炼焦工艺第二章.doc

1、第 1 页 （共 22 页）第二章炼焦炉及附属设备20、我国自行设计的焦炉系列有哪几种？我国自行设计的炉型很多，其中主要有：大容积焦炉、58 型焦炉、66 型焦炉、70 型焦炉、红旗三号焦炉和两分下喷式焦炉等，大、中、小各类型的焦炉均有定型设计，现分别简介如下：( 1 ）大容积焦炉：焦炉炉体为双联火道、废气循环、下喷、复热式。炭化室和蓄热室全部由硅砖砌成，炉头采用直缝砌筑。燃烧室第 l 、2 火道和31 、32 火道之间的隔墙取消了废气循环孔。边火道的断面比中间火道小，减少了炉头的热负荷，从而提高炉头的温度二循环孔和跨越孔尺寸都有所增大，以增加废气循环量，使高向加热均匀。在小烟道处采用了不同锥

2、度的扩散形算子砖，以便在上升气流时或在下降气流时气流合理分配。我国自行设计的大容积焦炉从炉体单元结构上和加热调节等方面基本上达到国外先进水平。主要参数：炭化室全长：15980mm ；有效长：15140mm 炭化室全高：55000mm ；有效高：5200mm 炭化室平均宽：450mm 锥度：70mm炭化室中心距：135Omm 炭化室有效容积：35.4m 3 加热水平：900mm 炉墙厚：l05mm 立火道中心距：48Omm 每个燃烧室火道个数：32 设计结焦时间：18h( 2 ) 58 型焦炉（目前有 58 I 型和 58型两种）：炉型为双联火道、废气循环、下喷、复热式。其定型设计的炉型有两种，

3、一种年产 60 万 t 焦炭，另一种年产 90 万 t 焦炭。主要参数：58I 型的炉组孔数有 265 孔和 265 孔两种。265 孔的 58 I 型焦炉的主要参数：炭化室全长：14080mm ，有效长：13350mm 炭化室全高：4300mm ，有效高：4000mm 炭化室平均宽：407mm 锥度：5Omm 炭化室中心距：1143mm 炭化室有效容积：21.6 m 3 加热水平：600mm 每个燃烧室立火道数：28 第 2 页 （共 22 页）设计结焦时间：15h 242 孔的 58 I 型焦炉与 265 孔的 58I 型焦炉不同的地方是：炭化室平均宽不是 407mm ，而是 450mm

4、。炭化室有效容积为 23.9 m3 ， 。其余的主要参数基本相同。58 型焦炉：定型设计的炉组孔数为 265 孔和 242 孔两种。265 孔 58 型焦炉的主要参数。炭化室全长：14080mm ；有效长：13350mm 炭化室全高：4300mm ，有效高：4000mm 炭化室平均宽：407mm 锥度：50mm炭化室中心距：1143mm 炭化室有效容积：21.6 m 3 加热水平：800mm 每个燃烧室火道数：28 设计结焦时间：15h 242 孔的 58型焦炉的大多数参数与此相同，不同的是：炭化室平均宽为 450mm ，炭化室的有效容积为 23.9 m3，设计结焦时间为 17h 。( 3 )

5、 66 型焦炉：66 型焦炉的炉型特点是两分火道、焦炉煤气侧入、单热式。燃烧室及斜道等部位采用硅砖砌筑，蓄热室及炉顶采用粘土砖砌筑。主要参数：炭化室全长：7170mm ；有效长：6470mm 炭化室全高：2520mm ；有效高：2320mm 炭化室平均宽：350mm 锥度：2Omm 炭化室有效容积：5.25 m 3设计结焦时间：12h 年产冶金焦：10 万 t ( 252 孔）( 4 ) 70 型焦炉：70 型焦炉炉型为两分火道、焦炉煤气侧入、单热式。焦炉用粘土砖砌筑，但也有在燃烧室部位采用硅砖砌筑的。主要参数：炭化室长：5850mm ；有效长： 5170mm 炭化室高：2380mm ；有效高

6、： 218Omm 炭化室平均宽：296mm 锥度：20mm 炭化室中心距：876mm 每个炭化室有效容积：3 . 34m 3 每个炭化室装煤量（干煤）: 2 . 5t 设计结焦时间：14h 第 3 页 （共 22 页）年产冶金焦：4 万 t ( 2 18 孔）( 5 ）红旗三号焦炉：炉型为两分火道：煤气侧入、纵蓄热室、单热式。炉体全部用粘土砖砌筑。主要参数：炭化室全长：5497mm ；有效长：4977mm 炭化室全高：2035mm ；有效高：1835mm 炭化室平均宽：296mm 锥度：20mm 炭化室中心距：876mm 炭化室有效容积：2 . 7m 3 设计结焦时间：14h 年产冶金焦：2

7、万 t ( 2 12 孔）( 6 ）两分下喷复热式焦炉：炉型为两分火道、焦炉煤气下喷、横蓄热室、复热式。主要参数：炭化室全长：11200mm ；有效长：l0520mm炭化室全高：2800mm ；有效高：2500mm 炭化室平均宽：420mm 锥度：40mm 炭化室中心距：1O00mm 炭化室有效容积：11.3m 3设计结焦时间：16h 21、炼焦炉炉体由哪几个主要部分构成？各部分的作用是什么？现代焦炉炉体主要由炉顶区、炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、小烟道、烟道、烟囱等单元结构构成（图 7 ） 。第 4 页 （共 22 页）图 7 近代水平室式炼焦炉的结构图1 炉顶区；2 炭化室；3 立火道；

8、4 斜道；5 格子砖；6 蓄热室 7小烟道；8 分烟道；9 箅子砖；1 0废气盘；11焦炉煤气管；12 高炉煤气管；13 下排管；14 上排管；15砖煤气道；16 燃烧室；17 装煤孔；18 炉门； 19 上升管；20 集气管( 1 ）炉顶区：在此部分内设有装煤孔，作为装入煤料用，并设有上升管孔，以导出炼焦时所产生的气态产物。此外，炉顶区有一定的厚度，以承载装煤车的荷重，并有防止散热的作用。( 2 ）炭化室：炭化室是煤料进行干馏的炉室。近代炼焦炉的炭化室大多数为水平室式结构。( 3 ）燃烧室：燃烧室位于炭化室的两侧，其中分成许多火道，加热煤气与空气在火道中混合燃烧，以供给炼焦时所需要的热量。(

9、 4 ）斜道区：在此部分内，有连通蓄热室和燃烧室斜焰道存在，所以称为斜道区。斜道口布置有调节砖，可通过调节斜道口截面积的大小来调节加热煤气量或空气量。对于煤气侧入的焦炉，砖煤气道设在斜道区内。( 5 ）蓄热室：在炭化室和燃烧室的下部，通过斜道与燃烧室相通，内部放有格子砖。蓄热室的作用是利用废气的热量来预热燃烧所需要的空气和高炉煤气。( 6 ）小烟道：小烟道位于蓄热室的下部，主要作用是通过箅子砖在上升气流时分配空气或高炉煤气，下降气流时集合并排出废气。箅子砖还起到支承格子砖的作用。( 7 ）烟道：烟道分机、焦侧分烟道和总烟道。其作用是汇集焦炉加热系统排出的废气，并引导废气到烟囱排走。第 5 页

10、（共 22 页）( 8 ）烟囱：烟囱通过烟道与焦炉加热系统相连。在浮力的作用下，烟囱产生足够的吸力，使焦炉加热系统内产生气体流动。22、为什么炭化室的焦侧比机侧宽？为了容易推出焦炭，炭化室设计有锥度，即焦侧比机侧宽些，一般的差值为 20mm70mm ，这个差值称为锥度。锥度的大小与炭化室的长度和装煤的方式有关（捣固装炉的炼焦炉无锥度） 。23、为什么燃烧室要分成许多立火道？燃烧室分成许多立火道的作用有两点：( 1 ）把燃烧室分成许多立火道，可迫使燃烧后的热气流沿燃烧室长度方向均匀分布，以达到对炭化室均匀加热的目的。( 2 ）把燃烧室分成许多“格” ，可以增加炉体的结构强度，并且因为增加了辐射传

11、热的面积，而有利于辐射传热。24、蓄热室为什么能回收热量？回收热量又有什么好处？图 8 格子砖的形状在蓄热室内放着许多层格子砖（图 8 ) ，这些格子砖起着传热和吸热的媒介作用。当加热炭化室后的废气流经蓄热室时，格子砖吸收废气的热量，使废气的温度降低；而当冷空气和冷高炉煤气通过蓄热室进入燃烧室立火道时，格子砖再把热量传给空气和高炉煤气，使空气和高炉煤气把热量又带回到燃烧室内。由于焦炉设有蓄热室，就可以把很大一部分热量回收回来，从而减少了加热煤气的消耗量，一般可使焦炉煤气的消耗量由占炼焦时煤气发生量的 80 降至 45 % 55 左右。并且，排往烟囱的废气的温度可以降到 400 以下，可以防止烟

12、囱因高温产生危险。还有，空气和高炉煤气预热后，可以提高煤气的燃烧温度，有利于燃烧室的传热，使量大而廉价的高炉煤气可以得到充分利用。25、什么是纵蓄热室和横蓄热室？位于焦炉组的纵轴方向的炭化室下面的蓄热室叫做纵蓄热室，在机侧、焦侧各设一个，供整个焦炉组内各炉室共用。纵蓄热室的缺点是：调节困难、散热面积大、局部检修时会影响全炉的生产。位于炭化室和燃烧室下方，与炭化室的长向平行的蓄热室叫做横蓄热室。第 6 页 （共 22 页）横蓄热室具有较多的优点：( 1 ）每个燃烧室可与蓄热室构成独立的加热系统，可以单独地调节进入每个燃烧室的空气量或高炉煤气量。( 2 ）可以停止个别炉室或儿个炉室进行检修。( 3

13、 ）蓄热室的算子砖可以保证各燃烧室煤气和空气沿长度方向均匀分配，并有较高的废热回收率。( 4 ）由于炭化室和蓄热室构成一个整体，加强了焦炉炉体的结构强度。同时，可设置适当的膨胀缝，适应耐火砖的正常膨胀。( 5 ）蓄热室端部表面积小，所以散热少。因此，在现代的大、中、小型焦炉内，绝大部分都采用横蓄热室。26、在现代大型焦炉内、采用哪些措施可以解决高向加热均匀性的问题？( 1 ）采用高低灯头的办法，改善炭化室高向加热均匀性：将燃烧室内相邻两个火道中加热煤气的出口设在距炭化室底不同的高度处，这样可使上、下加热情况稍有改善。此种方法的缺点是，由于火焰燃烧比较集中，使正对着燃烧火焰焦点处的炉墙容易产生局

14、部过热。( 2 ）分段燃烧法：此法的特点是使燃烧煤气用的空气在火道内的不同高度，按不同的比例分别导入立火道内。这样分段燃烧的结果，使燃烧火焰拉长，改善上下加热的均匀性。此种方法的缺点是使炉体结构复杂，焦炉结构强度降低。( 3 ）炭化室炉墙沿高向上采用不同厚度的炉砖砌筑：这种方法是使炭化室上部炉墙的厚度比下部炉墙薄一些。由于在炉砖内单位时间传递的热量与传热的路程成反比，即炉墙薄的地方，传热速率就快些；而炉墙厚的部分，传热速率则慢些。在焦炉内，立火道下部的温度比上部高，这样通过炭化室墙的上部和下部的厚度不同，来保证上下加热的均匀性。这种方法的缺点是，炉砖种类增多，结构复杂，焦炉炉体的结构强度也受到

15、影响。第 7 页 （共 22 页）图 9 改善高向加热均匀性的方法a 高低灯头法；b 改变炭化室墙上下厚度的方法；c 分段燃烧法；d 废气循环法( 4 ）废气循环法：即把立火道内燃烧的高温废气，在进入蓄热室之前部分地返回到煤气与空气燃烧的火道内。这部分废气起到冲淡煤气流中可燃成分浓度的作用，使燃烧的反应速度降低，并且由于气流速度增加，火焰便可以延长，这样，对改善高向加热的均匀性起到了很有效的作用。这种方法在近代炼焦炉结构中应用比较广泛。上述几种方法的原理见图 9 。除此以外，根据气体燃烧过程决定于煤气和空气混合过程的特性和速度的原理，可以想办法使煤气和空气缓慢混合，以相应地降低燃烧的速度。因此

16、，合理地配置立火道内煤气烧嘴、空气和高炉煤气斜道出口的相互位置是很有意义的。显然，如果使煤气流和空气流以平行的方式进入立火道，而且气体流动平稳，两种气体排出的速度相近的话，燃烧的火焰便可以延长，达到改善高向加热均匀性的目的。27、 58 型焦炉的气体流动途径是怎样的？如图 10 所示：当用焦炉煤气加热时，焦炉煤气来自焦炉煤气主管 24 、经加减旋塞 25 、交换旋塞 26 进人上排管 21 ，然后分配于各立砖煤气道 23 、进入立火道 3 的底部；另一方面，空气经废气盘 17 的风门进入小烟道 9 ，经蓄热室下部算子砖、格子砖、斜道 31 进入立火道（单数号或双数号）23 ；从烧嘴 6 与斜道

17、口 5 、7 喷出来的煤气和空气在立火道内燃烧，产生高温废气，废气沿火道上升（此时火道称为上升火道） ，经立火道隔墙 28 上的跨越孔 29 进入双号火道（设上升火道为单数号火道） ，废气沿火道下降（此时火道称为下降火道） ，大部分的废气经斜道、蓄热室、小烟道、废气盘进入分烟道 16 ，最后在烟囱 11 的作用下排往大气；而小部分的废气经过循第 8 页 （共 22 页）环孔 4 又转回到上升火道来，起冲淡煤气、拉长燃烧火焰的作用。当用高炉煤气加热时，高炉煤气从高炉煤气主管 20 、经高炉煤气加减旋塞 19 、交换旋塞 18 进入废气盘 17 ，然后进入小烟道 9 ，经蓄热室格子砖、斜道 31

18、到达立火道底部。以后的燃烧过程及废气排走的过程与焦炉煤气加热时相同。图 10 58 型焦炉气体流动途径1 炭化室，2 燃烧室；3 立火道；4 循环孔；5 斜道口；6 烧嘴；7 斜道口（与煤气蓄热室相连）; 8 蓄热室；9 小烟道；1 0废气盘交换拉链；11 烟囱；12 总烟道闸板，13 总烟道；14 分烟道闸板；15 废气盘风门；16 分烟道；17 废气盘；18 高炉煤气交换旋塞；19 高炉煤气加减旋塞；20 高炉煤气主管，21 上排管；22 下排管；23 立砖煤气道；24 焦炉煤气主管；25 焦炉煤气加减旋塞；26 焦炉煤气交换旋塞；27 焦炉煤气交换链条；28 立火道隔墙；29 跨越孔；3

19、0看火孔；31 斜道第 9 页 （共 22 页）28、66 型焦炉的气体流动途径是怎样的？图 11 66 型焦炉的气体流动途径1 一废气盘；2 一小烟道；3 一蓄热室；4 一焦炉煤气主管；5 一砖煤气道；6 一立火道；7 一水平集合焰道；8 一分烟道；9 一总烟道；10 一烟囱如图 11 所示：焦炉煤气由焦炉一侧的焦炉煤气主管 4 经水平砖煤气道5 ，通过各直立煤气道和可更换的烧嘴，进入同侧所有的立火道 6 。空气由该侧的所有废气盘，经小烟道 2 进入蓄热室 3 , 被预热后经斜道进人立火道与煤气混合燃烧。燃烧后产生的废气在燃烧室顶部的水平集合焰道 7 汇合，再从另一侧所有立火道下降，由斜道进

20、入蓄热室。废气将热量传给格子砖后，经小烟道、废气盘，进入分烟道 8 、总烟道 9 ，并由烟囱 10 排入大气。隔30min 换向一次，气流方向与上述相反。第 10 页 （共 22 页）29、红旗三号焦炉的气体流动途径是怎样的？图 12 红旗三号焦炉气体流动途径l 一炭化室；2 一燃烧室；3 一纵长蓄热室；4 一集合烟道；5 一小烟道；6 一弯道（示意）, 7 一加煤孔，8 一上升管孔；9 一看火孔 红旗三号焦炉的气体流动途径如图 12 所示：当一侧上升气流时，空气由该侧总换向盘处的空气口进入纵蓄热室，预热后由另一端经弯道 6 转入该侧的集合烟道 4 ，由此分配到同侧的各小烟道 5 ，再经斜道进入各立火道。焦炉煤气由同侧的煤气主管经砖煤气道进入各立火道。与空气混合燃烧。燃烧后产生的废气汇合于水平集合焰道，从另一侧立火道下降，经斜道、小烟道、集合烟道、纵蓄热室，通过总换向盘，由总烟道至烟囱排出。30、二分式焦炉和双联火道结构的焦炉有何优缺点？图 13 二分式焦炉的燃烧室二分式焦炉燃烧室立火道的联结方式是：燃烧室所有的立火道分成两组（图 13 ） 。在一个换向周期内，加热煤气和空气由立火道底部进入燃烧室一