的异型砖砌筑，隔墙设置了二段加热空气道，实现了空气分段助燃，提高了高向加热的均匀性，保证焦炭上下均匀成熟。对炭化室底部两层砖进行加厚，提高了炭化室下部炉墙耐磨和耐冲击性能。

炉顶区下部高温区使用硅砖砌筑，上部低温区使用黏土砖砌筑，两者之间设置滑动层，并用保护板在烘炉前压紧黏土砖，在烘炉过程中炉顶耐材有保护板压力保护，黏土砖不会随硅砖的膨胀而移动，可避免烘炉结束后在炉顶区出现大量裂缝；同时，烘炉末期炉体不需要灌浆，炉头不需要重砌，且更加严密，保证了炉体的严密性。

SWDJ625-1 型焦炉炉体主要尺寸和焦炉基本工艺参数分别见表1、表2。

表1 SWDJ625-1 型焦炉炉体主要尺寸 mm

表2 SWDJ625-1 型焦炉基本工艺参数

2 环保除尘技术

2.1 装煤除尘

捣固焦炉的装煤除尘是环保工作的重点。针对捣固焦炉烟尘产生的特点，SWDJ625-1 型捣固焦炉采用双M 型管导烟车（N+2，N+4）+水封式导烟管+SOPRECOR单炭化室压力调节系统+焦侧集气管，并配合机侧炉头烟除尘，实现对装煤烟尘的综合治理和清洁化生产。

装煤机侧炉头烟除尘采用装煤车上设专门的集尘罩+炉顶除尘干管+机侧炉头烟除尘地面站形式，将装煤时产生的烟尘通过集尘罩、除尘干管抽吸到机侧炉头烟除尘地面站，经净化后外排。

双M 型管导烟车为国内首次配合焦炉2-1 推焦串序使用。正常生产时，第N 孔炭化室装煤产生的烟气，通过导烟管导入第N+2 孔和第N+4 孔两个炭化室，煤气中的可燃成分通过炽热的焦炭层后烧掉，降低了煤气中的氧含量。边炭化室装煤时，双M 型管导烟车可以避免双U 型管导烟车只能用一个导套的弊端，在焦炉边炭化室附近设置独立的导烟孔，将边炉装煤产生的烟气导入到N-1 和N+2 炭化室中，避免了边炭化室装煤单管导烟造成的装煤冒烟。

2.2 出焦除尘

出焦时，机侧炉头烟除尘采用推焦车设专门的集尘罩+炉顶除尘干管+机侧炉头烟除尘地面站形式，将推焦时产生的烟尘通过集尘罩、除尘干管抽吸到机侧炉头烟除尘地面站，经净化后外排。

出焦过程中，焦侧炉头烟采用拦焦车大型集尘罩+车载助力风机+ 翻板阀除尘干管+ 出焦除尘地面站形式，将出焦时所产生的烟气通过集尘罩、除尘干管抽吸到出焦除尘地面站，经净化后外排。

2.3 其他环保技术

（1）结合焦炉燃烧室受力情况，对保护板进行设计，采用了隔热效果好、密封性能好的抗形变多段式保护板，使保护板始终与炉体紧密贴合，有效延长炉体使用寿命，杜绝炉体冒烟冒火。同时，保护板内衬浇注料、陶瓷纤维材料均在铁件安装阶段施工完成，无需在热态工程中灌浆，大大降低工人的劳动强度，有利于提高施工质量，且燃烧室炉头隔热、密封效果好。

（2）根据炉门受力情况，结合捣固焦炉干馏过程中的膨胀压力，对焦炉炉门结构进行设计，增加了炉门下部的结构强度，同时采用了空冷式弹簧刀边炉门，炉门能自适应炉门框的变化，提高了密封程度，降低了生产期间的无组织排放。

（3）上升管盖、导烟孔盖均采用水封式结构，优化了炉顶导烟孔和清扫孔的数量，减少了无组织排放点。

（4）优化集气管放散管设计，核算放散管直径，满足事故状态下荒煤气全部放散的要求。放散管上设自动点火和自动开启装置，结构简单，运行灵活稳定。

3 结 语

3.1 SWDJ625-1 型捣固焦炉通过非对称烟道、薄炉墙、空气分段加热等一系列焦炉炉体结构先进设计技术的应用，可有效降低焦炉炼焦能耗，提升炉体的严密性，延长焦炉使用寿命。

3.2 通过双M 型管导烟车、SOPRECOR单炭化室压力调节系统、配套除尘地面站及抗形变多段式保护板等环保除尘技术的应用，SWDJ625-1 型捣固焦炉可实现对焦炉烟尘的综合治理和清洁化生产，提高焦炉的环保水平和社会效益。