本发明属于煤焦化技术领域，具体涉及一种智能成型码垛炼焦生产方法。
背景技术：
焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到一定温度，煤炭经过干燥、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终形成的产品，这一过程叫焦化过程，炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。
我国煤炭资源相对丰富，但是也只占煤炭总储量的36.78％，其中单独炼焦的主焦煤储量更是只有6.21％。此外，煤源和煤种在全国各省分布不均，有些省区特别是南方一些地区煤储量很少，且主要是非炼焦煤。因此如何大幅度扩大非炼焦煤的利用，是当前我国焦化工业发展的重要课题。除了高炉炼铁需要大量焦炭外，其他工业所需要的焦炭也不少，如铸造用焦，气化用焦，电气焦等。铸造焦是冲天炉熔铁的主要燃料，用于熔化炉料，并使铁水过热，还起支撑料柱，保持良好的透气性以及供炭等作用。
以扩大炼焦煤为原料，通过特定的配煤工艺，挤压成型，制作成有一定尺寸和强度的成型煤经过炭化制成焦炭，是扩大炼焦煤源的一个重要方法。既可以采用长焰煤、无烟煤等煤炼焦，也可以扩大不粘结、弱黏煤配煤比例。现有的焦炭生产工艺，通常使用资源紧缺的一些强黏结性煤，生产效率较低、热效率较差。专利号为201710608272.3的发明专利公开了一种预热煤码垛焦炭生产工艺，但是未对具体特征技术进行公开，没有根本上解决上述问题，同时，还有煤气泄漏污染环境等问题。因此，需要开发新的焦化工艺对现有工艺进行创新。
现有技术存在的炼焦过程中主焦煤消耗量大，炼焦成本高，机械化程度低，工人劳动强度大，环境污染严重的问题，随着日益严格的环保压力，优质主焦煤短缺，机械化程度逐步提高，解放劳动力的诸多问题，有必要对现有的焦化进行优化升级，解决上述问题。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种智能成型码垛炼焦生产方法，具体包括煤样预处理、成型、码垛，装煤熄焦和熄焦过程，其中成型和码垛过程为智能成型和智能码垛，采用完全自动化操作，具体步骤如下：
1）预处理：将煤粉碎到3mm以下，根据煤中水份，灰分，挥发分，硫含量，黏结指数，胶质层厚度，膨胀度，粒度参数按比例配置均匀支撑煤样，输送到煤仓中备用，预处理的煤样的粒度在3mm以下的占85%以上，在现有技术中此项标准要求在90%以上，相比现有技术，本技术方案要求更低，原料煤的制备过程简单，预处理得到的煤样的配制后水份在9-15%，灰分8-12%，挥发分22-32%，硫含量0.8-1.2%，黏结指数55-65，胶质层厚度8-14。；
2）智能成型：具体包括原料计量给料、均化、装模、成型和脱模，5个过程采用程序化控制系统，形成一套智能化控制系统，成型中成型后煤块的密度在1.1~1.4t/m3，耐压强度在2.0~3.5mpa，抗折强度在1.5~2.5mpa，形成的煤块强度高、稳定、没有浮尘，使得在装煤过程没有煤尘、烟尘产生，环境状况显著改善，智能化控制成型煤块的长：宽：高分别为500~3000mm：400~600mm：400~1000mm，成型煤块尺寸的精度控制在±2mm以内，在此过程中有设置初压，排气，停留，排水，静压和终压，整个过程需要20-30s；
3）智能码垛：煤块从制煤块专用设备出来后，经由推煤装置将煤块放置在煤块输送床上，通过预码系统将煤块摆在煤块专用托板上，码垛成煤墙的长：宽：高分别为12000~25000mm：400~3400mm：1000~10000mm，也可以按照长度分成若干组，然后组合成12000~25000mm长的煤墙，码垛装置采用门式码垛，码垛一次的时间在5-8分钟之间。
4）装煤：码垛成煤墙的煤通过装煤车整体装入焦炉中焦化18-80小时，焦化过程中产生的煤气回收或发电，红焦去熄焦，装煤采用成型后密度在1.1-1.4t/m3的煤墙，具有很好的稳定性，不会吊脚，塌落；成型后的煤墙均匀，装煤过程中不会冒烟，不产生浮尘，操作环境友好，具有显著的环保效益，煤颗粒之间的间隙变小，传热传质效果显著，同时压制成型后煤中水份降低了10-20%，这样结果是炼焦的热耗量降低了8-15%，其中，煤墙整体装入焦炉中焦化时间在18-80小时，焦化温度在950-1100度之间，加热的介质为焦炉煤气或高炉煤气或者二者的组合；
5）熄焦：将红焦炭推入熄焦车，熄焦后筛分、贮藏，获得不同等级的焦炭产品。
进一步地，步骤1）中预处理的煤样增加非粘结性煤的使用量，将其使用量提高15%~25%，节约宝贵的主焦煤资源，显著降低配煤成本，一般节约配煤成本16-20%，按照现在300元/t，节约成本大概45-60元，具有显著的经济效益。
进一步地，步骤2）智能成型中成型压力在40-120mpa之间，原料煤压缩比在1.6-1.9之间，使入炉煤的水份维持在8.5%左右，成型后煤块的水份比原煤降低了15-30%，而且成型过程的水中没有油，没有尘，没有氨氮，简单的脱色处理后完全满足中水回用要求，另外还技术后使装煤的密度增加15-25%，意味着相同的焦炉每次可以多装入15-25%的煤，产能提高15-25%。
进一步地，步骤2）智能成型中成型过程包括低压成型阶段、第一次加压成型阶段、排气阶段、排水阶段、高压成型阶段、停留阶段和快速回程阶段，低压成型速度在120-240mm/s，第一次加压成型速度在30-50mm/s，高压成型速度在10-30mm/s，回程速度在120-200mm/s，7个阶段程序化控制，完成一个周期的时间在15-30秒。
进一步地，步骤3）中智能码垛采用龙门式码垛，由码垛支架、码垛升降台及多组码垛抓手组成，其中码垛抓手采用气缸提供加持力，并在其内侧镶嵌防滑橡胶，增加摩擦力，对煤块形成一定保护，另外为了保证移动过程中煤块的安全，在抓手外侧设置一对保护副手，当抓起煤块时，保护副手闭合，避免移动过程煤块掉落。
进一步地，步骤3）智能码垛中智能抓手的移动速度包括上下移动速度和水平移动速度，上下移动速度为150-500mm/s，码垛煤块到位速度为20-50mm/s，水平移动速度为150-500mm/s，码垛抓手携煤块起步和停止时移动速度50-150mm/s。
进一步地，步骤3）智能码垛装置还设有可活动动侧板机构，保证码垛的精度及装煤车移动时煤墙的稳定性，码垛精度在±3mm以内。
本发明的有益效果是：
相比现有技术，本发明具有显著的节能，减排，增产的环境，社会和经济效益，具体如下：
1）在焦炭质量不降低的情况下，增加非粘结性煤使用量，在现有配煤比例的基础上增加15%~25%非粘结性煤，节约宝贵的主焦煤资源，降低炼焦配煤成本，使每吨配煤成本降低50-80元。
2）在采用相同的配煤炼焦时，生产出焦炭的反应后强度提高1-3%，焦炭反应性降低1-3%，提高焦炭的质量；同时焦粉减少3-5%，增加焦炭产量。
3）在相同规模的焦化装置，本发明将使焦炭产能增产10%-30%，焦炉煤气增产10%-30%，化产增产10%-30%，焦化废水减少30%-50%，<10mm的焦粉减少3~5%，吨焦的热量消耗降低8-15%，具有显著的增产，减少废水、废气排放，提高产品质量，降低能源消耗的作用。
4）本发明解决现有焦化装煤的过程中冒烟，粉尘大的环境问题，避免捣固装煤煤墙“掉角、塌饼”问题，增加生产稳定性，并实现炼焦装煤智能化、模块化生产，降低工人的劳动强度。
具体实施方式
为了更好的对本发明进行说明，下面结合实施例对本发明进一步进行说明：
实施例1
一种智能成型码垛炼焦生产方法，具体过程包括煤样预处理、成型、码垛，装煤、焦化、推焦和熄焦，成型和码垛过程为智能成型、智能码垛，具体步骤如下：
1）预处理：将煤样粉碎到3mm以下，根据煤中水份，灰分，挥发分，硫含量，黏结指数，胶质层厚度，膨胀度，粒度参数按比例配置均匀，输送到煤仓中备用，优化的在预处理的煤样中可以增加非粘结性煤使用量，将其用量提高15%，预处理的煤样的粒度在3mm以下的占85%以上，在现有技术中此项标准要求在90%以上，相比现有技术，本技术方案要求更低，原料煤的制备过程简单，预处理得到的煤样的配制后水份在9-15%，灰分8-12%，挥发分22-32%，硫含量0.8-1.2%，黏结指数55-65，胶质层厚度8-14；
2）智能成型：具体包括原料计量给料、均化、装模、成型和脱模，5个过程采用程序化控制系统，形成一套智能化控制系统，其中，成型过程包括低压成型阶段，第一次加压成型阶段，排气阶段，排水阶段，高压成型阶段，停留阶段和快速回程阶段，低压成型速度在120mm/s，第一次加压成型速度在30mm/s，高压成型速度在10mm/s，回程速度在120mm/s，7个阶段程序化控制，完成一个周期的时间在28秒，其中，成型压力在40mpa，原料煤压缩比为1.6，成型后煤块的水份降低了15.1%，密度在1.1t/m3，耐压强度在2.0mpa，抗折强度在1.5mpa；成型煤块的长：宽：高分别为3000mm：600mm：1000mm，成型煤块尺寸精度在±2mm以内。
3）智能码垛：煤块从制煤块专用设备出来后，经由推煤装置将煤块放置在煤块输送床上，通过预码系统将煤块摆在煤块专用托板上，智能码垛采用龙门式码垛，由码垛支架、码垛升降台及8组成码垛抓手组成，其中码垛抓手采用气缸提供加持力，并在内侧镶嵌防滑橡胶，增加摩擦力，并对煤块形成一定保护，另外为了保证移动过程中煤块的安全，在码垛抓手外侧设置一对保护副手，当抓起煤块时，保护副手闭合，避免移动过程中煤块掉落，码垛抓手的移动速度包括上下移动速度和水平移动速度，上下移动速度150mm/s，码垛煤块到位速度20mm/s，水平移动速度160mm/s，码垛抓手携煤块起步和停止时移动速度51mm/s，码垛成煤墙的长：宽：高分别为21000mm：3600mm：10000mm，码垛精度小于3mm，智能码垛装置设有可活动动侧板机构，保证码垛的精度及装煤车移动时煤墙的稳定性，码垛精度小于3mm；
4）装煤：码垛成煤墙的煤通过装煤车整体装入焦炉中焦化19小时，焦化过程中产生的煤气回收或发电，红焦去熄焦；
5）熄焦：将红焦炭推入熄焦车，熄焦后筛分、贮藏，获得不同等级的焦炭产品。
实施例2
一种智能成型码垛炼焦生产方法，具体过程包括煤样预处理、成型、码垛、装煤和熄焦，其中成型和码垛过程为智能成型和智能码垛，具体步骤如下：
1）预处理：将煤粉碎到3mm以下，根据煤中水份，灰分，挥发分，硫含量，黏结指数，胶质层厚度，膨胀度，粒度参数按比例配置均匀，输送到煤仓中备用，预处理的煤样可以增加非粘结性煤使用量，将其用量提高25%，预处理的煤样的粒度在3mm以下的占85%以上，在现有技术中此项标准要求在90%以上，相比现有技术，本技术方案要求更低，原料煤的制备过程简单，预处理得到的煤样的配制后水份在9-15%，灰分8-12%，挥发分22-32%，硫含量0.8-1.2%，黏结指数55-65，胶质层厚度8-14；
2）智能成型：具体包括原料计量给料、均化、装模、成型和脱模，5个过程过程采用程序化控制系统，形成一套智能化控制系统，其中，成型过程包括低压成型阶段，第一次加压成型阶段，排气阶段，排水阶段，高压成型阶段，停留阶段和快速阶段，低压成型速度在220mm/s，第一次加压成型速度在40mm/s，高压成型速度在25mm/s，回程速度在200mm/s，7个阶段程序化控制，完成一个周期的时间在30秒，成型压力在80mpa，原料煤压缩比为1.9，成型后煤块的水份降低了30%，密度在1.4t/m3，耐压强度在3.5mpa，抗折强度在2.5mpa；成型煤块尺寸长：宽：高分别为2000mm：450mm：800mm，成型煤块尺寸精度在±2mm以内；
3）智能码垛：煤块从制煤块专用设备出来后，经由推煤装置将煤块放置在煤块输送床上，通过预码系统将煤块摆在煤块专用托板上，智能码垛采用龙门式码垛，由码垛支架、码垛升降台及3组成码垛抓手组成，其中码垛抓手采用气缸提供加持力，并在内侧镶嵌防滑橡胶，增加摩擦力，并对煤块形成一定保护，另外为了保证移动过程中煤块的安全，在抓手外侧设置一对保护副手，当抓起煤块时，保护副手闭合，避免移动过程中煤块掉落，智能码垛抓手的移动速度包括上下移动速度和水平移动速度，上下移动速度300mm/s，码垛煤块到位速度45mm/s，水平移动速度300mm/s，码垛抓手携煤块起步和停止时移动速度120mm/s，码垛成煤墙的长：宽：高分别为18000mm：900mm：2400mm，智能码垛装置设有可活动动侧板机构，保证码垛的精度及装煤车移动时煤墙的稳定性，码垛精度小于3mm；
4）装煤：码垛成煤墙的煤通过装煤车整体装入焦炉中焦化60小时，焦化过程中产生的煤气回收或发电，红焦去熄焦；
5）熄焦：将红焦炭推入熄焦车，熄焦后筛分、贮藏，获得不同等级的焦炭产品。
实施例3
一种智能成型码垛炼焦生产方法，具体过程包括煤样预处理、成型、码垛，装煤和熄焦，其中成型和码垛过程为智能成型和智能码垛，具体步骤如下：
1）预处理：将煤粉碎到3mm以下，根据煤中水份，灰分，挥发分，硫含量，黏结指数，胶质层厚度，膨胀度，粒度参数按比例配置均匀，输送到煤仓中备用，预处理的煤样可以增加非粘结性煤使用量，将其用量提高20%，预处理的煤样的粒度在3mm以下的占85%以上，在现有技术中此项标准要求在90%以上，相比现有技术，本技术方案要求更低，原料煤的制备过程简单，预处理得到的煤样的配制后水份在9-15%，灰分8-12%，挥发分22-32%，硫含量0.8-1.2%，黏结指数55-65，胶质层厚度8-14；
2）智能成型：具体包括原料计量给料、均化、装模、成型和脱模，5个过程过程采用程序化控制系统，形成一套智能化控制系统，控制，其中，成型压力为80mpa，原料煤压缩比为1.7，成型过程包括低压成型阶段，第一次加压成型阶段，排气阶段，排水阶段，高压成型阶段，停留阶段和快速回程7个阶段，低压成型速度在160mm/s，第一次加压成型速度在38mm/s，高压成型速度在25mm/s，回程速度在180mm/s，7个阶段程序化控制，完成一个周期的时间在19秒，成型后煤块的水份降低了18%，密度在1.25t/m3，耐压强度在2.7mpa，抗折强度在1.8mpa，成型煤块的长：宽：高分别为500mm：400mm：400mm，成型煤块尺寸精度在±2mm以内；
3）智能码垛：煤块从制煤块专用设备出来后，经由推煤装置将煤块放置在煤块输送床上，通过预码系统将煤块摆在煤块专用托板上，智能码垛采用龙门式码垛，由码垛支架、码垛升降台及6组成码垛抓手组成，其中码垛抓手采用气缸提供加持力，并在其内侧镶嵌防滑橡胶，增加摩擦力，对煤块形成一定保护，另外为了保证移动过程中煤块的安全，在抓手外侧设置一对保护副手，当抓起煤块时，保护副手闭合，避免移动过程煤块掉落。智能码垛抓手的移动速度包括上下移动速度和水平移动速度，上下移动速度490mm/s，码垛煤块到位速度48mm/s，水平移动速度490mm/s，码垛抓手携煤块起步和停止时移动速度80mm/s。码垛成煤墙的长：宽：高分别为18000mm：400mm：7000mm，智能码垛装置设有可活动动侧板机构，保证码垛的精度及装煤车移动时煤墙的稳定性，码垛精度小于3mm；
4）装煤：码垛成煤墙的煤通过装煤车整体装入焦炉中焦化19小时，焦化过程中产生的煤气回收或发电，红焦去熄焦；
5）熄焦：将红焦炭推入熄焦车，熄焦后筛分、贮藏，获得不同等级的焦炭产品。
实施例4
一种智能成型码垛炼焦生产方法，具体过程包括煤样预处理、成型、码垛，装煤、和熄焦，其中成型和码垛过程为智能成型和智能码垛，具体步骤如下：
1）预处理：将煤粉碎到3mm以下，根据煤中水份，灰分，挥发分，硫含量，黏结指数，胶质层厚度，膨胀度，粒度参数按比例配置均匀，输送到煤仓中备用，预处理的煤样可以增加非粘结性煤使用量，将其使用量提高20%，预处理的煤样的粒度在3mm以下的占85%以上，在现有技术中此项标准要求在90%以上，相比现有技术，本技术方案要求更低，原料煤的制备过程简单，预处理得到的煤样的配制后水份在9-15%，灰分8-12%，挥发分22-32%，硫含量0.8-1.2%，黏结指数55-65，胶质层厚度8-14；
2）智能成型：具体包括原料计量给料、均化、装模、成型和脱模，5个过程过程采用程序化控制系统，形成一套智能化控制系统，其中，成型中成型压力为120mpa，原料煤压缩比为1.8，成型过程包括低压成型阶段，第一次加压成型阶段，排气阶段，排水阶段，高压成型阶段，停留阶段和快速回程阶段，低压成型速度在180mm/s，第一次加压成型速度在45mm/s，高压成型速度在25mm/s，回程速度在180mm/s，7个阶段程序化控制，完成一个周期的时间在22秒，成型后煤块的水份降低了28%，密度在1.25t/m3，耐压强度在2.8mpa，抗折强度在2.2mpa，成型煤块尺寸长：宽：高分别为800mm：500mm：620mm，成型煤块尺寸精度在±2mm以内；
3）智能码垛：煤块从制煤块专用设备出来后，经由推煤装置将煤块放置在煤块输送床上，通过预码系统将煤块摆在煤块专用托板上，智能码垛采用龙门式码垛，由码垛支架、码垛升降台及2组成码垛抓手组成，其中码垛抓手采用气缸提供加持力，并在其内侧镶嵌防滑橡胶，增加摩擦力，对煤块形成一定保护，另外为了保证移动过程中煤块的安全，在抓手外侧设置一对保护副手，当抓起煤块时，保护副手闭合，避免移动过程煤块掉落，智能码垛抓手的移动速度包括上下移动和水平移动，上下移动速度400mm/s，码垛煤块到位速度25mm/s，水平移动速度180mm/s，码垛抓手携煤块起步和停止时移动速度80mm/s，码垛成煤墙的长：宽：高分别为13600mm：3000mm：2480mm，智能码垛装置设有可活动动侧板机构，保证码垛的精度及装煤车移动时煤墙的稳定性，码垛精度小于3mm；
4）装煤：码垛成煤墙的煤通过装煤车整体装入焦炉中焦化时间76小时，焦化过程中产生的煤气回收或发电，红焦去熄焦；
5）熄焦：将红焦炭推入熄焦车，熄焦后筛分、贮藏，获得不同等级的焦炭产品。
实施例5
一种智能成型码垛炼焦生产方法，具体过程包括煤样预处理、成型、码垛，装煤和熄焦，其成型和码垛过程为智能成型和智能码垛，具体以下步骤如下：
1）预处理：将煤粉碎到3mm以下，根据煤中水份，灰分，挥发分，硫含量，黏结指数，胶质层厚度，膨胀度，粒度参数按比例配置均匀，输送到煤仓中备用，预处理的煤样可以增加非粘结性煤使用量，将其用量提高18%，预处理的煤样的粒度在3mm以下的占85%以上，在现有技术中此项标准要求在90%以上，相比现有技术，本技术方案要求更低，原料煤的制备过程简单，预处理得到的煤样的配制后水份在9-15%，灰分8-12%，挥发分22-32%，硫含量0.8-1.2%，黏结指数55-65，胶质层厚度8-14；
2）智能成型：具体包括原料计量给料、均化、装模、成型和脱模，5个过程过程采用程序化控制系统，形成一套智能化控制系统，其中，成型中成型压力在65mpa之间，原料煤压缩比在1.7之间，成型过程包括低压成型阶段，第一次加压成型阶段，排气阶段，排水阶段，高压成型阶段，停留阶段和快速回程阶段，低压成型速度在220mm/s，第一次加压成型速度在42mm/s，高压成型速度在23mm/s，回程速度在160mm/s，7个阶段程序化控制，完成一个周期的时间在26秒，成型中成型后煤块的水份降低了22.5%，密度在1.26t/m3，耐压强度在3.1mpa，抗折强度在1.8mpa，成型煤块的长：宽：高分别为800mm：500mm：520mm，成型煤块尺寸精度在±2mm以内；
3）智能码垛：煤块从制煤块专用设备出来后，经由推煤装置将煤块放置在煤块输送床上，通过预码系统将煤块摆在煤块专用托板上，智能码垛采用龙门式码垛，由码垛支架、码垛升降台及6组成码垛抓手组成，其中码垛抓手采用气缸提供加持力，并在内侧镶嵌防滑橡胶，增加摩擦力，并对煤块形成一定保护，另外为了保证移动过程中煤块的安全，在抓手外侧设置一对保护副手，当抓起煤块时，保护副手闭合，避免移动过程煤块掉落，智能码垛抓手的移动速度包括上下移动和水平移动，上下移动速度320mm/s，码垛煤块到位速度23mm/s，水平移动速度260mm/s，码垛抓手携煤块起步和停止时移动速度90mm/s，码垛成煤墙的长：宽：高分别为19200mm：500mm：5200mm，智能码垛装置设有可活动动侧板机构，保证码垛的精度及装煤车移动时煤墙的稳定性，码垛精度小于3mm，；
4）装煤：码垛成煤墙的煤通过装煤车整体装入焦炉中焦化时间为32小时，焦化过程中产生的煤气回收或发电，红焦去熄焦；
5）熄焦：将红焦炭推入熄焦车，熄焦后筛分、贮藏，获得不同等级的焦炭产品。
以上实施例应当理解为仅仅是用于更详细、具体地说明本发明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明，本发明中虽然为实现本发明所使用的有些材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。