炼焦课件第04章

3．蓄热室
从燃烧室排出的废气温度 常高达1300℃左右，这部
炼焦炉
分热量必须利用。
蓄热室的作用就是利 用蓄积废气的热量来预热 燃烧所需的空气和贫煤气。 蓄热室通常位于炭化 室的正下方，其上经斜道 同燃烧室相连，其下经废 气盘分别同分烟道、贫煤
气管道和大气相通。
• 蓄热室构造包括 顶部空间、格子 砖、蓖子砖和小 烟道以及主墙、 单墙和封墙。下 喷式焦炉，主墙 内还设有直立砖 煤气道.
• （1）结构形式与材 质 • 燃烧室内用横墙分隔 成若干个立火道， • 通过调节和控制各火 道的温度，以便使燃 烧室沿长度方向能获 得所要求的温度分布， 而且又增加了燃烧室 砌体的结构强度. • 由于增加了炉体的辐 射传热面积，从而有 利于辐射传热。
（2）加热水平 高度 炼焦炉 燃烧室顶盖 高度低于炭化室顶 部，二者之差称加 热水平高度,这是 为了保证使炭化室 顶部空间温度不致 过高，从而减少化 学产品在炉顶空间 的热解损失和石墨 生成的程度。
炼焦炉
焦炉的发展趋势应满足下列要求：
（1）生产优质产品 为此焦炉应加热均匀，焦饼长向 和高向加热均匀，加热水平适当，以减轻化学产品的裂解 损失。 （2）生产能力大，劳动生产率和设备利用率高。为了 提高焦炉的生产能力，应采用优质耐火材料，从而可以提 高炉温，促使炼焦速度的提高。 （3）加热系统阻力小，热工效率高，能耗低。 （4）炉体坚固、严密、衰老慢、炉龄长。 （5）劳动条件好，调节控制方便，环境污染少。
基础位于炉体的底部，它支撑整个炉体、炉体设施和机
械的重量，并把它传到地基上去。
图4-7 下喷式焦炉基础结构
图4-8
侧喷式焦炉基础结构
1—抵抗墙构架；2—基础
1—隔热层；2—基础；3—烟道
6．炉顶区 炼焦炉 炭化室盖顶砖以 上部位即为炉顶区。 炉顶区砌有装煤
孔、上升管孔、看火
孔、烘炉孔及拉条沟 等。为减少炉顶区散
炼焦炉
炭化室长度为
13～16m，从推焦机 械性能来看，该长 度已接近最大限度。
炭化室高度一般
为4～6m（国外可达
8m或以上），增加高 度可以增加生产能力， 但受高度方向加热均 匀性的限制。 我国 5.5m高的大 型焦炉为35.4m3，6m 高的大型焦炉为
38.5m3。
国外近年来的大 型焦炉的有效容积已
• 一、 火道型式 • 根据上升气流与下降气流连接方式不同， • 燃烧室可分为水平火道式焦炉和直立火 道式焦炉， • 水平火道式焦炉由于气流流程长、阻力 大，故现已不再采用。 • 直立火道式焦炉根据火道的组合方式， 又可分为两分式、四分式、过顶式、双联 火道和四联火道式5种.
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图4-10 燃烧室火道型式示意图 a—双联式火道；b—四联式火道；c—过顶式火道；d—两分式火道； e—四分式火道
• 过顶式燃烧室中，两个燃烧室 为一组，彼此借跨越炭化室顶 部且与水平集合烟道相连的6～ 8个过顶焰道相连接，形成一个 燃烧室全部火道走上升气流， 另一个燃烧室全部火道走下降 废气。换向后，气流呈反向流 动。这种燃烧室中的火道，沿 长度方向分6～8组，每组4～5 个火道。每组火道共用一个短 的水平集合烟道与过顶烟道相 连，因此气流分配较均匀，但 炉顶结构复杂，且炉顶温度高。
达50～80m3。
（1）炭化室的宽度 炼焦炉
炭化室的宽度对焦炉的生产能力与焦
炭质量均有影响，增加宽度虽然焦炉的容积增大，装煤量增多，
但因煤料传热不良，随炭化室宽度的增加，结焦速度降低，结 焦时间大为延长。
炭化室平均 宽度/ mm
结 焦 间Hale Waihona Puke Baidu h 时
500
450
407
350
300
22
18
16
12.5
炼焦炉
② 受推焦阻力及推焦杆的热态强度的限制。
随着炭化室长度的增加，不仅由于长向加热
不均匀使粉焦量增加而促使推焦阻力增大，还由
于焦饼重量增加，焦饼与炭化室墙面、底面之间 的接触面增加，从而使整个推焦阻力显著升高。 随着炭化室长度的增加，推焦杆的温度在推 焦过程中逐渐上升，而一般钢结构的屈服点随着
温度升高而降低，到400℃时，约降低1/3。
图4-5
九孔薄壁格子砖
4．斜道区 炼焦炉 连通蓄热室 和燃烧室的通道 称为斜道。
斜道位于蓄热室
顶部和燃烧室底 部之间，用于导
入空气和煤气，
并将其分配到每 个立火道中，同
时排出废气。
斜道区结构复杂，不 同类型焦炉的斜道 区结构有很大差异. 斜道区的布置、形状 及尺寸决定于燃烧
室的构造和蓄热室
的型式。 两分式火道焦炉的
炼焦炉
第四章
炼焦炉
第一节
第二节 第三节 第四节
炉体构造
炉型特性 炉型举例 焦炉结构的发展方向
炼焦炉
第一节 炉体构造
一、炼焦炉的发展阶段及现代焦炉的基本要求
焦炉是炼制焦炭的工业窑炉，焦炉结构的发展大致经 过四个阶段， 成堆干馏（土法炼焦） 倒焰式焦炉 废热式焦炉 现代的蓄热式焦炉。
成堆干馏或土法炼焦: 我国早在明代就出现了用简单的方法生产焦 炭的工艺， 过程:将煤置于地上或地下的窑中，依靠干馏时 产生的煤气和部分煤的直接燃烧产生的热量来炼 制焦炭，称为成堆干馏或土法炼焦。 问题:土法炼焦成焦率低，焦炭灰分高，结焦时 间长，化学产品不能回收，还造成了环境污染， 综合利用差。
热，改善炉顶区的操
作条件，其不受压部 位砌有隔热砖。
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图4-9
58型焦炉炉顶
1—装煤孔；2—看火孔；3—烘炉孔；4—挡火砖
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第二节 炉型特性
现代焦炉分类： 装煤方式 加热煤气种类 空气及加热用煤气的供入方式和气流调节方式 燃烧式火道结构 实现高向加热均匀性的方法
每一种焦炉型式均由以上分类的合理组合而成。
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二、解决高向加热均匀性的方法
在煤料结焦过程中最重要、也是最困难的是沿 炭化室高度方向加热均匀性问题。
高度越高，加热均匀性越难达到。
当火道中煤气在正常过剩空气系数条件下燃 烧时，由于火焰短而造成沿高度方向的温差很大， 一般在50～200℃之间，所以沿高度方向加热是否 均匀，主要取决于火焰长度。
• 顶装煤的焦炉:为 顺利推焦，炭化室 的水平呈梯形，焦 侧宽度大于机侧， 两侧宽度之差称锥 度，一般焦侧比机 侧宽20～70mm， 炭化室愈长，此值 愈大，大多数情况 下为50mm。 • 捣固焦炉:由于装 入炉的捣固煤饼机、 焦侧宽度相同，故 锥度为零或很小。 炭化室宽度一般在 400～550mm之间， • 宽度减小，结焦时 间能大大缩短，但 是一般不小于 350mm。
炼焦炉
二、现代焦炉炉体各主要部位
现代焦炉虽有多种炉型，但无非是因火道结构、 加热煤气种类及其入炉方式、蓄热室结构及装煤方 式的不同而进行的有效排列组合。 现代焦炉炉体由三室两区组成 三室:炭化室、燃烧室、蓄热室, 两区:斜道区、炉顶区 基础部分。
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图 4 –1 焦 炉 炉 体 结 构 模 型 图
斜道口布置有调节砖，以调节开口断面的大小，并有
火焰调节砖以调节煤气和空气混合点的高度。 斜道出口的位置、交角、断面的大小、高低均会影响 火焰的燃烧。为了拉长火焰，应使煤气和空气由斜道出口 时，速度相同，气流保持平行和稳定，为此两斜道出口之 间设有固定尺寸的火焰调节砖（鼻梁砖）。
5．基础平台与烟道 炼焦炉
2．燃烧室 炼焦炉 燃烧室位于炭化室两侧， 其中分成许多火道，煤气和空 气在其中混合燃烧，产生的热 量传给炉墙，间接加热炭化室 中煤料，对其进行高温干馏。 燃烧室数量比炭化室多一个， 长度与炭化室相等，燃烧室的 锥度与炭化室相等但方向相反， 以保证焦炉炭化室中心距相等。 大型焦炉的燃烧室有26～32个 立火道， 中小型焦炉仅为12～16个。
两分式火道燃烧室，在一个换向周 炼焦炉 期内，一半立火道走上升气流，另一半 立火道走下降废气。换向后，则气流向 反方向流动。 优点：结构简单，异向气流接触面小； 缺点：由于在直立火道顶部有水平集合 烟道，所以燃烧室沿长度方向的气流压
力差太大，气流分配不均匀，从而使炭
化室内煤料受热不均匀，尤其当焦炉的 长度加长或采用低热值煤气加热时更为
严重，同时削弱了砌体的强度，因此断
面形状和尺寸的确定应合适。
双联式火道燃烧室中，将燃烧 炼焦炉 室设计成偶数个立火道，每两个 火道分为一组，一个火道走上升 气流，另一个火道走下降废气。 换向后，气流呈反向流动。 优点：燃烧室由于没有水平集合 焰道，因此具有较高的结构稳定 性和砌体严密性，而且沿整个燃 烧室长度方向气流阻力小，分配 比较均匀，因此炭化室内煤料受 热较均匀。 缺点：异向气流接触面多，焦炉 老龄时易串漏，结构较复杂，砖 型多。 双联式火道目前被我国大型焦炉 广泛采用。
自斜道出来的空气，易将火道底部砖缝中
的石墨烧尽，造成串漏。奥托式、JN60— 82、JNX60—87型焦炉即用此法。
（2）分段燃烧 分段燃 炼焦炉 烧是将空气和贫煤气（当用 焦炉煤气加热时，煤气则从 垂直砖煤气道进入火道底部） 沿火道墙上的通道，在不同 的高度上通入火道中燃烧， 一般分为上、中、下三点， 使燃烧分段。这种措施可以 使高向加热均匀，但炉墙结 构复杂，需强制通风，空气 量调节困难，加热系统阻力 大。上海宝钢引进的新日铁 M型焦炉即采用此法。
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图4-3 焦炉蓄热室结构 1—主墙；2—小烟道黏土衬砖； 3—小烟道；4—单墙； 5—蓖子砖；6—隔热砖
图4-4
蓖子砖和砖煤气道
1—扩散型蓖子砖；2—直立砖煤气道
炼焦炉
为了改善气流分配 以提高蓄热效率，多数 焦炉采用扩散式蓖子砖， 蓖子砖位于格子砖的下 方，一方面支撑格子砖， 另一方面利用孔径大小 的改变使气流沿长向分 布均匀。 煤气和空气的供入以及 废气的导出通常由机、 焦两侧进行。
10
结 焦 速 度/(mm / h)
2.27
2.5
2.55
2.8
3.0
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图4-2
膨胀压力与炭化室宽度的关系
炼焦炉 （2）炭化室长
度 焦炉的生产能 力与炭化室长度成 正比，而单位产品 的设备造价随炭化
室长度增加而显著
降低。因此，增加 炭化室长度有利于
提高产量，降低基
建投资和生产费用.
•
① 受炭化室锥度与长向加热均匀性的 限制，因为炭化室锥度大小是取决于炭化 室长度和装炉煤料的性质。而随着炭化室 长度的增加，锥度也增大。 • 国内大容积焦炉炭化室的长度为 15980mm，锥度为70mm； • 卡尔斯蒂式焦炉炭化室长度为17090mm， 锥度为76mm。
斜道区比双联火道
焦炉的斜道区要简 单；
单热式焦炉的斜道区
比复热式焦炉的斜 道区简单。
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图4-6
58型焦炉斜道区结构
炼焦炉
燃烧室的每个立火道与相应的斜道相连，当用焦炉煤
气加热时，由两个斜道送入空气和导出废气，而焦炉煤气
由垂直砖煤气道进入。当用贫煤气加热时，一个斜道送入 煤气，另一个斜道送入空气，换向后两个斜道均导出废气。
近年来，为了实现燃烧室高向加热均匀性，在不同结 构的焦炉中，采取了不同措施。根据结构不同，主要有以 炼焦炉 下四种方法，如图4-12。
图4-12 各种解决高向加热均匀的方法 a—高低灯头；b—炉墙不同厚度；c—分段加热；d—废气循环
（1）高低灯头 炼焦炉
高低灯头系双联火道
中单数火道为低灯头、双数火道为高灯头 （灯头即为焦炉煤气喷嘴），火焰在不同 的高度燃烧，使炉墙加热有高有低，以改 善高向加热均匀性。奥托式焦炉即采用高 低灯头法。但此种方法仅适用于焦炉煤气 加热，并且效果也不显著。而且由于高灯 头高出火道底面一段距离才送出煤气，故
四联式火道燃烧室中，立火道被分成四个火道或两个为 炼焦炉 一组，边火道一般两个为一组，中间立火道每四个为一组。 这种布置的特点是一组四个立火道中相邻的一对立火道加热， 而另一对走废气。在相邻的两个燃烧室中，一个燃烧室中一 对立火道与另一燃烧室走废气的一对立火道相对应，或者相 反。这样可保证整个炭化室炉墙长向加热均匀。
1．炭化室 炼焦炉 炭化室是接受煤料， 并对其隔绝空气进行干 馏的炉室。 炭化室位于两侧燃 烧室之间，顶部有3～ 4个加煤孔，并有1～2 个导出干馏煤气的上升 管。它的两端为内衬耐 火材料的铸铁炉门。整
座焦炉靠推焦车一侧称 为机侧，另一侧称为焦 侧。
炭化室位于两 侧燃烧室之间， 顶部有3～4个加 煤孔，并有1～2 个导出干馏煤气 的上升管。它的 两端为内衬耐火 材料的铸铁炉门。 整座焦炉靠推焦 车一侧称为机 侧 ， 另一侧称为焦 侧。