【正文】 積大型化、操作自動(dòng)化、嚴(yán)格控制污染、擴(kuò)大煉焦用煤資源將是21世紀(jì)室式煉焦的主要發(fā)展方向。其中機(jī)焦產(chǎn)量13146萬(wàn)t,約占74%。中國(guó)歷年的焦炭產(chǎn)量見(jiàn)下表11 表11中國(guó)焦炭產(chǎn)量近年來(lái),。 2003年,焦?fàn)t的環(huán)保和自動(dòng)化水平也有較大提高。焦?fàn)t除塵、干熄焦、新型煤氣脫硫脫氰及廢水處理工藝等一批先進(jìn)適用技術(shù)在武鋼、馬鋼、鞍鋼、安陽(yáng)等許多大中型焦化廠推廣采用。隨著煉焦裝備水平的提高,我國(guó)焦化生產(chǎn)的工序能耗正逐年下降,。一些老廠如首鋼、太鋼、昆鋼、濟(jì)鋼、山西美錦等都在積極補(bǔ)建裝煤除塵裝置和出焦除塵地面站。裝備有裝煤除塵地面站和裝煤除塵車的焦?fàn)t生產(chǎn)能力約4600萬(wàn)t,%,裝備推焦除塵地面站和推焦除塵熱浮力罩的焦?fàn)t生產(chǎn)能力約5000萬(wàn)t,%。隨著焦炭?jī)r(jià)格的上漲,一些違規(guī)上馬的中小型焦化廠逐漸增加,這給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。 國(guó)外發(fā)展情況 歐洲焦化工作者早在20世紀(jì)80年代就主張焦?fàn)t大型化,其原因是:大型焦?fàn)t可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,可減少對(duì)環(huán)境的污染,可提高焦炭質(zhì)量。在1993年春到1996年夏3年多的時(shí)間里,進(jìn)行了650爐JCR試驗(yàn),共生產(chǎn)了焦炭3萬(wàn)多噸。世紀(jì)交替前后,德國(guó)開(kāi)發(fā)了自己的熱回收焦?fàn)t,其尺寸與美國(guó)相似,但采用頂部裝煤方式。日本現(xiàn)生產(chǎn)的15個(gè)煉焦廠家的48座焦?fàn)t全部實(shí)現(xiàn)了加熱自動(dòng)控制。干熄焦在冶金企業(yè)的13個(gè)煉焦廠基本普及。下圖14為日本正在推進(jìn)的SCOPE21煉焦新技術(shù)工藝流程。以煤為原料，在隔絕空氣條件下，加熱到950℃左右，經(jīng)高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時(shí)獲得煤氣、煤焦油并回收其它化工產(chǎn)品的一種煤轉(zhuǎn)化工藝。選擇煉焦作煤時(shí)，還必須注意煤在煉焦過(guò)程中的膨脹壓力。 現(xiàn)代焦?fàn)t結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)主要有：炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室、小煙道、爐頂區(qū)、焦?fàn)t基礎(chǔ)平臺(tái)、煙道、煙囪。 搗固機(jī)是搗固焦?fàn)t的核心設(shè)備，設(shè)置在煤倉(cāng)的下部軌道上，將煤倉(cāng)放下的粉煤搗成煤餅，由裝煤機(jī)構(gòu)送入炭化室。 搖動(dòng)給料機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖17所示 圖17搖動(dòng)給料機(jī)簡(jiǎn)圖 搖動(dòng)給料機(jī)是搗固焦?fàn)t配套設(shè)備之一，是將煤塔中的煤裝入裝煤車的關(guān)鍵設(shè)備，搖動(dòng)給料機(jī)配有連鎖裝置，即給料機(jī)與搗固機(jī)、裝煤推焦車連鎖。攔焦機(jī)運(yùn)行于焦?fàn)t焦側(cè)的軌道上，在推焦前將爐門打開(kāi)，并將裝煤推焦車推出的成熟焦碳經(jīng)導(dǎo)焦柵及時(shí)、快速、準(zhǔn)確地導(dǎo)入熄焦車，再將爐門閉好。欄焦機(jī)簡(jiǎn)圖如下圖18所示。它主要是用來(lái)承接由推焦車從焦?fàn)t中推出的熾熱焦炭，并將其拉到熄焦塔下，待焦炭熄滅后，再將焦炭拉到焦場(chǎng)自動(dòng)卸焦的車輛。圖19熄焦車簡(jiǎn)圖 取門機(jī)構(gòu)主要完成爐門的開(kāi)閉及旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，由取門機(jī)、吊掛架、臺(tái)車、支承輥、旋轉(zhuǎn)裝置、桿銷 、鋼架等組成。圖110取門機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 裝煤車的任務(wù)是從煤塔下接受配合煤，把煤運(yùn)到炭化室上，再將煤裝如炭化室中。因此，裝煤車主要由金屬支架、行走機(jī)構(gòu)、操縱套筒和閘板的機(jī)構(gòu)、振煤機(jī)構(gòu)和清掃上升管中石墨的機(jī)構(gòu)組成。車輪邊緣有兩個(gè)凸緣，以避免裝煤車出軌。在停電時(shí)，有手動(dòng)傳動(dòng)裝置，使裝煤車離開(kāi)裝煤的炭化室。走行車輪采用工頻淬火,硬度層為10～15mm，前進(jìn)和后退方向均設(shè)有可靠緩沖器。減速機(jī)輸出軸驅(qū)動(dòng)中間大齒輪,然后再由這個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)車輪上的兩個(gè)齒輪行走。它的傳動(dòng)形式是電機(jī)通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)開(kāi)式齒輪帶動(dòng)推焦 桿上的齒條，使推焦桿前后移動(dòng)。6 m 推焦裝置如圖112所示。過(guò)程為推焦桿前進(jìn)到抵住炭化室中的焦炭，推焦桿繼續(xù)前進(jìn)，此過(guò)程推焦桿把炭化室中的焦炭推出，經(jīng)過(guò)攔焦機(jī)的導(dǎo)焦柵，炙熱的焦炭落人導(dǎo)焦柵下的熄焦車中。 針對(duì)可變因素，避免振動(dòng)產(chǎn)生的措施為: ① 規(guī)范主動(dòng)齒輪與齒條嚙合的質(zhì)量指標(biāo)。 ② 規(guī)范走行軌道和推焦桿支輥的標(biāo)高。 ③ 調(diào)節(jié)好滑履的高度。 推焦時(shí)推焦桿要穿過(guò)1000℃的炭化室，其過(guò)程大約為80s，然后在大氣中停留約9min，再進(jìn)行下一爐的推焦。 針對(duì)推焦桿立板產(chǎn)生裂紋的原因，解決此問(wèn)題的措施有： ①對(duì)推焦桿進(jìn)行保溫絕熱，具體方法是在推焦桿兩側(cè)加裝耐熱材料； ②使用循環(huán)水對(duì)推焦桿進(jìn)行冷卻； ③推焦桿兩旁掛設(shè)防風(fēng)板以防因受風(fēng)而使推焦桿溫度變化劇烈。無(wú)論那種方法，均可有效的延長(zhǎng)推焦桿的使用壽命。在生產(chǎn)過(guò)程中需要停車對(duì)位時(shí)，由于車的速度較快，雖然車輪不轉(zhuǎn)，但巨大的慣性使車輪在軌道上跳動(dòng)，使該車很難準(zhǔn)確對(duì)位；電機(jī)和減速機(jī)之間為齒式聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，由于車啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的猛烈撞擊而經(jīng)常損壞。推焦和平煤裝置的傳動(dòng)形式為電機(jī)—減速機(jī)—推焦桿（平煤桿），當(dāng)工作結(jié)束需要制動(dòng)時(shí)，只能采取斷電和電機(jī)反轉(zhuǎn)。 解決辦法：將推焦機(jī)走行部分的電機(jī)全部更換為變頻電機(jī)，這樣在推焦機(jī)啟動(dòng)和停止過(guò)程中的速度將是逐漸升高和降低的，有利于推焦機(jī)的對(duì)位控制；對(duì)聯(lián)軸器的啟動(dòng)作用力也是緩慢增加，同時(shí)將齒式聯(lián)軸器更換為滾柱聯(lián)軸器，滾柱聯(lián)軸器比齒式聯(lián)軸器強(qiáng)度高、價(jià)格低且安裝精度要求不高。由于電液推桿可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，使提門、移門機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活易于控制，動(dòng)作準(zhǔn)確。此外，還對(duì)提門、移門、平煤、推焦等機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)進(jìn)行了更換或加固。當(dāng)推焦桿和平煤桿需要制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器就可以發(fā)揮作用而不用進(jìn)行電機(jī)反轉(zhuǎn)制動(dòng)，大大降低了電機(jī)被燒和減速機(jī)被毀的機(jī)率。 在這種方案的運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)的高速級(jí)封閉在箱殼內(nèi)用油浴潤(rùn)滑，而低速級(jí)采用的是開(kāi)式齒輪。這種傳動(dòng)方案，經(jīng)實(shí)際使用證明，雖然在繁重的工作條件下也能滿足要求，具有足夠的可靠性，但車輪的拆裝檢修不便。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以很方便的地檢修車輪和軸承。 在上述兩傳動(dòng)方案中，由于開(kāi)式齒輪、輪齒的磨損嚴(yán)重，因此，一般用途的鋼包車運(yùn)行機(jī)構(gòu)大多采用閉式齒輪傳動(dòng)。這種方案的運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、車輪、聯(lián)軸器、浮動(dòng)軸等組成。 圖23閉式齒輪傳動(dòng)方案1 圖24閉式齒輪傳動(dòng)方案2 圖2—3減速器裝在兩車輪外側(cè)的形式。圖23中處在減速器與車輪驅(qū)動(dòng)軸之間的聯(lián)軸器，由于間隔很小，難于選擇合適和可靠的結(jié)構(gòu)。在這種方案中，傳動(dòng)軸所受的扭矩較小——每邊軸的扭矩是減速器出軸扭矩的一半。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，載重為114t。經(jīng)過(guò)分析對(duì)比,選擇2—4方案最合理。 將數(shù)據(jù)代入式（25）得： s電機(jī)起動(dòng)時(shí)間符合規(guī)定 （26）式中： ——電動(dòng)機(jī)額定功率（kw）； m ——電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)； ——繞線電機(jī)和變頻鼠籠電機(jī)取 =；； ω ——摩擦阻力系數(shù)， ——坡道阻力系數(shù)，其值為= ——風(fēng)阻力；——起重機(jī)運(yùn)行速度（m/s）； η ——效率，—； ——電機(jī)軸上折算飛輪矩之和，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩和制動(dòng)輪及聯(lián)軸 器的飛輪矩，從電機(jī)樣本可以查得。 ， （27） 式中：——運(yùn)行電機(jī)穩(wěn)態(tài)功率（kW）； G——穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，其值由表 34 和 35 查得； ω ——摩擦阻力系數(shù)，其值查表 41； ——坡道阻力系數(shù)，其值為=； ——風(fēng)阻力； ——起重機(jī)運(yùn)行速度（m/s）；η——效率，一般取η=～。 齒數(shù)比： 許用接觸應(yīng)力：小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： （28） 式中： ——電動(dòng)機(jī)的功率，30 kW ——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，962 r/min將數(shù)據(jù)代入式（28）得： 中心距： (29) 式中： ——常系數(shù)值，476 ——齒數(shù)比， ——載荷系數(shù)， ——小齒輪傳遞的扭矩， ——齒寬系數(shù)， ——許用接觸應(yīng)力，684 將數(shù)據(jù)代入式(29)得： mm 取 =300 mm（2) 初步確定模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、齒寬、變位系數(shù)等幾何參數(shù) 模數(shù)： =～6 mm 取 5 mm 由公式： (210) 式中：——小齒輪的齒數(shù) ——螺旋角，度。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)]第3卷表14171， 4）動(dòng)載系數(shù) 小齒輪線速度： m/s 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表14180公式計(jì)算傳動(dòng)精度系數(shù)： Z=，=25 um（大齒輪） 將數(shù)據(jù)代數(shù)上式得：C= 圓整取，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表14174， 5）螺旋線載荷分布系數(shù)，（齒向載荷分布系數(shù)） 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表14188，齒輪裝配時(shí)對(duì)研跑合： = = 6）齒間載荷分布系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表14192得， 7）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷14176， 8）彈性系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表141195查得： 9）重合度系數(shù) 縱向重合度： 端面重合度： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷圖14172查得：， 則：=+= 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷圖14179查得： 10）螺旋角系數(shù) 11）小齒輪、大齒輪的單對(duì)齒嚙合系數(shù)、 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表14194的判定條件，由于 取，將數(shù)據(jù)代入式(211)得：= = 由于，所以 = 12）壽命系數(shù) 設(shè)計(jì)工作壽命10年，每年工作300天，每天24小時(shí) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： =60 = 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表14196公式計(jì)算： 13）潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表14198，經(jīng)展成法滾、插的齒輪副 14）齒面工作硬化系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷圖14190得， 15）尺寸系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表14199得，= 16）安全系數(shù) (212) 式中： ——試驗(yàn)齒輪的的接觸疲勞極限， ——小齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) ——潤(rùn)滑劑系數(shù) ——速度系數(shù) ——粗糙度系數(shù) ——小齒輪的工作硬化系數(shù) ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) —— 齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力， 將數(shù)據(jù)代入式(212)得： 此結(jié)果均滿足機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷表141100規(guī)定的較高可靠度時(shí)，最小安全系數(shù) 的要求，齒面接觸強(qiáng)度核算通過(guò)。 選擇齒輪的材料小齒輪： 調(diào)質(zhì), 硬度 320～340 HBS大齒輪： 調(diào)質(zhì), 硬度 280～300 HBS根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14183和141112，按MQ級(jí)質(zhì)量要求取值得： 齒輪接觸強(qiáng)度疲勞極限：（小齒輪） （大齒輪） 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限：（小齒輪) (大齒輪）（1）初步確定主要參數(shù) 1）按齒面接觸強(qiáng)度初步確定中心距選取，取載荷系數(shù)=，按表14169，選=， 則： 按第3卷表14169圓整，取齒寬系數(shù)。（4）齒輪彎曲強(qiáng)度核算 1）螺旋線載荷分布系數(shù)，（齒向載荷分布系數(shù)） mm 2）齒間載荷分布系數(shù) 3）齒型系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷圖14198查得：， 4）應(yīng)力修正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷圖141103得： ， 5）重合度系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第