李少鋒 王  軍  李印召

（中國平煤神馬集團(tuán)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(duì)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(jìn)而在煉焦過程中，在煤粒之間形成較強(qiáng)的界面結(jié)合，從而提高焦炭質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t；搗固煉焦；搗固機(jī)；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(shè)備在2010年安裝，原設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修工作量大，同時(shí)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(shí)由于煤餅密度低，易發(fā)生加煤時(shí)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(shí)易產(chǎn)生粉塵，給環(huán)境造成污染，工人勞動(dòng)強(qiáng)度也相應(yīng)增大。

為提產(chǎn)增效，在考慮設(shè)備投入成本、設(shè)備壽命、設(shè)備故障率，設(shè)備節(jié)能收益率、設(shè)備維護(hù)難易程度等等問題的情況下，開展高效搗固技術(shù)及設(shè)備的研究，以期減少能源消耗與設(shè)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?fàn)t機(jī)械設(shè)備的研究

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

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

新型搗固裝煤車功能：裝煤車工作于焦?fàn)t機(jī)側(cè)，洗精煤由煤塔落入煤箱內(nèi)，搗固機(jī)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?fàn)t。該焦?fàn)t是武漢科技大設(shè)計(jì)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?fàn)t生產(chǎn)的生產(chǎn)操作和技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國煉焦煤資源和煤質(zhì)特點(diǎn)獨(dú)立開發(fā)設(shè)計(jì)，并具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國大容積寬炭化室搗固焦?fàn)t。焦?fàn)t的主要尺寸及技術(shù)指標(biāo)如下表1所示：

表1  焦?fàn)t主要尺寸及技術(shù)指標(biāo)

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(qiáng)度越大，煤餅穩(wěn)定性越好。搗固功是指搗固機(jī)上搗固錘作用在煤餅上的機(jī)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(jī)上每個(gè)搗固錘每次搗到煤餅上的重量，Kg/個(gè)•次

h——搗固錘行程，m

n——搗固錘頻率，次/min

Z——每臺(tái)搗固機(jī)搗固錘數(shù)量，個(gè)

t——搗固一個(gè)煤餅的時(shí)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(jī)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(jī)的強(qiáng)度，煤餅箱的剛度、搗固電動(dòng)機(jī)功率、搗固錘傳動(dòng)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(xiàng)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(dòng)機(jī)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(dòng)量核算。搗固動(dòng)量f（即搗固錘的自由落體動(dòng)能沖擊到煤料上的動(dòng)量）公式為：

2.3搗固頻率

因?yàn)閾v固錘是按自由落體規(guī)律下落，其下落時(shí)間為下式：

搗固錘提升時(shí)間雖然由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度決定，但一般與下落時(shí)間相等，并且搗固錘沖擊在煤料上時(shí)，還應(yīng)當(dāng)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(gè)最佳的選擇問題，本項(xiàng)目改造后搗固頻率為79次/min.

2.4搗固錘數(shù)量

本項(xiàng)目采用10個(gè)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(shè)備，夯擊強(qiáng)度高。

本項(xiàng)目搗固功計(jì)算：

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

3  搗固機(jī)改造優(yōu)化

原焦?fàn)t搗固設(shè)備存在效率低、搗固煤餅密度低易塌餅、搗固設(shè)備維修量大、維修費(fèi)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(shè)備參數(shù)對(duì)比見表2。

表2  搗固機(jī)參數(shù)對(duì)比

改造后搗固機(jī)特點(diǎn)：

（1）搗固機(jī)整機(jī)采用多錘數(shù)小間距的結(jié)構(gòu)布置，使煤餅邊側(cè)夯實(shí)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(shí)間，高產(chǎn)高效，保證搗固焦?fàn)t煤餅?zāi)軌蛟谒钑r(shí)間（6.5-7.5min）內(nèi)夯實(shí)；

（3）主傳動(dòng)系統(tǒng)采用新型閉式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，一套傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)一組搗固錘運(yùn)動(dòng)，效率高，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便；

（4）搗固錘桿采用新型斷面，直線度、平面度好，動(dòng)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(dǎo)向結(jié)構(gòu)，多層導(dǎo)向，合理布置，導(dǎo)向平穩(wěn)，噪音?。?/p>

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

（7）采用電動(dòng)集中潤滑，單組臺(tái)車一套潤滑系統(tǒng)。

4  結(jié)論

通過對(duì)搗固機(jī)搗固錘頭數(shù)量、移動(dòng)距離、重量、材質(zhì)、頻率及傳動(dòng)方式的研究，結(jié)合煤餅成型對(duì)搗固功的需要，研究實(shí)施微移動(dòng)搗打改造為固定搗打；對(duì)煤餅幾何形狀與炭化室間隙的關(guān)系進(jìn)行研究，并對(duì)加煤車車壁板角度進(jìn)行改變，同時(shí)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?fàn)t焦炭產(chǎn)量。