第三章炼焦炉及生产过程A

1赵云鹏[e-mail]@[e-mail]@cumt.edu.cn中国矿业大学化工学院2第三章炼焦炉及生产过程成堆干馏成堆干馏示意图3第三章炼焦炉及生产过程4第三章炼焦炉及生产过程蜂窝焦炉炼焦蜂窝焦炉示意图5第三章炼焦炉及生产过程3333现代炼焦技术的形成(a)(a)(a)(a)炭化室和燃烧室分开倒焰式炼焦炉示意图(b)(b)(b)(b)蓄热室的建立(c)(c)(c)(c)化学产品的回收(d)(d)(d)(d)复热式焦炉的出现(e)(e)(e)(e)硅砖筑炉材料在焦炉上的应用6第三章炼焦炉及生产过程第一节焦炉炉体结构与设备第二节焦炉炉型介绍第三节焦炉的生产能力和发展方向第四节焦炉的开工第五节焦炉装煤和出焦操作第六节焦炉装煤和出焦操作第七节焦炉的热工评定7第一节焦炉炉体结构与设备一、焦炉的主要结构二、焦炉炉型划分三、焦炉筑炉材料四、焦炉设备8一、炼焦炉的主要结构炭化室燃烧室蓄热室斜道区炉顶区9一、炼焦炉的主要结构炼焦炉结构示意图101111、炭化室和燃绕室炼焦炉断面示意图111111、炭化室和燃绕室�炭化室的有效高度�炭化室的有效容积�炭化室的锥度�炭化室的加热水平高度H=h+Δh+(200～300)mm式中：H—加热水平高度h—煤线距炭化室顶距离Δh—煤料垂直收缩量121111、炭化室和燃绕室�立火道�炉墙1-炭化室；2-炉头；3-隔墙；4­-立火道燃烧室与炭化室的结构132222、蓄热室1-主墙；2-小烟道粘土衬砖；3-小烟道；4-单墙；5-蓖子砖；6-隔热砖58型焦炉的蓄热室（小烟道）�蓄热室结构�蓄热室作用14蓖子砖和砖煤气道1—扩散型蓖子砖；2—直立砖煤气道2222、蓄热室�蓖子砖和砖煤气道�格子砖153333、斜道区斜道区位于蓄热室和燃烧室之间，斜道是连接燃烧室立火道与蓄热室的通道，不同结构类型的焦炉斜道区结构差异很大。燃烧室的每个立火道都与两个斜道和一个砖煤气道相连。下喷式焦炉砖煤气道从蓄热室主墙经斜道区进入火道，侧入式焦炉是在斜道区设有水平煤气道，煤气分别由机焦两侧引入分配到各个火道。对于双联火道结构的焦炉，每个立火道需要与下方的4个蓄热室相连接，故斜道区复杂，是焦炉使用砖型最多的区域。163333、斜道区JN型焦炉斜道区构造图�斜道区膨胀缝174444、炉顶区1-装煤孔；2-看火孔；3-烘炉孔；4-挡火砖JN型焦炉炉顶区构造图185555、焦炉基础和烟道下喷式焦炉基础结构型式1————抵抗墙构架；2————焦炉顶板；3————焦炉底板；4————焦炉正面线；5————纵轴中心；6————拉线卡钉；7————直立标杆；8————横标杆�焦炉基础19�烟道5555、焦炉基础和烟道烟道位于地下室的机焦两侧，在炉端与总烟道相通，再汇人烟囱根部。在分烟道和总烟道汇合处，设有吸力调节翻板。�抵抗墙平板式和框架式；现多采用框架式。�纵横拉条�滑动层�沉降缝20二、焦炉炉型划分燃烧室火道结构形式对加热用煤气种类的适应性加热煤气供入方式蓄热室的布置方式改善高向加热均匀性的措施211、按燃烧室火道结构形式划分�水平火道�立火道立火道两分式四分式跨顶式双联式221、按燃烧室火道结构形式划分�两分式焦炉特点两分式火道结构示意图�立火道上方砌有水平集合焰道；�燃烧室的立火道分成机侧和焦侧两组，并由顶部水平集合焰道连接；�在一个交换周期内，一组立火道供空气和煤气加热，另一组立火道排废气，交换后气体流动方向变换。231、按燃烧室火道结构形式划分�四分式焦炉特点�燃烧室用隔墙分成两半，这样每个燃烧室有两个水平焰道；�在一个交换周期内，外边两组立火道进行加热，里边两组立火道走废气，交换后，里面的两组立火道加热，而外边的两组立火道走废气。四分式火道结构示意图241、按燃烧室火道结构形式划分�跨顶式焦炉特点�相邻的两个燃烧室由跨过炭化室顶部的大焰道相连，跨顶焰道两则由3～4个立火道为一组的上部短集合焰道连接；跨顶式火道结构示意图�在一个交换期内，一个燃烧室的所有立火道进行加热，而相邻燃烧室的所有立火道排出废气。交换以后改变气流方向。�对于整个焦炉来说，始终有一半燃烧室在加热，另半数燃烧室排废气。251、按燃烧室火道结构形式划分�双联火道焦炉特点双联火道结构示意图�燃烧室中每个单数火道与相邻的下一个双数火道联成一对，形成所谓的双联。�每对双联的立火道隔墙上部有一个跨越孔相通，在一个交换周期内，如果某个燃烧室的双数立火道加热，则单数立火道排废气，换向改变加热方向后，变成该燃烧室的单数立火道加热，而双数立火道排废气。262、按对加热用煤气种类的适应性划分�焦炉加热用煤气焦炉加热用煤气富煤气贫煤气焦炉煤气高炉煤气发生炉煤气272、按对加热用煤气种类的适应性划分焦炉类型单热式焦炉复热式焦炉只适用富煤气加热。既适用富煤气加热，又适用贫煤气加热。283、按加热煤气供入方式划分按加热煤气供入方式富煤气下喷式焦炉富煤气侧入式焦炉贫煤气侧入式焦炉富煤气、贫煤气及空气全下喷式焦炉293、按加热煤气供入方式划分�下喷式焦炉富煤气焦炉下部蓄热室垂直砖煤气道立火道贫煤气和空气焦炉下部蓄热室分格303、按加热煤气供入方式划分�侧入式焦炉富煤气斜道区水平砖煤气道蓄热室贫煤气和空气空气废气交换开闭器蓄热室小烟道立火道314444、按蓄热室的布置方式划分焦炉蓄热室的布置方式分为纵向蓄热室（早期焦炉）和横向蓄热室（现代焦炉）两类。横向分为以下几种：1111）蓄热室长向分成两半，与两分式立火道相对应，蓄热室的机侧一半与焦侧一半始终处于异向气流。2222）蓄热室的纵向分格或分组，可对应于各种火道结构的焦炉，蓄热室的分格或分组配合煤气和空气下喷或配合独立分配小烟道，可以实现对燃烧室立火道供热量的精确调节。324、按蓄热室的布置方式划分3）纵向分开的蓄热室，它对应于双联火道的复热式焦炉，且蓄热室的长向不分格。一个宽蓄热室分成两个窄蓄热室后，在用贫煤气加热焦炉时，每对上升气流的两个窄蓄热室中，一个用来预热贫煤气，另一个用来预热空气。用焦炉煤气加热时，这两个蓄热室都用来预热空气或排废气。335、按改善高向加热均匀性的措施划分按实现高向加热均匀性的方法不同，可分为四种类型。焦炉实现高向加热均匀的方法a-高低灯头；b-不同厚度炉墙；c-分段加热；d-废气循环34三、焦炉筑炉材料�焦炉的主体部位应用耐火材料砌筑常用耐火材料硅砖高铝砖黏土砖351、砌筑焦炉用耐火材料的基本要求�炭化室部位�高温导热性能；�高温荷重不变形的性能；�高温抗侵蚀性能；�炉头部位：抗温度急变性和较高的耐压强度。�蓄热室部位�隔墙：强度高；�格子砖：体积密度大，抗温度急变性能好；�小烟道：抗温度急变性能；362、耐火材料的基本性能耐火材料基本性能物理性能高温使用性能气孔率体积密度真比重耐压强度热膨胀性导热性耐火度荷重软化温度高温体积稳定性热稳定性抗渣性372、耐火材料的高温使用性能�耐火度�定义：耐火材料在高温下抵抗熔化的性能；�测定方法：采用与已知耐火度的标准锥进行对照试验；�耐火度的决定因素：耐火材料的矿物组成及分布。382、耐火材料的高温使用性能�荷重软化温度�定义：耐火材料在一定载荷下产生软化变形时的温度；�测定方法：固定尺寸圆柱体耐火制品在0.2MPa压力下程序升温；�荷重变形温度曲线。39�高温体积稳定性�定义：耐火材料在高温下长期使用时，体积发生不可逆变化的性能；式中△V————耐火材料高温体积稳定性；V0————耐火材料原体积；V1————耐火材料在高于使用温度100℃条件下加热一定时间，冷却后体积；�△VVVV0000为残余膨胀，△VVVV0000为残余收缩。2、耐火材料的高温使用性能40�热稳定性�定义：耐火材料承受温度急剧变化而不开裂、不损坏的能力及在使用中抵抗破碎的能力；�影响因素：耐火材料的热膨胀性能和导热性能，材质的弹性模量和组成结构。�测定方法：试样经受急冷急热的次数；2、耐火材料的高温使用性能41�抗渣性�定义：耐火材料在高温下抵抗熔渣、气态及固态物质侵蚀作用而不破坏的能力；�影响因素：本身化学成分和致密程度、工作温度、熔渣的化学成分和粘度。2、耐火材料的高温使用性能423、焦炉用砖�硅砖�定义：SiO2含量在93％以上的耐火砖；�硅砖特点：良好的抗酸性侵蚀能力，导热性能好，荷重软化温度高，一般在1620℃以上，仅比其耐火度低70～80℃，硅砖的导热性能随工作温度的升高而增大，没有残余收缩；�焦炉适用位置：炭化室、斜道和蓄热室；�高密度硅砖:气孔率在10～13％,密度高、气孔率低，因而导热性能及强度均较普通硅砖好。433、焦炉用砖�黏土砖�定义：Al2O3含量30～40％硅酸铝材料的黏土质耐火砖；�黏土砖特点：弱酸性，能抵抗酸性渣侵蚀。耐火度与硅砖接近，但荷重软化开始温度比耐火度要低得多，而且软化变形温度间隔很大。热稳定性能好，但导热性能和机械性能较硅砖差，加热到1000℃的总膨胀较小且均匀，但加热到1200℃时，出观残余收缩。�焦炉适用位置：温度较低且波动较大的部位：炉门、小烟道衬砖、炉顶、蓄热室封墙及格子砖等部位；443、焦炉用砖�高铝砖�定义：Al2O3含量大于48％的硅酸铝或氧化铝质的耐火材料；�高铝砖特点：高铝砖的耐火度及荷重软化温度比粘土砖好，抗渣性能也较佳，热稳定性能比粘土砖差，但比硅砖好。�焦炉适用位置：燃烧室炉头和炭化室铺底砖炉头部位。45四、焦炉设备3、炉门1、焦炉护炉设备2、保护板和炉门框4、焦炉煤气设备461、焦炉护炉设备焦炉护炉设备保护板纵拉条炉门框炉柱横拉条大小弹簧炉门471、焦炉护炉设备焦炉护炉设备装备简图1-横拉条；2-弹簧；3-炉门框；4-炉柱；5-保护板；6-炉门挂钩48炉柱、横拉条和弹簧装配示意图1—上部横拉条；2—上部大弹簧；3—下部横拉条；4—下部小弹簧；5—蓄热室保护板；6—上部小弹簧；7—炉柱；8—木垫；9—小横梁；10—小炉柱1、焦炉护炉设备491、焦炉护炉设备�护炉设备的作用�利用可调节的弹簧势能，连续不断地向砌体施加大小足够、分布合理的保护性压力，使砌体在自身膨胀和收缩以及外力作用下仍能保持完整、严密。�两端的抵抗墙以及炉顶的纵拉条来制约焦炉砌体的纵向伸长，由于这种保护性压力的制约，使焦炉烘炉时，砌体内预留的膨胀缝收缩直至密合，吸收砌体的膨胀。501、焦炉护炉设备�护炉设备的作用�焦炉砌体的横向不设膨胀缝，基础平台上设有滑动层，当砌体横向膨胀时，焦炉靠两侧的护炉设备施加保护压力，使得砌体在膨胀过程中保持完整、严密。横向保护作用是由炉柱、保护板以及上下横拉条提供，保护性压力大小靠横拉条两端弹簧进行调节。�除了上述保护性压力作用外，护炉设备对加强焦炉砌体的整体结构强度，防止在出焦过程中焦炉移动机械对焦炉产生的损坏起保护作用。512、保护板和炉门框�保护板和炉门框的作用�将保护性压力均匀合理地分布在砌体上，同时保证炉头砌体、保护板、炉门框和炉门刀边之间的密封。因此，要求其紧靠炉头且弯曲度不能过大。大保护板装配图 1—保护板；2—炉门框；3—固定炉门框螺栓；4—石棉绳523、炉门�炭化室的机焦侧是用炉门封闭的，通过摘、挂炉门可进行推焦和装煤生产操作，炉门的严密与否对防止冒烟、冒火和炉门框、炉柱的变形、失效有密切关系。敲打刀边示意图1————固定卡子；2————炉门筋；3————卡子长孔；4————刀边；5————石棉绳；6————炉门框；7————紧固螺栓534、焦炉煤气设备焦炉煤气设备加热煤气供入设备干馏煤气导出设备废气设备交换设备54焦炉加热煤气供入设备�焦炉加热煤气导入系统分类�单热式焦炉配备一套焦炉煤气供给管系；�复热式焦炉配备高炉煤气和焦炉煤气两套管系。�下喷式焦炉的焦炉煤气导入系统焦炉煤气地下室煤气预热器焦炉煤气主管支管横管下喷管主墙煤气道立火道55焦炉加热煤气供入设备JN型焦炉入炉煤气管系1-高炉煤气主管；2-焦炉煤气主管；3-煤气预热器；4-混合用焦炉煤气管；5-孔板；6-放散管；7-水封56焦炉加热煤气供入设备JN型焦炉入