焦爐爐體VAP全仿真組裝模型設計圖
本報通訊員 李俊玲 單傳俊 魏淑超
隨著國家“十三五”規劃的收官和“十四五”規劃的開啟，我國煉焦行業取得了長足發展，但也還面臨著諸多挑戰，尤其是山東、山西及河北等地，伴隨著產業結構升級及新舊動能置換，對煉焦節能增效、清潔環保及智能化提出了更高的要求。這也促使煉焦行業必須朝著更加差異化、精細化、節能化、綠色化的方向發展，以實現更加健康、可持續的發展。
山東省冶金設計院股份有限公司（以下簡稱山冶設計）在中國焦化領域與意大利PAUL WURTH（簡稱PW）公司獨家合作，根據國內煤資源狀況，以用戶需求為導向，采用先進的焦爐設計技術，定制化設計了7.3米頂裝焦爐、7.6米頂裝焦爐、6.73米搗固焦爐、6.25米搗固焦爐等一系列大型綠色智能焦爐，為用戶提供更加節能環保的焦爐設計方案，實現焦爐真正意義上的定制化設計，引領“私人訂制”煉焦技術新趨勢，并為促進我國焦化行業技術進步和綠色持續發展提供了更好的技術支撐。
研發先進的焦爐設計技術
FAN焦爐燃燒系統火焰分析技術。山冶設計采用FAN焦爐燃燒系統火焰分析技術，模擬分析焦爐燃燒室燃燒狀況，優化焦爐爐體及加熱系統設計，保證爐體高向加熱均勻性，降低煉焦耗熱量，減少氮氧化物和上升管根部石墨的產生，提高焦爐節能環保水平
焦爐爐體VAP全仿真組裝模型技術。山冶設計通過3D仿真模擬，精準設計，綜合模擬分析炭化室中心距、炭化室寬度、爐頂厚度、墻體厚度、磚縫等影響因素，實現對焦爐爐體結構的優化設計，爐體結構嚴密合理，避免爐體竄漏，有效提高爐體強度和使用壽命。
同時，焦爐爐體VAP全仿真組裝模型技術具有焦爐預砌筑、磚型碰撞檢查、自動生成磚型圖、材料表等功能，可有效提高爐體設計水平和效率。
BAN鐵件系統分析建模技術。通過BAN 鐵件系統分析建模技術分析焦爐爐體不同部位在煤炭干餾膨脹壓力、推焦力等作用下的受力情況，優化護爐鐵件系統配置，實現爐體的嚴密性及護爐鐵件系統的穩定性設計，提高焦爐壽命。
為客戶提供定制化頂裝焦爐
7.3米頂裝焦爐最早應用于山鋼日照鋼鐵精品基地焦爐工程，是2015年山冶設計聯合PW公司為山鋼日照鋼鐵精品基地焦爐工程量身定制的世界第一座7.3米頂裝焦爐。該爐型以節能和環保為目標，結合山鋼日照鋼鐵精品基地焦爐工程的配合煤指標及燃料特性，并充分考慮氣候和占地等制約因素而設計的大型綠色智能焦爐。
山鋼日照鋼鐵精品基地焦爐工程分兩步建設，共建設4座58孔7.3米頂裝焦爐。其中，一步工程于2017年10月出焦投產，二步工程于2019年3月出焦投產。這些焦爐投產后運行穩定，采用高爐煤氣加熱時，焦爐煙囪廢氣中的氮氧化物約80mg/m3~130mg/m3；采用焦爐煤氣加熱時，焦爐煙囪廢氣中的氮氧化物約180mg/m3~220mg/m3；標準火道溫度和煉焦能耗均低于國內同等焦爐，節能性和環保性實現了焦化行業新的突破。
鑒于山冶設計開發的7.3米頂裝焦爐在節能增效和潔凈環保方面的優異性能，湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司焦化改造項目經過招標綜合評選，再次選擇山冶設計開發的7.3米頂裝焦爐。考慮到華菱湘鋼配合煤及燃料指標與山鋼日照鋼鐵精品基地的差別，山冶設計在山鋼日照鋼鐵精品基地7.3米頂裝焦爐（SWJ73-1型）基礎上進行了蓄熱室和燃燒系統的設計優化，為華菱湘鋼量身定制了SWJ73-2型7.3米頂裝焦爐，實現了該項目節能和環保最優化定制需求。目前，該項目兩座焦爐分別于2021年5月和10月相繼投產，采用焦爐煤氣加熱，焦爐煙囪廢氣中的氮氧化物約200mg/m3，給企業帶來了良好的經濟和環保效益。
為滿足焦爐大型化需求，實現年產200萬噸以上焦爐規模配置，山冶設計聯合PW公司開發設計了7.6米頂裝焦爐。該爐型最初是為滿足韓國浦項喀拉喀托焦爐項目需求定制，山冶設計根據目前國內配合煤指標及燃料特性情況，針對昆鋼云煤集團焦化項目和山西盛隆泰達焦化項目的產能和占地情況，分別定制化設計了SWJ76-1型和SWJ76-2型7.6米焦爐。目前，這兩個項目正在施工。
作為代表世界一流工藝水平的大型綠色智能焦爐，7.6米頂裝焦爐已分別在浦項印尼喀拉喀托公司、印度布山鋼鐵公司（Bhushan）、安塞洛米塔爾法國Fos公司、浦項巴西CSP公司、韓國浦項公司等多個焦化項目中應用，技術成熟可靠，節能環保性能突出。隨著昆鋼云煤能源公司焦化項目和山西盛隆泰達焦化項目相繼選擇山冶設計開發的7.6米焦爐，可以預見，經過針對性優化定制后，山冶設計開發的7.6米頂裝焦爐將以更加優異的性能，為促進我國焦化行業技術進步和綠色持續發展提供更好的技術支撐。
為客戶量身定制搗固焦爐
搗固焦爐的大型化可提升焦爐的環保水平。山冶設計順應焦爐大型化趨勢及國家環保需求，聯合PW公司為河北新興能源科技股份有限公司焦化項目量身定制了6.73米搗固焦爐。該爐型是在充分考慮該項目建設場地狹小的基礎上，根據項目場地特點，并結合項目配合煤指標及燃料特性而量身定制的世界首座6.73米搗固焦爐，同時也是國內單孔容積最大的搗固焦爐。該項目建設2×69孔SWDJ673-1型復熱式搗固焦爐，目前正在施工。隨著該項目的順利實施，河北新彭楠焦化有限公司在充分比較了6.73米搗固焦爐在節能和環保方面的優勢后，也選擇了該爐型，項目建設4×51孔6.73米搗固焦爐，目前正在進行施工圖設計。
6.25米搗固焦爐最早應用于德國迪林根焦化項目，由PW公司為德國迪林根焦化項目量身定制。目前，國內6.25米搗固焦爐應用較多，生產技術成熟。基于此，山冶設計聯合PW公司為河南利源新能科技有限公司4.3米焦爐升級改造項目量身定制了適合該項目配合煤指標及燃料特性的新型6.25米搗固焦爐。該焦爐采用空氣兩段助燃+廢氣循環量控硝燃燒技術、高效薄爐墻技術、分格蓄熱室技術、單炭化室壓力調節技術等一系列世界先進技術，有效提高了焦爐的節能環保水平，為新形勢下中國大型搗固焦爐用戶提供了新的選擇。
山冶設計本著精益求精的理念，從中國國情和用戶實際出發，已經與PW公司聯合陸續定制開發了一系列大型節能環保型焦爐，實現了焦化能源流高效燃燒和高效傳導，有效降低了焦爐能耗和污染排放，為我國建設資源節約型、環境友好型、低碳導向型的綠色鋼廠提供了新的選擇。
《中國冶金報》（2021年11月16日 05版五版）
