107万吨/年5.5m捣固焦化工程
初步设计 第二篇
工程设计说明
二〇一〇年五月
1
辽宁科技大学工程技术有限公司
目录 1.备煤 2.炼焦 3.焦处理 4.煤气净化 5.总图运输 6.建筑及结构 7.电气及电信 8.仪表及过程自动化 9.给水及排水 10.采暖、通风及除尘 11.热力
12.节能
13.职工定员与主要技术经济指标 14.财务计算及评价
1.备煤
1.1概述
备煤车间的任务是将外来炼焦煤进行贮存、加工成符合焦炉生产要求的装炉煤。本车间是为2×60孔5.5m捣固，年产焦炭107万吨焦炉配套设计的。日处理炼焦煤料约4300t（含水分～10%），年处理煤量～157万吨（湿）
1.2工艺流程
备煤车间采用工艺过程简单、设备较少、布置紧凑、操作方便的选配煤后粉碎工艺流程。备煤车间主要由贮煤场、配煤槽、粉碎机室、煤塔顶以及相应的胶带机通廊和转运站组成，并设有推土机库、煤焦制样室等辅助设施。 1.3工艺设施及主要设备 1.3.1贮煤场
本贮煤场由4个受煤坑组成，煤场面积约3万平方米，煤场可贮8万吨煤。
外来的洗精煤由汽车运至露天贮煤场，通过推土机及铲车将各单种煤推入4个受煤坑中，在受煤坑下部设手动扇形闸门，通过扇形闸门将斗槽内的煤卸至带式输送机上，送入配煤槽。 1.3.2配煤槽
配煤槽的作用是各种牌号的炼焦用煤，根据配煤试验确定的配比进行配合，使配合后的煤料能够炼出符合质量要求的焦炭，同时达到合理利用煤炭资源，降低生产成本的目的。
各单种煤经配煤槽顶部的可逆带式输送机分别布入单排布置的8个Ф8m的双曲线斗嘴配煤槽中。配煤槽的总贮量为4400吨。配煤槽口设置自动配煤装置，每套装置由秤量带式输送机，自动配煤控制系统等组成。生成时按照给定值自动控制各单种煤的给料量，确保配煤比连续恒定。采用自动配煤装置可以大大提高配煤的准确性和自动化程度，降低工人的劳动强度，提高焦炭质量。 1.3.4粉碎机室
粉碎机室的作用是将配合煤进行粉碎处理，使其粉碎细度（＜3mm煤的含量〕达到90%左右，从而保证装炉煤的粒度均匀，满足捣固炼焦生产的要求。
由配煤室运来的配合煤，先经过除铁装置将煤料中的铁件除净后，进入PFCK1820型可逆锤式
2
粉碎机进行粉碎。粉碎机共2台，其中1台生产，1台备用。单台生产能力为350t/h。电机功率为710KW。该粉碎机是在吸收消化国外同类设备先进技术基础上开发而成，它已在多家焦化厂使用；效果很好，它在转子两侧设有弧形凹凸不平的反正板，并可逆转粉碎，煤受到高速旋转的锤头打击的同时，又冲击到反击板上，靠此瞬间产生的强力，将煤不断反复的粉碎，这样有利于减少对煤的研磨作用，减少煤的过度粉碎，同时它取消蓖条代之以反击板，能防止煤在粉碎机内堵塞，对煤的水分适应性较大。这种粉碎机具有破碎比大、能力大、转速低、粉尘少，对各种煤的适应性强等优点；机体外壳开闭采用液压装置，检修及更换锤头方便；采用组合式锤头，使用寿命长、维护、检修费用低，节约生产成本。电机与粉碎机间的联轴器，采用调速型液力偶合器，以防止电机过载，保护设备。
在粉碎机室底层设有检验粉碎细度的设施，按规定制度进行采样检验，根据检验结果及时更换锤头保证装炉煤的细度达到规定要求。粉碎机室顶层上还设有机械除尘装置，使粉碎机室内的含尘量达到环保、卫生要求。
粉碎后的装炉煤，经带式输送机送入煤塔顶层。 1.3.5煤塔顶层
带式输送机将粉碎机室出来的装炉煤送至煤塔顶层后。经犁式卸料器，将装炉煤均匀布入煤塔内。煤塔顶层设装满指示器，以便连锁操作。
1.3.6煤样制样室
煤样制样室是中心化验室的一个组成部分，由试样破碎和缩分间、试样贮存间、试样烘干间等组成。其任务是负责试样的采集和调制等，包括在煤制样室内测定各单种煤和配合煤的水分及煤的筛分组成；同时将煤样缩分、破碎到1.5mm及0.2以下，送厂中心化验室进行胶质层测定和工业分析及时指导备煤车间生产以制备合格的装炉煤料，有效地稳定和控制焦炭质量。
1.3.7其他
带式输送机采用DTII（A）选型手册设计，其规格为：配煤前带宽为：1000mm；速度为：1.6m/s；输送能力为：400t/h；配煤后带宽为：1000mm；速度为：1.6m/s；输送能力为：350t/h，所有带式输送机通廊均采用钢构封闭式。
备煤车间采用四班制操作，工艺生产过程采用PLC自动控制。为了安全，各带式输送机旁均设有解除连锁的手动操作按钮及安全停车拉绳开关。
2.炼焦 2.1概述
本工程设计规模为年产干全焦107万t，采用HXDK55-09F型2×60孔5.5m捣固焦炉，焦炉煤气下喷，单集气管，双吸气管，湿法熄焦。焦炉的装煤除尘采用相隔炭化室导入法，出焦除尘采用除尘地面站方式。
2.2炼焦基本工艺参数
炭化室孔数 2×60孔 炭化室有效容积 38.7m3/孔 每孔炭化室装煤量（干） 35t 焦炉周转时间 25h 焦炉年工作日数 365d 焦炉紧张操作系数 1.07 装炉煤水分 10%
煤气产率 360m3/t干煤
加热用煤气低发热值 焦炉煤气17900KJ/m3 2.3炼焦工艺流程
由备煤车间送来的配合煤装入煤塔，通过摇动给料器将煤装入捣固装煤车的煤箱内，将煤捣
3
固成煤饼，由捣固装煤车按作业计划从机侧送入焦炉炭化室内。煤饼在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏炼制成焦炭并产生荒煤气。
炭化室内的焦炭成熟后，用推焦机推出，经拦焦机导入熄焦车内，并由电机车牵引着熄焦车至熄焦塔内进行喷水熄焦，熄焦后的焦炭卸至晾焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段，经筛分按级别贮存待运。焦炉出焦时产生的烟尘，由拦焦机集尘罩将其收集，并通过集尘干管导至地面站，经除尘净化后排入大气。
煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管，桥管进入集气管。约800℃左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至85℃左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经吸煤气管道送入煤气净化车间进行煤气的净化及化学产品的回收。
焦炉采用焦炉煤气加热系统，焦炉煤气由外部管道架空引入，经预热器预热至45℃左右送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部，与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后依次经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱，排入大气。 上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由交换传动装置定时进行换向。 2.4炼焦车间布置
新建2×60孔HXDK55-09F型焦炉布置在一条中心线上，组成一个炉组。设一座煤塔，贮煤量1800t，煤塔下部各层分别设有配电室和值班室以及交换机室和仪表室。
煤塔与焦炉之间设炉间台，两座焦炉的端部设炉端台，焦炉两侧设机焦侧操作台。两座焦炉分别在炉端台外侧各设一座烟囱。在1#焦炉炉端台外设一套湿法熄焦系统。
炉间强主要布置推焦杆试验站、推焦杆更换站及托煤板维修站和加热煤气引入管。炉端台顶层设工人休息室，中层设炉门修理站，下层设仓库、工具间及泥浆搅拌机室。 2.5焦炉炉体
2.5.1焦炉炉体主要尺寸
表2-1 HXDK55-09F型捣固焦炉炉体主要尺寸表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称 炭化室全长 炭化室有效长 炭化室全高 炭化室有效高 炭化室平均宽 炭化室机侧宽 炭化室焦侧宽 炭化室锥度 炭化室有效容积 炭化室中心距 立火道中心距 加热水平 单位 mm mm mm mm mm mm mm mm m3 mm mm mm 数量 14060 13300 5500 5250 554 544 564 20 38.7 1350 480 765
2.5.2焦炉炉体结构及特点
a)HXDK55-09F型焦炉的结构为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷及空气侧入的复热式捣固焦炉。它是在总结国内外捣固焦炉多年生产经验的基础上，运用国内外的新技术、新材质、新经验设计的新型焦炉。此焦炉具有结构严密、合理、加热均匀、热工效率高的特点。
b)就捣固工艺而言，宽炭化室焦炉的一个显著特点就是提高了捣固煤饼的稳定性，宽炭化室的平均
4
宽为554mm，则捣固煤饼的高宽比可减少为10.6：1，大大增强了煤饼的稳定性，并在生产同等规模焦炭量的情况下，可以大大减少阵发性污染，改善了炼焦生产环境。
c)炉体设计时采用了加强焦炉稳定性和强度的措施；计算焦炉炉体的极限侧负荷为9.6Kpa，达到了捣固焦炉所需的稳定性和强度。
d)炉顶三个除尘孔和上升管砌体用带沟舌的异型大块砖砌筑，保证了砌体的整体性和严密性，炉顶稳固、减少荒煤气的窜漏，防止炉顶横拉条的烧损。
e)炉顶区采用强度大而隔热效率高的漂珠砖和硅藻土质隔热砖，替换原焦炉采用的红砖，确保炉顶表面平整，降低了炉顶面温度，改善了操作环境。
f)通过总结经验，将焦炉的加热水平高度定为765mm，可使焦饼上下同时成熟，减少炉顶空间长石墨。
g)燃烧室采用废气循环和加高焦炉煤气灯头结构，保证了沿炭化室高向加热均匀性。此外，因为有废气循环，可以降低废气中的氮氧化合物含量，减少了对大气的污染；而当焦炉延长结焦时间操作时，由于用焦炉煤气加热采用了高灯头，因此也不易短路。
h)炉头火道采用了先进的蛇型循环结构，这样既可以解决炉头火道温度较低又可以解决二火道温度较高的问题，同时还解决了机焦侧炉头焦饼上熟下生的现象，使炭化室焦饼温度均匀，同时成熟，提高了加热水平。
i）炭化室墙厚100mm，采用“宝塔”形砖，消除了炭化室与燃烧室之间的直通缝，使炉体严密，荒煤气不易窜漏，并便于炉墙剔茬维修，比原5.5m顶装焦炉有重大改进，在立火道隔墙上采用了带有沟舌的异型砖砌筑，大大增强了燃烧室的结构强度和炉墙的整体性。
j)在总结生产经验的基础上，对立火道底部的斜道口断面积进行了理论研究和计算，新设计的调节砖及其排列，使燃烧室各火道的空气量和煤气量分配合理，焦炉投产后几乎不需要调整，即可使燃烧室的横墙温度分配均匀，大大的减轻了工人更换调节砖的劳动强度。
k)HXDK55-09F型焦炉使用了先进的蓄热室封墙设计。内封墙用硅砖，由于热膨胀与蓄热室单、主墙相同，密封效果明显增加；蓄热室外封墙取消了效果不佳的隔热罩，改用近年已在焦记上广泛使用、隔热和密封效果都很好的新型保温材料抹面，再加一层20mm硅酸钙热板，减少了封墙漏气，改善了炉头加热，减少了热损失，改善了操作环境。
l)蓄热室主墙宽290mm是用带有三条沟舌的异型砖咬合砌筑的，蓄热室主墙砖煤气管砖与蓄热室无直通缝，保证了砖煤气道的严密。同向气流蓄热室单墙宽210mm，使用带两条沟舌的“Z”形砖相互咬合砌筑的，保证了墙的整体性和严密性。 m)蓄热室采用超薄壁12孔格子砖，比JN60型焦炉的9孔格子砖在同样体积下增加了换热面积，降低了废气温度，提高了热效率。
n)小烟道采用圆孔扩散型箅子夸，利用扩散型的特性使大小孔径的正反方向所造成的不同阻力，来克服小烟道内变量气体所产生的内外压力差，这种箅子砖和方孔箅子砖相比，提高了格子砖的冲刷系数，并使蓄热室各部位的空气量和煤气量分配均匀合理，提高了热效率。
o)HXDK55-09F型焦炉尽量采用新材质，炉端墙，记底与炉顶内层用漂珠砖；炉门衬砖用高强度漂珠砖，增强了隔热效果又保证强度。 2.5.3焦炉用砖量表
表2-2 1×60孔HXDK55-09F型捣固焦炉用砖量 序号 名称 单位 1 2 3 4 5
数量 8631.1 2573.5 1813.3 50 145.9 5
硅砖 粘土砖 粘土格子砖 高铝砖 缸砖 t t t t t