随着国家“十三五”规划的收官和“十四五”规划的开启，我国炼焦行业取得了长足发展，但也还面临着诸多挑战，尤其是山东、山西及河北等地，伴随着产业结构升级及新旧动能置换，对炼焦节能增效、清洁环保及智能化提出了更高的要求，这也促使炼焦的发展必须朝着更加差异化、精细化、节能化、绿色化的方向发展，以实现更加健康、可持续的发展。
山东省冶金设计院股份有限公司（以下简称：山冶设计）在中国焦化领域与意大利PAUL WURTH（简称PW）公司独家合作，顺应炼焦发展新趋势，基于客户需求出发，结合用户配煤指标、燃料特性、产品方案以及气候、占地等条件，为用户提供更加节能环保的焦炉设计方案，实现焦炉真正意义上的定制化设计，引领“私人定制”炼焦技术新趋势。包括定制化设计了7.3m顶装焦炉、7.6m顶装焦炉、6.73m捣固焦炉、6.25m捣固焦炉等一系列大型绿色智能焦炉，为促进我国焦化行业技术进步和绿色持续发展提供了更好的技术支撑。
1先进的焦炉设计技术
1.1 FAN焦炉燃烧系统火焰分析技术
采用FAN焦炉燃烧系统火焰分析技术，模拟分析焦炉燃烧室燃烧状况，优化焦炉炉体及加热系统设计，保证炉体高向加热均匀性，降低炼焦耗热量，减少氮氧化物和上升管根部石墨的产生，提升焦炉节能环保水平。
1.2焦炉炉体VAP全仿真组装模型技术
通过3D仿真模拟，精准设计，综合模拟分析炭化室中心距、炭化室宽度、炉顶厚度、墙体厚度、砖缝等影响因素，实现对焦炉炉体结构的优化设计，炉体结构严密合理，避免炉体窜漏，有效提高炉体强度和使用寿命。
同时，焦炉炉体VAP全仿真组装模型技术具有焦炉预砌筑、砖型碰撞检查、自动生成砖型图、材料表等功能，有效提高炉体设计水平和效率。焦炉炉体VAP全仿真组装模型设计示例见图1。
1.3 BAN铁件系统分析建模技术
通过BAN铁件系统分析建模技术分析焦炉炉体不同部位在煤炭干馏膨胀压力、推焦力等作用下的受力情况，优化护炉铁件系统配置，实现炉体的严密性及护炉铁件系统的稳定性设计，提高焦炉寿命。
2定制化顶装焦炉
2.1 7.3m顶装焦炉
7.3m顶装焦炉最早应用于山钢日照钢铁精品基地焦炉工程，是2015年山冶设计联合PW为山钢日照钢铁精品基地焦炉工程量身定制的世界第一座7.3m顶装焦炉，该炉型以节能和环保为目标，结合山钢日照钢铁精品基地焦炉工程的配合煤指标及燃料特性，并充分考虑气候和占地等制约因素而设计的大型绿色智能焦炉。7.3m顶装焦炉主要工艺参数见表1。
山钢日照钢铁精品基地焦炉工程分二步建设，共建设4座58孔7.3m顶装焦炉。一步工程于2017年10月出焦投产，二步工程于2019年3月出焦投产。焦炉投产后运行稳定，采用高炉煤气加热时，焦炉烟囱废气氮氧化物约为80-130mg/m3；采用焦炉煤气加热时，焦炉烟囱废气氮氧化物约为180-220mg/m3；标准火道温度和炼焦能耗均低于国内同等焦炉，节能性和环保性实现了焦化行业新的突破。
鉴于山冶设计7.3m顶装焦炉在节能增效和洁净环保方面的优异性能，湖南华菱湘潭钢铁有限公司焦化改造项目经过招标综合评选，再次选择山冶设计7.3m顶装焦炉。考虑到湖南华菱湘潭钢铁有限公司配合煤及燃料指标与山钢日照钢铁精品基地的差别，山冶设计在山钢日照钢铁精品基地7.3m顶装焦炉（SWJ73-1型）基础上进行了蓄热室和燃烧系统的设计优化，为湖南华菱湘潭钢铁有限公司量身定制了SWJ73-2型7.3m顶装焦炉，实现了该项目节能和环保最优化定制需求，目前该项目两座焦炉于2021年5月和10月相继投产，采用焦炉煤气加热，焦炉烟囱废气氮氧化物约为200mg/m3，为企业带来了良好的经济和环保效益。
2.2 7.6m顶装焦炉
为满足焦炉大型化需求，实现年产200万吨以上焦炉规模配置，山冶设计联合PW开发设计了7.6m顶装焦炉。该炉型最初是为满足韩国浦项喀拉喀托焦炉项目需求定制，山冶设计根据目前国内配合煤指标及燃料特性情况，针对昆钢云煤集团焦化项目和山西盛隆泰达焦化项目的产能和占地情况，分别定制化设计了SWJ76-1型和SWJ76-2型7.6m焦炉，目前这两个项目正在施工。7.6m顶装焦炉主要工艺参数见表2和表3；
作为代表世界一流工艺水平的大型绿色智能焦炉，7.6m顶装焦炉已分别在浦项印尼喀拉喀托公司、印度布山钢铁公司（Bhushan）、安赛乐米塔尔法国Fos公司、浦项巴西CSP公司、韩国浦项公司、中国台湾中钢公司等多个焦化项目中应用，技术成熟可靠，节能环保性能突出。随着昆钢云煤能源公司焦化项目和山西盛隆泰达焦化项目相继选择山冶设计7.6m焦炉，可以预见，经过针对性优化定制后，山冶设计7.6m顶装焦炉将以更加优异的性能，为促进我国焦化行业技术进步和绿色持续发展提供更好的技术支撑。
3定制化捣固焦炉
3.1 6.73m捣固焦炉
捣固焦炉的大型化可提升焦炉的环保水平，山冶设计顺应焦炉大型化趋势及国家环保需求，联合PW为河北新兴能源科技股份有限公司焦化项目量身定制了6.73m捣固焦炉，该炉型是在充分考虑该项目建设场地狭小的基础上，根据项目场地特点，并结合项目配合煤指标及燃料特性而量身定制的世界首座6.73m焦炉，同时也是国内单孔容积最大的捣固焦炉。该项目建设2×69孔SWDJ673-1型复热式捣固焦炉，目前正在施工。随着该项目的顺利实施，河北新彭楠焦化有限公司在充分比较了6.73m捣固焦炉在节能和环保方面的优势后，也选择了该炉型，项目建设4×51孔6.73m捣固焦炉，目前正在施工图设计。6.73m捣固焦炉主要工艺参数见表4。
3.2 6.25m捣固焦炉
6.25m捣固焦炉最早应用于德国迪林根焦化项目，由PW为德国迪林根焦化项目量身定制。目前国内6.25m捣固焦炉应用较多，生产技术成熟，基于此，山冶设计联合PW为河南利源新能科技有限公司4.3m焦炉升级改造项目量身定制了适合该项目配合煤指标及燃料特性的新型6.25m捣固焦炉，配套2×60孔SWDJ625-1型捣固焦炉，焦炉采用空气两段助燃 大废气循环量控硝燃烧技术、高效薄炉墙技术、分格蓄热室技术、单炭化室压力调节技术等一系列世界先进技术，有效提升了焦炉的节能环保水平，为新形势下中国大型捣固焦炉用户提供了新的选择。6.25m捣固焦炉主要工艺参数见表5。
4总结
山冶设计本着精益求精的理念，从中国国情和用户实际出发，与PW公司联合已经陆续定制开发了7.3m顶装焦炉、7.6m顶装焦炉、6.73m捣固焦炉、6.25m捣固焦炉等一系列大型节能环保型焦炉，实现了焦化能源流高效燃烧和高效传导，有效降低了焦炉能耗和污染排放，为我国建设资源节约型、环境友好型、低碳导向型的绿色钢厂提供了新的选择。（李俊玲 李庆生 单传俊李光辉）
