第三章_煉焦爐及生產(chǎn)過程

1、第三章 煉焦爐及生產(chǎn)過程,第一節(jié) 焦爐爐體結構與設備第二節(jié) 焦爐爐型介紹第三節(jié) 焦爐的生產(chǎn)能力和發(fā)展方向第四節(jié) 煉焦爐生產(chǎn)操作第五節(jié) 焦爐的熱工評定,第一節(jié) 焦爐爐體結構與設備,一、焦爐的主要結構二、焦爐爐型劃分三、焦爐筑爐材料四、焦爐設備,一、焦爐的主要結構,煉焦爐的結構可劃分為炭化室、燃燒室、蓄熱室、斜道區(qū)和爐頂區(qū)等幾部分，蓄熱室以下的部位為焦爐的基礎（圖3-1）。

2、圖3-1 JN型焦爐及其基礎斷面示意圖 1-裝煤車；2-磨電架線；3-攔焦車；4-焦側操作臺；5-熄焦車；6-變換開閉器；7-熄焦車軌道基礎；8-分煙道；6-儀表小房；1O-推焦車；11-機側操作臺；12-集氣管；13-吸氣管；14-推焦車軌道基礎；15-爐拄；16-基礎構架；17-小煙道；18-基礎頂扳；19-蓄熱室；20-炭化室；21-爐頂區(qū)；22-斜道區(qū),1、炭化室和燃繞室,焦爐的炭化室是一個帶錐度的長方形空間。炭化室的頂

3、部有加煤孔和荒煤氣出口，炭化室的兩端裝有可打開的爐門。為了減少推焦的阻力，防止損壞爐墻，炭化室的焦側比機側略寬，此寬度差稱為炭化室的錐度。為了使荒煤氣順利導出，炭化室內(nèi)的裝煤高度(由平煤桿拉平的煤線至炭化室底面距離)低于炭化室的總高，裝煤高度稱為炭化室的有效高度。 炭化室在長度方向上，由于爐門襯磚伸入爐內(nèi)，使實際裝煤空間的長度（即有效長度）比炭化室的全長略小。炭化室的有效容積為有效長、平均寬和有效高度三者的乘積。在焦爐的實際

4、命名中，往往以炭化室的高度尺寸反映炭化室的大小及焦爐的規(guī)模，如我國的JN43-80型焦爐,其炭化室總高度尺寸為4.3m。,焦爐的炭化室與燃燒室相間排列，燃燒室長度與炭化室相同，在寬度上具有與炭化室錐度大小相同方向相反的錐度，即燃燒室的機側寬度比焦側寬度大，這樣炭化室機焦兩側的中心距是相同的。 燃燒室內(nèi)的頂端空間高度低于炭化室頂?shù)母叨?，二者間的差值稱為加熱水平高度。焦爐設置加熱水平的目的是防止對炭化室頂部空間加熱過度，在保證焦

5、餅上下均勻成熟的前提下，控制煤干餾熱解產(chǎn)物的二次熱解，提高化學產(chǎn)品的質量和產(chǎn)率。加熱水平高度H與煤線距炭化室頂距離h(大型焦爐取300mm)、煤料垂直收縮量Δh(一般為炭化室有效高度的5％～7％)有關，可用下面經(jīng)驗公式確定。 H =h + Δh +(200～300)mm (3-1),1、炭化室和燃繞室,現(xiàn)代焦爐的燃燒室由若干垂直的立火道組成， 立火道底部有供煤氣或空氣的入口(或廢氣出口)。為了便于觀察、測溫

6、和調(diào)火，每個立火道都有一個看火孔引向爐頂。立火道之間的相互連接方式有多種類型，立火道始終是分成兩大組，當一組立火道供煤氣和空氣燃燒時，另一組立火道則排燃燒產(chǎn)生的廢氣，每隔一定的時間，兩組立火道的氣流進行交換以維持加熱的均勻,同時也滿足焦爐設置蓄熱室的要求。 燃燒室與炭化室之間的隔墻稱爐墻，焦爐在生產(chǎn)時，爐墻燃燒室側的平均溫度約1300℃，炭化室側的墻面可達1100℃以上。在此高溫下，墻體還要承受一定的側向推力和上部的重力，要

7、求墻體結構上要防止干餾煤氣泄漏、導熱性能要好，整體結構強度要高，為此現(xiàn)代焦爐的爐墻普遍采用帶舌槽的異型硅磚砌筑。,1、炭化室和燃繞室,燃燒室與炭化室處的磚結構示意見圖3-2。,圖3-2 燃燒室與炭化室的結構 1-炭化室；2-爐頭；3-隔墻；4­-立大道,2、蓄熱室,蓄熱室的作用是回收高溫廢氣的廢熱，預熱燃燒所用空氣或煤氣。蓄熱室位于焦爐爐體的下部，現(xiàn)代焦爐幾乎都采用橫蓄熱室，橫蓄熱室與炭化室和燃燒室平行，內(nèi)部一

8、般都設置中心隔墻，將每個蓄熱室分成機側和焦側兩部分。蓄熱室由頂部空間、格子磚、蓖子磚、小煙道以及主墻、單墻和封墻構成(圖3-3)，對于下噴式焦爐，主墻內(nèi)設有垂直磚煤氣道。,圖3-3 JN型焦爐的蓄熱室（小煙道） 1-主墻；2-小煙道粘土襯磚；3-小煙道；4­­-單墻； 5-蓖子磚；6-隔熱磚,2、蓄熱室,蓄熱室主要靠格子磚交替地吸熱和放熱起到回收熱量的作用。當蓄熱室內(nèi)通入下降的高溫廢氣時，格子磚被廢氣加熱，下一個

9、周期，改變蓄熱室內(nèi)的氣流方向，變成上升氣流，通入空氣或煤氣，這時被加熱了的格子磚又對空氣或煤氣進行加熱，使其溫度達1000℃以上，這樣，一座焦爐必須是半數(shù)蓄熱室處于下降氣流，半數(shù)蓄熱室處于上升氣流，每隔20～30min進行一次氣流交換。處于下降氣流的蓄熱室壓力小于處于上升氣流的蓄熱室壓力，這就要求分隔異向氣流蓄熱室的隔墻必須嚴密，對于兩分式火道結構的焦爐，該隔墻是中心隔墻，而對于雙聯(lián)火道結構的焦爐，主墻是分隔異向氣流的隔墻。,2、蓄熱室

10、,由于主墻分隔異向氣流，主墻兩側的靜壓差大，煤氣容易串漏，而且主墻還是焦爐下部的承重墻，這就要求主墻具有足夠的強度，氣密性好。單墻的作用是將蓄熱室分成兩個窄的蓄熱室，分別用于預熱空氣和煤氣，因為煤氣和空氣屬同向氣流，壓差小，因此對單墻的密封要求比對主墻的要求略低，且不要求單墻承重。對于單熱式焦爐或兩分火道結構的焦爐，蓄熱室不設單墻。蓄熱室機側和焦側的兩端是封墻，封墻的作用是密封和隔熱，焦爐生產(chǎn)時，蓄熱室內(nèi)為負壓，若封墻不嚴會導致空氣漏入

11、蓄熱室。,2、蓄熱室,蓄熱室的底部是小煙道，其作用是將的空氣或煤氣均勻分配進入蓄熱室和匯集并排出從蓄熱室下降的廢氣。由于此處的溫度變化劇烈，硅磚小煙道內(nèi)一般襯以粘土磚。在小煙道的頂部是篦子磚，其作用是支撐蓄熱室內(nèi)的格子磚，并通過篦子磚上的分配孔將氣流沿蓄熱室長向均勻分布。蓄熱室內(nèi)放置的格子磚分條形和異形兩種，現(xiàn)代焦爐都采用薄壁異型多孔格子磚。焦爐使用高爐煤氣加熱時，含塵量應控制在15mg／m3以下，并定期使用壓縮空氣在蓄熱室處于下降氣流

12、時進行吹掃。蓄熱室的溫度變化大，格子磚采用粘土磚。,2、蓄熱室,3、斜道區(qū),斜道區(qū)位于蓄熱室和燃燒室之間，斜道是連接燃燒室立火道與蓄熱室的通道，不同結構類型的焦爐斜道區(qū)結構差異很大。燃燒室的每個立火道都與兩個斜道和一個磚煤氣道相連。下噴式磚煤氣道從蓄熱室主墻經(jīng)斜道區(qū)進入火道，側入式焦爐是在斜道區(qū)設有水平煤氣道，煤氣分別由機焦兩側引入分配到各個火道。對于雙聯(lián)火道結構的焦爐，每個燃燒室需要與下方的4個蓄熱室相連接，故斜道區(qū)復雜，是焦爐使用磚

13、型最多的區(qū)域。,斜道區(qū)的溫度達1000～1200℃，所以在設計和砌筑斜道區(qū)時，必須考慮硅磚的熱膨脹性，在每層磚內(nèi)都留有膨脹縫，縫的方向平行于抵抗墻(砌爐時縫內(nèi)應充填可燃盡材料)，當焦爐烘爐開工時，靠膨脹縫吸收焦爐斜道區(qū)的縱向熱膨脹。圖3-4JN型焦爐斜道區(qū)構造示意圖。 圖3-4 JN型焦爐斜道區(qū)構造圖,3、斜道區(qū),由于斜道傾斜，為防止積灰造成堵塞，斜道的傾斜角應小于30°。

14、斜道的斷面收縮角一般應小于7°，以減少其阻力。同一火道內(nèi)兩個斜道出口的中心線交角應盡可能小，以利于氣流平穩(wěn)拉長火焰。對于靠改變斜道口的調(diào)節(jié)磚的位置或改變調(diào)節(jié)磚厚度來改變出口斷面大小，調(diào)節(jié)貧煤氣量和空氣量的爐型，斜道的出口收縮，使上升氣流時斜道口阻力占整個斜道阻力的75％，這樣可增加調(diào)節(jié)的靈敏性。,3、斜道區(qū),4、爐頂區(qū),炭化室蓋頂磚以上部位為爐頂區(qū)(圖3-5)，該區(qū)砌有裝煤孔、上升管孔、看火孔、烘爐孔以及拉條溝等。為減少爐項散

15、熱，爐頂不受壓部位砌有隔熱磚。爐頂區(qū)的實體部位設置平行于抵抗墻的膨脹縫，烘爐孔在焦爐轉為正常加熱投產(chǎn)時用塞子磚堵死。為防止雨水對焦爐表面的侵蝕，爐頂表面用耐磨性好的缸磚砌筑。,圖3-5 JN型焦爐爐頂區(qū)構造圖1-裝煤孔；2-看火孔；3-烘爐孔；4-擋火磚,4、爐頂區(qū),5、焦爐基礎和煙道,焦爐的基礎位于爐體的底部，支承整個爐體、爐體設備和焦爐機械的重量，并把重量傳到地基上。焦爐基礎的結構形式隨爐型和加熱煤氣供入方式而不同，下噴式焦爐的基

16、礎有地下室（參見圖3-1），它是由底板、頂板和支柱組成，整個焦爐砌在焦爐頂板平臺上。澆頂板時，按焦爐膨脹后的尺寸埋設好下噴煤氣管接口。 煙道位于地下室的機焦兩側，在爐端與總煙道相通，再匯人煙囪根部。在分煙道和總煙道匯合處，設有吸力調(diào)節(jié)翻板。,焦爐的兩端設有抵抗墻，其作用是約束焦爐組的縱向膨脹，在烘爐過程中，由于抵抗墻的制約，當磚體膨脹時，膨脹縫發(fā)揮“吸收”作用。抵抗墻有平板式和框架式兩種結構，現(xiàn)多采用框架式。焦爐的縱向膨脹在

17、實體的部位產(chǎn)生，溫度較高的斜道區(qū)膨脹產(chǎn)生的推力最大。為此在抵抗墻的結構上，在爐項區(qū)和斜道區(qū)設有水平粱，增大抵抗墻的抵抗能力。在焦爐頂部設有縱拉條，加強抵抗墻的抗彎曲能力，約束抵抗墻的柱頂?shù)奈灰啤?5、焦爐基礎和煙道,為了降低基礎頂板的溫度。在焦爐砌體與基礎頂板之間，一般砌有4～6層紅磚隔熱，由于焦爐砌體沒有預留橫向的膨脹縫，這樣當焦爐烘爐時，頂板上的焦爐砌體必然向兩側膨脹而產(chǎn)生滑動，為了利于這種膨脹產(chǎn)生的滑動，在砌筑焦爐之前，在隔熱層上

18、沿機焦兩側向中心鋪置一定寬度的滑動層，然后再進行爐體砌磚。 焦爐的基礎與相鄰的構筑物之間留有沉降縫，以防止因地基承壓力不同，各部位的承重差異導致產(chǎn)生沉降差，拉裂基礎平臺。,5、焦爐基礎和煙道,二、焦爐爐型劃分,現(xiàn)代焦爐爐型可以按多種方法加以劃分，不同結構的焦爐其主要區(qū)別在于下列幾方面：燃燒室火道結構、對加熱用煤氣種類的適應性、加熱煤氣供入方式、蓄熱室的布置方式和改善高向加熱均勻性的措施等。,1、按燃燒室火道結構形式劃分,按火

19、道結構型式劃分，焦爐分為水平火道和立火道兩大類，水平火道在現(xiàn)代焦爐中已基本不再采用。 立火道焦爐又分為兩分式、四分式、跨頂式、雙聯(lián)式等類型，其中以兩分式和雙聯(lián)式火道結構的焦爐應用最廣，也是國內(nèi)的主要焦爐爐型。 兩分式焦爐的特點是在立火道上方砌有水平集合焰道(圖3-6b)，燃燒室的立火道分成機側和焦側兩組，并由頂部水平集合焰道連接。在一個交換周期內(nèi)，一組立火道供空氣和煤氣加熱，另一組立火道排廢氣，交換后氣體流動方向

20、變換。,圖3-6 焦爐火道結構型式示意圖 a-水平式；b-兩分式；c-四分式；d­-雙聯(lián)式,1、按燃燒室火道結構形式劃分,四分式焦爐(圖3-6c)燃燒室用隔墻分成兩半，這樣每個燃燒室有兩個水平焰道。在一個交換周期內(nèi)，外邊兩組立火道進行加熱，里邊兩組立火道走廢氣，交換后，里面的兩組立火道加熱，而外邊的兩組立火道走廢氣。 跨頂式焦爐(圖3-6d)的特點是，相鄰的兩個燃燒室由跨過炭化室頂部的大焰道相連，跨頂焰道兩則由

21、3～4個立火道為一組的上部短集合焰道連接。在一個交換期內(nèi)，一個燃燒室的所有立火道進行加熱，而相鄰燃燒室的所有立火道排出廢氣。交換以后改變氣流方向。對于整個焦爐來說，始終有一半燃燒室在加熱，另半數(shù)燃燒室排廢氣。,1、按燃燒室火道結構形式劃分,雙聯(lián)式火道結構的焦爐(圖3-6e)，其特點是，燃燒室中每個單數(shù)火道與相鄰的下一個雙數(shù)火道聯(lián)成一對，形成所謂的雙聯(lián)。在每對雙聯(lián)的立火道隔墻上部有一個跨越孔相通，在一個交換周期內(nèi)，如果某個燃燒室的雙數(shù)立火

22、道加熱，則單數(shù)立火道排廢氣，換向改變加熱方向后，變成該燃燒室的單數(shù)立火道加熱，而雙數(shù)立火道排廢氣。 目前國內(nèi)建設的焦爐，火道主要采用雙聯(lián)和兩分結構。大型焦爐均采用雙聯(lián)火道結構。,1、按燃燒室火道結構形式劃分,2、按對加熱用煤氣種類的適應性劃分,焦爐加熱用的煤氣通常分成兩大類：富煤氣即焦爐煤氣和貧煤氣。貧煤氣主要包括高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等。焦爐煤氣的熱值高，供焦爐加熱時不需經(jīng)蓄熱室預熱。而高爐煤氣或發(fā)生爐煤氣加熱焦爐時，必須

23、經(jīng)蓄熱室預熱。 焦爐的加熱系統(tǒng)若只能使用富煤氣加熱，這種焦爐稱為單熱式焦爐。加熱系統(tǒng)既可用富煤氣加熱，又可用貧煤氣加熱，這樣的焦爐稱為復熱式焦爐。復熱式焦爐有兩套煤氣供入系統(tǒng)，分別提供焦爐煤氣和貧煤氣。當采用貧煤氣加熱時，煤氣須經(jīng)蓄熱室預熱。國內(nèi)的大中型煉焦廠在建設焦爐時，一般選擇建設復熱式焦爐，通過向焦爐提供低熱值煤氣加熱，頂替出焦爐煤氣，增加城市煤氣供應。對于冶金企業(yè)焦化廠，為了回收利用高爐煤氣加熱，同樣推薦建設復熱式焦

24、爐 。,3、按加熱煤氣供入方式劃分,按焦爐加熱煤氣供入加熱系統(tǒng)的方式不同，焦爐可分為以下幾種： 1）富煤氣下噴式焦爐； 2）富煤氣側入式焦爐； 3）貧煤氣側入式焦爐； 4）富煤氣、貧煤氣及空氣全下噴式焦爐。,在下噴式焦爐中，富煤氣由焦爐下部經(jīng)蓄熱室主墻內(nèi)的垂直磚煤氣道進入立火道。貧煤氣和空氣從焦爐下部基礎頂板進入蓄熱室分格，氣體出口位于小煙道的篦子磚上方。

25、 側入式焦爐中，富煤氣從焦爐斜道區(qū)的沿燃燒室全長設置的水平磚煤氣道分配進入立火道。水平磚煤氣道可以由一側進氣，也可以兩側進氣。在兩側進氣的情況下，煤氣道分成兩段。對于雙聯(lián)火道結構的焦爐而言，在每個燃燒室下部有兩個水平磚煤氣道，其中一個與雙號立火道相連，另一個與單號相連。對于兩分火道結構的焦爐，燃燒室下方的水平磚煤氣道分成二半，一半與機側立火道相連，另一半則與焦側的立火道相連。 對于貧煤氣側入焦爐，煤氣和空氣是經(jīng)過空氣和廢

26、氣交換開閉進入蓄熱室的小煙道，然后進入蓄熱室，這種進氣方式為國內(nèi)多數(shù)焦爐所采用。,3、按加熱煤氣供入方式劃分,4、按蓄熱室的布置方式劃分,焦爐蓄熱室的布置方式分為縱向蓄熱室和橫向蓄熱室兩類，焦爐發(fā)展的早期采用了縱向蓄熱室?，F(xiàn)代焦爐都采用橫向蓄熱室，它分為以下幾種： 1）蓄熱室長向分成兩半，與兩分式立火道相對應，蓄熱室的機側一半與焦側一半始終處于異向氣流。雙聯(lián)火道結構的焦爐，蓄熱室橫向也分成兩半，但是中心隔墻的作用是分隔同向氣

27、流，目的是為了分別調(diào)節(jié)機側和焦側的供熱量而設置的。唯一例外的是考伯斯(Koppers)焦爐，該焦爐是雙聯(lián)火道的結構，但蓄熱室分成兩半與兩分式焦爐的蓄熱室一樣，這樣在斜道區(qū)出現(xiàn)了交叉煙道。,2）蓄熱室的長向分格或分組，可對應于各種火道結構的焦爐，蓄熱室的分格或分組配合煤氣和空氣下噴或配合獨立分配小煙道，可以實現(xiàn)對燃燒室立火道供熱量的精確調(diào)節(jié)。 3）縱向分開的蓄熱室，它對應于雙聯(lián)火道的復熱式焦爐，且蓄熱室的長向不分格。一個寬蓄熱

28、室分成兩個窄蓄熱室后，在用貧煤氣加熱焦爐時，每對上升氣流的兩個窄蓄熱室中，一個用來預熱貧煤氣，另一個用來預熱空氣。用焦爐煤氣加熱時，這兩個蓄熱室都用來預熱空氣或排廢氣。,4、按蓄熱室的布置方式劃分,5、按改善高向加熱均勻性的措施劃分,按實現(xiàn)高向加熱均勻性的方法不同，可分為四種類型(圖3-7)。 圖3-7 焦爐實現(xiàn)高向加熱均勻的方法 a-高低燈頭；b-不同厚度爐墻；c-分段加熱；d-廢氣循環(huán),以上有

29、關焦爐爐型的劃分，在每座焦爐上都得到具體體現(xiàn)。評價焦爐結構的先進性，不能單從這些類型的劃分上加以判斷，還應綜合考慮其它因數(shù)。,5、按改善高向加熱均勻性的措施劃分,三、焦爐筑爐材料,焦爐的主體部位應用耐火材料砌筑，一座焦爐要連續(xù)生產(chǎn)幾十年，在此期間，炭化室要經(jīng)受上萬次的裝煤出焦作業(yè)，焦爐的大部分砌體不易熱修，因此除了施工質量外，筑爐用耐火材料的選擇及其質量是非常重要的。目前焦爐使用的耐火材料主要有硅磚、粘土磚和高鋁磚等。焦爐用耐火材料的耐

30、火度在1580℃以上。根據(jù)工藝要求和操作要求，焦爐不同的部位，由于其承擔的任務、所處的溫度、承受的結構負荷和遭受的機械損傷以及介質侵蝕的條件各有不同，因此對不同的部位的耐火材料性能要求也不相同。,1、砌筑焦爐用耐火材料的基本要求,炭化室的墻在生產(chǎn)過程中既起傳熱的作用，又要承受上部砌體和爐頂裝煤車的重量，因此要求砌體具有良好的高溫導熱性能和高溫荷重不變形的性能，除此之外，炭化室墻面受煤灰分、熔渣、水分和酸性氣體的侵蝕以及甲烷滲入磚體空隙內(nèi)

31、發(fā)生石墨沉積的影響，因此磚體應具有高溫抗侵蝕性能。加煤時溫度變化的影響要求磚體具備在600℃以上能經(jīng)受溫度劇變的性能。炭化室的底面磚還應具有較高的耐磨強度。炭化室部位使用強度高的硅磚砌筑。 對于爐頭部位，內(nèi)外溫差大，又受到保護板的壓力作用，要求具有良好的抗溫度急變性能及較高的耐壓強度。 蓄熱室的隔墻承重，故使用強度高的硅磚。而格子磚的作用是蓄熱，溫度變化大，因此要求體積密度大，抗溫度急變性能好，格子磚選用粘土磚。

32、,2、焦爐用磚,（1）硅磚 SiO2含量在93％以上的耐火磚稱為硅磚。硅磚屬酸性耐火材料，有良好的抗酸性侵蝕能力，導熱性能好，荷重軟化溫度高，一般在1620℃以上，僅比其耐火度低70～80℃，硅磚的導熱性能隨工作溫度的升高而增大，沒有殘余收縮。所以，硅磚是焦爐上較理想的耐火制品，現(xiàn)代焦爐的重要部位（燃燒室、斜道和蓄熱室）都采用硅磚砌筑。焦爐用硅磚應符合GB2605-87。 除普通硅磚外，氣孔率在10％～13％范圍

33、內(nèi)的硅磚稱為高密度硅磚，它的特點是密度高、氣孔率低，因而導熱性能及強度均較普通硅磚好，這種磚是爐墻用磚的發(fā)展方向。,（2）粘土磚 粘土磚是指Al2O3含量30％～40％硅酸鋁材料的粘土質制品。粘土磚屬弱酸性耐火材料，能抵抗酸性渣侵蝕。其耐火度與硅磚接近，但荷重軟化開始溫度比耐火度要低得多，而且軟化變形溫度間隔很大。粘土磚的熱穩(wěn)定性能好，但導熱性能和機械性能較硅磚差，粘土磚加熱到1000℃的總膨脹較小且均勻，但加熱到1200℃

34、時，出觀殘余收縮，因此粘土磚焦爐在高溫下長期使用過程中，磚縫可能產(chǎn)生空隙，破壞砌體的嚴密性。 在現(xiàn)代焦爐上，粘土磚主要應用于溫度較低且波動較大的部位，如爐門、小煙道襯磚、爐頂、蓄熱室封墻及格子磚等部位。焦爐用粘土磚應符合標準GB4415-84的要求。,2、焦爐用磚,（3）高鋁磚 高鋁磚是Al2O3含量大于48％的硅酸鋁或氧化鋁質的耐火材料，高鋁磚的耐火度及荷重軟化溫度比粘土磚好，抗渣性能也較佳，熱穩(wěn)定性能比粘土磚

35、差，但比硅磚好。在焦爐的燃燒室爐頭和炭化室鋪底磚爐頭部位，采用高鋁磚砌筑，效果較好。焦爐用高鋁磚應符合標準GB2988-87的要求。,2、焦爐用磚,四、焦爐設備,1、焦爐護爐設備 焦爐的護爐設備是指保護焦爐砌體堅固、完整和嚴密的設備。它包括保護板、爐門框、爐柱、縱拉條、橫拉條、大小彈簧和爐門等，它們的裝配如圖3-8所示。 圖3-8 焦爐護爐設備裝備簡圖 1-橫拉條；2-彈簧；3-爐門框；

36、4-爐柱；5-保護板； 6-爐門掛鉤,護爐設備的作用是利用橫拉條兩端可調(diào)節(jié)的彈簧勢能，連續(xù)不斷地向砌體施加大小足夠、分布合理的保護性壓力，使砌體在自身膨脹和收縮以及外力作用下仍能保持完整、嚴密，從而確保焦爐正常生產(chǎn)。,1、焦爐護爐設備,焦爐砌體的縱向伸長是靠兩端的抵抗墻以及爐頂?shù)目v拉條來制約，由于這種保護性壓力的制約，使焦爐烘爐時，砌體內(nèi)預留的膨脹縫收縮直至密合，吸收砌體的膨脹。 焦爐砌體的橫向不設膨脹縫，烘爐期間，隨著

37、爐溫升高，爐體逐漸膨脹，投產(chǎn)后兩三年內(nèi)，爐體繼續(xù)伸長，以后趨穩(wěn)定，年伸長量在5mm以下?；A平臺上設有滑動層，當砌體橫向膨脹時，焦爐靠兩側的護爐設備施加保護壓力，使得砌體在膨脹過程中保持完整、嚴密。橫向保護作用是由爐柱、保護板以及上下橫拉條提供，保護性壓力大小靠橫拉條兩端彈簧進行調(diào)節(jié)。,1、焦爐護爐設備,除了上述保護性壓力作用外，護爐設備對加強焦爐砌體的整體結構強度，防止在出焦過程中焦爐移動機械對焦爐產(chǎn)生的損壞起保護作用。,1、焦爐護爐

38、設備,2、 焦爐煤氣設備,焦爐的煤氣設備包括加熱煤氣供給設備、干餾煤氣的導出設備。 （1）焦爐加熱煤氣導入系統(tǒng) 焦爐加熱煤氣導入系統(tǒng)與焦爐的爐型有關，單熱式焦爐配備一套焦爐煤氣供給管系。復熱式焦爐配備高爐煤氣和焦爐煤氣兩套管系。 下噴式焦爐的煤氣由地下室的一端經(jīng)煤氣預熱器，并沿焦爐全長布置的焦爐煤氣主管，再經(jīng)各支管、旋塞進入各燃燒室下的煤氣橫管分配進入煤氣下噴管，再經(jīng)蓄熱室主墻內(nèi)的煤氣道進入火道燃燒。煤

39、氣預熱器的作用是在環(huán)境溫度低時，加熱煤氣，防止煤氣中的未脫除干凈的萘和焦油等雜質在煤氣管道中冷凝析出，堵塞管道和管件。加熱煤氣量一般采用更換流量孔板進行調(diào)節(jié)。,圖3-9 JN型焦爐入爐煤氣管道配置圖1-高爐煤氣主管；2-焦爐煤氣主管；3-煤氣預熱器；4-混合用焦爐煤氣管；5-孔板；6-放散管；7-水封,JN型焦爐入爐煤氣管道如圖3-9所示,側入式焦爐和不帶地下室的兩分式焦爐，煤氣是由主管經(jīng)分配到機焦側的支管中，在經(jīng)分配支管送到爐內(nèi)的

40、橫磚煤氣道中。 無論是焦爐煤氣還是高爐煤氣，為了保證流量分配均勻，煤氣管道中的流速不宜過大，一般規(guī)定總管不超過15m/s，主管不超過12m/s。焦爐煤氣總管壓力不應低于3500Pa，煤氣主管壓力為700～1500Pa；高爐煤氣總管壓力不應低于4000Pa。為防止煤氣壓力急增，加熱煤氣總管上設自動放散水封。,2、 焦爐煤氣設備,（2）干餾煤氣的導出設備 焦爐炭化室導出的煤氣稱為荒煤氣，因此干餾煤氣的導出設備又稱為

41、荒煤氣導出設備，它由以下幾部分組成：上升管、橋管、水封閥、集氣管、焦油盒和吸氣管以及附屬管道（氨水管、蒸汽管、工業(yè)水管）等，其配置參見圖3-10和圖3-11。,2、 焦爐煤氣設備,圖3-10 荒煤氣導出設備 1-橋管；2-水封閥翻板；3-上升管；4-閥體；5-集氣管；6-水封閥連接短管；7-爐柱；8-上升管蓋,2、 焦爐煤氣設備,,圖3-11 荒煤氣導出系統(tǒng) 1-“П”型管；2-自動調(diào)節(jié)翻板；3-氨水總管；4-吸氣管；5-焦油盒

42、；6-集氣管；7-上升管；8-爐柱；9-隔熱板；10-彎頭與橋管；11-氨水管；12-手動調(diào)節(jié)翻板,2、 焦爐煤氣設備,由炭化室導出的荒煤氣，其溫度在700℃以上，在橋管內(nèi)被70℃左右的循環(huán)氨水噴灑冷卻，由于氨水蒸發(fā)吸熱，使煤氣溫度冷卻到80℃左右，與其同時，荒煤氣中70％的焦油冷凝下來。循環(huán)氨水的壓力為200～250kPa。循環(huán)氨水的用量，對于單集氣管約5t/t干煤，雙集氣管約6t/t干煤。冷卻后的煤氣進入集氣管，集氣管通過“П”型管

43、、焦油盒與吸氣管相連。集氣管中的氨水、焦油、焦油渣等依靠集氣管的坡度和液體的位差，經(jīng)焦油盒沿吸氣管流走。為了控制焦爐炭化室內(nèi)煤氣壓力，在“П”型管的兩個垂直管上分別安裝有手動和自動壓力調(diào)節(jié)翻版，調(diào)節(jié)集氣管的壓力，進而控制炭化室系統(tǒng)的煤氣壓力。,2、 焦爐煤氣設備,焦爐集氣管分為單集氣管和雙集氣管。單集氣管布置在焦爐的機側。雙集氣管沿焦爐的機側和焦側兩側布置，采用雙集氣管有以下優(yōu)點：因降低了集氣管內(nèi)的兩端壓差，使炭化室壓力更加均勻；焦爐裝

44、煤時便于荒煤氣及時導出，減輕加煤過程的煙塵污染；由于荒煤氣在炭化室的停留時間短，可減少煉焦熱解產(chǎn)物的二次分解，提高化學產(chǎn)品的產(chǎn)率和質量。由于雙集氣管系統(tǒng)投資大，在我國，多數(shù)焦爐采用的是單集氣管系統(tǒng)，而新建的大中型焦爐廣泛采用雙集氣管系統(tǒng)。,2、 焦爐煤氣設備,（3）廢氣設備 焦爐的廢氣設備包括交換開閉器、分煙道翻板和總煙道翻板等。開閉器是導入煤氣、空氣和排廢氣的設備，開閉器又稱為廢氣盤。目前使用的開閉器有兩種形式：提

45、桿式雙砣盤型廢氣盤和杠桿式廢氣盤。廢氣開閉器由焦爐交換系統(tǒng)的交換拉條帶動，實現(xiàn)空氣、煤氣和廢氣的定期交換。 總煙道翻板和分煙道翻板是用來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定煙道吸力的設備，一般都與自動調(diào)節(jié)機相連接，以便控制翻板開度，保持規(guī)定的煙道吸力。,2、 焦爐煤氣設備,（4）交換設備 交換設備包括交換傳動系統(tǒng)和交換機。交換設備是改變焦爐加熱系統(tǒng)氣體流動方向的動力設備和傳動機構。 焦爐在生產(chǎn)過程中，一般每隔20～30mi

46、n要進行一次氣體流動方向的交換，以實現(xiàn)焦爐蓄熱室的蓄熱和預熱功能。當幾座焦爐同用一個加熱煤氣總管時，為防止交換時煤氣壓力變化幅度過大，影響正常加熱，幾座焦爐的換向時間應該設置一定的時間差，一般相差5min。 交換機是帶動各傳動拉條的動力機械，有機械交換機和液壓交換機兩種。無論焦爐是采用何種煤氣加熱，也不管采用那種交換機，每次交換過程都遵循如下順序和原則：先關閉煤氣-交換廢氣和空氣-再打開煤氣。,2、 焦爐煤氣設備,第二節(jié) 焦

47、爐爐型介紹,代表焦爐發(fā)展水平的現(xiàn)代焦爐爐型有奧托（Otto）式焦爐、卡爾.斯梯爾（Karl.Still）型焦爐、克虜伯-考伯斯（Krupp-Koppers）型焦爐等，以上幾種焦爐在國際上競爭力較強。除此之外，日本、前蘇聯(lián)和中國也都設計建造本國的爐型，如日本新日鐵式焦爐、前蘇聯(lián)ПBP型焦爐和我國的JN型焦爐。有關焦爐的基本參數(shù)見表3-1。 一、兩分火道焦爐

48、 二、雙聯(lián)火道焦爐,表3-1 有關焦爐的基本參數(shù),,兩分火道結構的焦爐，其特點是爐體結構簡單，磚型少，投資省，加熱系統(tǒng)同側氣流流動方向相同，異向氣流的接觸面少，大大減少了蓄熱室的串漏機會，操作方便。兩分火道焦爐是我國中小型焦爐的基本爐型。按其生產(chǎn)能力可分為兩分下噴復熱式焦爐（20萬t/a）、66型焦爐（10萬t/a）、61型焦爐（6萬t/a）、70型焦爐（4萬t/a）和紅旗3號焦爐（2萬t/a）等幾種類型。,一、

49、兩分火道焦爐,1、66型焦爐,66型焦爐是我國鞍山焦耐院為年產(chǎn)10萬t焦化廠設計的爐型，由2座25孔焦爐組成，經(jīng)多年的生產(chǎn)實踐，對原設計的66型焦爐進行了多次修改，現(xiàn)已發(fā)展到66-5D型及66-5F型等。常見的爐型有66-2型、66-3型、和66-4型三種，前兩種爐型為焦爐煤氣側入，每個燃燒室有14個立火道，機焦側各7個火道，火道中心距為470mm；而66-4型焦爐為下噴式，并且每個燃燒室有15個火道，分別為機側7個，焦側8個，立火道中

50、心距為438mm。,圖3-12 66型焦爐的結構示意圖 1-廢氣盤；2-小煙道；3-蓄熱室；4-焦爐煤氣主管；5-磚煤氣道；6-立火道；7-水平集合煙道；8-分煙道；9-總煙道；10-煙道,1、66型焦爐,66型焦爐的各種改進設計炭化室尺寸基本相同，焦爐的主要部位均用硅磚砌筑。由于該爐型具有的優(yōu)點，目前全國有66型焦爐110多座，生產(chǎn)能力超過550萬t/a。 66型焦爐中，以66-4型焦爐在設計上改進較大，使得66型

51、焦爐結構更加完善。 1)改變焦爐煤氣側入式為下噴式，這樣給調(diào)火帶來了很大的方便，使焦爐加熱更加均勻。 2)改單熱式為復熱式，焦爐加熱更具有其靈活性。提高外供焦爐煤氣的能力。 3)將燃燒室火道由14個改為15個，不對稱設置，機側8個火道，焦側7個火道，這樣有利于燃燒室長向加熱溫度均勻性的調(diào)節(jié)。 4)炭化室的爐墻厚度由95mm改為84mm，提高傳熱效果，節(jié)省能耗，縮短結焦時間。 5

52、)蓄熱室爐墻由粒土磚改為硅磚砌筑，焦爐強度更高。 除此之外，在焦爐的護爐設備，煤氣導出設備以及焦爐的輔助設施等方面都作了一定的改進。由于采用下噴式結構，使爐體磚型大大增加，達251種之多，投資也相應增加。,1、66型焦爐,2、兩分下噴復熱式焦爐,該焦爐是為20萬t/a的焦化廠設計的爐型。為兩分火道、焦爐煤氣下噴復熱式焦爐，燃燒室有23個火道組成，機側12個，焦側11個。該焦爐與66-4焦爐結構基本相同。,3、卡爾.斯梯爾焦爐

53、,該焦爐由德國Karl.Still公司設計，屬于兩分火道、煤氣側入、多段加熱、復熱式焦爐。已投產(chǎn)的焦爐規(guī)模有多種，其中典型的有炭化室高6m的焦爐，其燃燒室由32個立火道，不對稱設置，機側17個，焦側15個。該型焦爐在日本被多家廠采用，1976年在日本扇島鋼鐵公司建造的炭化室高7.6m焦爐(見表3-1)為當時世界上最高的焦爐，焦爐操作全部實現(xiàn)機械化，加熱過程實行自動控制，在環(huán)境保護方面采取措施，是最現(xiàn)代化的焦爐之一。,由于焦爐炭化室增高，

54、為了實現(xiàn)高向均勻加熱，該焦爐采用了燃燒室多段加熱設計，該方法在現(xiàn)代大型焦爐中得到普遍采用。該方法是在火道隔墻中設置與下部斜道相連的氣體通道，并沿火道隔墻高度上設4到8個(隨炭化室高度而定)校準過的氣體出口(傾斜向上)。當使用貧煤氣加熱時，燃燒室下方的蓄熱室一個預熱空氣、另一個預熱煤氣，在與燃燒室相鄰的每一個立火道中，煤氣與空氣在火道隔墻上的出口位置交替變換。煤氣與空氣沿火道的高向形成多段燃燒。當使用焦爐煤氣加熱時，煤氣經(jīng)有錐度的水平磚煤

55、氣道，由燃燒室一側供入并從火道底部的噴嘴噴出，空氣則經(jīng)蓄熱后從火道隔墻中的多段出口處噴出，與煤氣形成多段燃燒火焰。,3、卡爾.斯梯爾焦爐,為改善氣流沿蓄熱室長向的分布，蓄熱室在長向分成若干小格，且小煙道的流通斷面自外向里逐漸變小，以適用流量在小煙道內(nèi)的變化。 由于采取了一系列措施，該焦爐對于高大炭化室的加熱可以保障均勻。,3、卡爾.斯梯爾焦爐,二、雙聯(lián)火道焦爐,1、JN型焦爐 1958年，在總結多年煉焦生產(chǎn)實踐

56、經(jīng)驗的基礎上，吸取國外爐型優(yōu)點，我國自行設計了58型焦爐，經(jīng)長期的實踐，目前已發(fā)展成一系列爐型，其中具有代表性有58型和80型兩類。,（1） 58型焦爐 58型焦爐的結構特征為：雙聯(lián)火道、焦爐煤氣下噴、廢氣循環(huán)、復熱式焦爐。焦爐炭化室的寬度有兩種規(guī)格，即平均寬407mm和平均寬450mm，對應焦爐的爐組分別為2×65孔和2×42孔，相應焦炭產(chǎn)量分別為90萬t／a和60萬t／a。該焦爐的結構如圖3-13所示

57、。 該焦爐燃燒室由28個立火道組成，分成14組形成雙聯(lián)結構。在雙聯(lián)火道的底部隔墻上設有廢氣循環(huán)孔，利用下降氣流火道的部分廢氣循環(huán)進入上升火道，拉長燃燒火陷，改善高向加熱的均勻性。焦爐煤氣采用下噴設計，調(diào)節(jié)方便、準確。,1、JN型焦爐,圖3-13 JN焦爐結構示意圖,1、JN型焦爐,該焦爐斜道連通關系上有如下的特征：每個炭化室下方對應有二個蓄熱室，一個煤氣蓄熱室和一個空氣蓄熱室，這兩個蓄熱室與其上方炭化室兩側的燃燒室相通，一

58、側連單數(shù)火道，一側連雙數(shù)火道(如圖3-14所示)。如圖中單數(shù)燃燒室內(nèi)的雙數(shù)火道為上升氣流時，單數(shù)火道為下降氣流；而雙數(shù)燃燒室內(nèi)的雙數(shù)火道則為下降氣流，單數(shù)火道為上升氣流。經(jīng)交換之后，氣體流通途徑正好相反。,1、JN型焦爐,1、JN型焦爐,圖3-14 JN型焦爐氣體流通途徑 1-煤氣橫管；2-交換旋塞；3-調(diào)節(jié)旋塞；4-煤氣下噴管,當采用富煤氣加熱時，如圖3-14所示的氣流途徑，上升氣流的蓄熱室全部預熱空氣，焦爐煤氣由地下室的下排橫管

59、分別進入對應的上升氣流火道?？諝饨?jīng)預熱后分別由斜道導入單數(shù)燃燒室的雙數(shù)火道和雙數(shù)燃燒室的單數(shù)火道，煤氣與空氣燃燒之后產(chǎn)生的廢氣分別進入單數(shù)燃燒室的單數(shù)火道和雙數(shù)燃燒室的雙數(shù)火道，再由各自的斜道導入下降氣流的蓄熱室。 當改用貧煤氣加熱時，焦爐煤氣下噴管關閉，貧煤氣和空氣分別進入對應的上升氣流蓄熱室，預熱后的煤氣和空氣分別由斜道導入火道底部混合燃燒，下降氣流的途徑同焦爐煤氣加熱。 該爐型具有結構嚴密、爐頭不易開裂、高

60、向加熱均勻、調(diào)節(jié)方便、熱工效率高、磚型少(407mm寬271種，450mm寬266種)等優(yōu)點。,1、JN型焦爐,（2） 80型焦爐 80型焦爐是上世紀80年代初我國鞍山焦耐院在原58型焦爐的基礎上改進設計的爐型，結構特征與58型焦爐基本相同，屬雙聯(lián)火道、煤氣下噴、廢氣循環(huán)、復熱式焦爐。在爐體結構等方面進行了如下改進： 1)炭化室平均寬度定為450 mm，加熱水平高度由800mm改為700mm。

61、 2)爐頂裝煤孔改標準磚砌筑為溝舌磚砌筑的整體結構，使爐體更加嚴密。 3)為進一步拉長高爐煤氣燃燒的火焰，把斜道區(qū)鼻梁磚的寬度由20mm改為40mm，其夾角由20°21’改為平行。,1、JN型焦爐,4)焦爐煤氣出口，除1號和28號火道外，均采用離燃燒室底300mm的高燈頭，而且斜道口開度相應比58型焦爐減小，這樣使加熱更加均勻。 5)燃燒室加熱水平高度以下的爐墻磚是采用厚為100mm的高密度硅磚，其導

62、熱性能高，火道溫度可以比58型焦爐降低。 6)蓄熱室主墻厚度由原來的270mm增加到300mm，單墻由230mm減為200mm，都采用溝舌帶尾結構的異型磚砌筑，提高了磚煤氣道的嚴密性。蓄熱室改用9孔格子磚。 7)集氣管采用 1200mm雙集氣管，高壓氨水噴射無煙裝煤，上升管采用水封蓋。,1、JN型焦爐,2、奧托式焦爐,該爐型由德國奧托公司設計，現(xiàn)在的奧托式焦爐已屬于改良型。其主要特征為：雙聯(lián)火道、分格蓄熱室、

63、富煤氣下噴配高低燈頭，有單熱式和復熱式兩種爐型。 奧托焦爐在60年代的典型設計是雙聯(lián)火道，分格蓄熱室，每個立火道中有兩個富煤氣燈頭，燈頭出口在每對雙聯(lián)火道中處在4個不同高度上。通過向各燈頭有區(qū)別地定量供給煤氣，能夠獲得燃燒室高向溫度的均勻分布。,奧托焦爐在新設計的高炭化室爐型上采用多段控制加熱技術，通過立火道不同高度設置空氣出口，改進燃燒室高向熱量分配，這種情況下將與雙聯(lián)火道對應分格的每格蓄熱室，再分成兩個小格，每一小格只和

64、立火道里面的一個出口相連，而每個出口則與下方的煤氣蓄熱室和空氣蓄熱室共兩個小格相連。當燒貧煤氣時，相應地向高、低斜道出口定量送進煤氣和空氣，同樣可以實現(xiàn)對高向加熱的控制 。 該爐型另一個特點是可以只設單向小煙道。如圖3-15所示，貧煤氣和空氣從小煙道的一側導入，下降的廢氣從另一側排出，這樣小煙道內(nèi)無論走上升氣流氣體還是下降氣流的氣體，氣體的流動方向相同，使蓖子磚上的分配孔容易校準。,2、奧托式焦爐,圖3-15 奧托式焦爐

65、 1-貧煤氣主管；2-焦爐煤氣主管；3-煙道；4-小煙道,2、奧托式焦爐,3、克虜伯-考伯斯焦爐,考伯斯焦爐有多種型式，初期的考伯斯式焦爐屬兩分式，新型的焦爐采用雙聯(lián)火道結構，但蓄熱室仍維持兩分式布置以減少異向氣流的接觸面，不易漏氣。采用雙聯(lián)火道的明顯優(yōu)點是可以用廢氣循環(huán)來調(diào)節(jié)高向加熱的均勻性。由于采用雙聯(lián)火道和兩分式蓄熱室的結構，導致了該焦爐在斜道區(qū)的爐子中心線上形成交叉煙道(圖3-16)。,圖3-16克虜伯-考伯斯焦爐a-空氣蓄熱

66、室；b-煤氣蓄熱室；c-通廢氣蓄熱室；d-火道；e-溫差加熱；f-炭化室；g-貧煤氣管；h-富煤氣管,3、克虜伯-考伯斯焦爐,為了準確調(diào)節(jié)立火道上部的供熱量，在立火道上部設兩個跨越孔，上面的一個是輔助跨越孔，用調(diào)節(jié)磚調(diào)節(jié)，可改變炭化室爐頂空間的溫度(調(diào)節(jié)幅度約50℃)。在高大炭化室的焦爐上，該爐型使用了不同厚度的爐墻磚，并且富煤氣加熱也采用了高低燈頭。 該爐型有側入和下噴式兩種設計，對側入式焦爐，富煤氣量是通過看火孔更換燒嘴

67、進行調(diào)節(jié)。氣流途徑在燃燒室部位同雙聯(lián)火道的焦爐一樣，在蓄熱室部分同兩分火道結構的焦爐一樣，因而交換系統(tǒng)與兩分式相同。,3、克虜伯-考伯斯焦爐,第三節(jié) 焦爐的生產(chǎn)能力和發(fā)展方向,一、 焦爐生產(chǎn)能力計算與爐組確定 二、焦爐結構和設計發(fā)展方向,1、焦爐生產(chǎn)能力計算,焦爐的生產(chǎn)能力按式(3-1)計算，有關計算定額參照表3-2。,,(3-1),式中 G — 每個爐組的生產(chǎn)能力，t(濕全焦)／a； 8760— 全年生產(chǎn)

68、小時數(shù)； n — 每個焦爐組的焦爐座數(shù)； N — 每座焦爐的炭化室孔數(shù)； τ — 周轉時間，h； h — 炭化室的有效裝煤高度，m； l — 炭化室的有效長度，m； b — 炭化室的平均寬度，m； ρ干—裝爐煤干基準比重，t(干煤)／m3； K — 干煤全焦率 ,％； k — 考慮炭化室檢修等原因的減產(chǎn)系數(shù)；