焦炉的加热管理与热工评定课件.ppt

1、本章内容本章内容:第一节第一节 焦炉的加热管理焦炉的加热管理第二节第二节 焦炉的加热调节焦炉的加热调节第三节第三节 焦炉加热的自动优化控制焦炉加热的自动优化控制第四节第四节 焦炉热工评定焦炉热工评定安排安排:3:3学时学时第一节第一节 焦炉的加热管理焦炉的加热管理一、焦炉燃烧室的温度变化特征一、焦炉燃烧室的温度变化特征1 1、结焦期间火道温度的变化、结焦期间火道温度的变化 2 2、换向期间火道温度的变化、换向期间火道温度的变化 二、焦炉加热管理的内容与要求二、焦炉加热管理的内容与要求1 1、加热制度、加热制度 加热制度加热制度在调火工作中需要经常测量和调节的温度制度在调火工作中需要经常测量和调

2、节的温度制度和压力制度。和压力制度。2 2、全炉和机、焦侧煤气流量、全炉和机、焦侧煤气流量（1 1）全炉：）全炉：，m m3 3/h/h（2 2）焦、机侧煤气流量分配比：）焦、机侧煤气流量分配比：低相干QqBNV10000校正：校正：TPKKKVV00校8.1)(05.1机焦机焦机焦机焦机焦机焦机焦机焦SSLLSSLLBBqqQQVV(校正后的表流量校正后的表流量)式中：式中：V V煤气流量煤气流量 Q Q所需热量所需热量 B B装煤量装煤量 q q炼焦耗热量炼焦耗热量 L L长度长度 S S平均宽平均宽 周围时间周围时间 3 3、温度制度、温度制度（1 1）标准温度）标准温度 机、焦侧测温火

3、道平均温度的控制值机、焦侧测温火道平均温度的控制值。表表9-4 9-4 焦炉标准火道温度与结焦时间的关系焦炉标准火道温度与结焦时间的关系炭化室宽炭化室宽450mm炭化室宽炭化室宽407mm结焦时间结焦时间/h标准温度标准温度结焦时间结焦时间/h标准温度标准温度机侧机侧/焦侧焦侧/机侧机侧/焦侧焦侧/151330135013801400141310133013601380161300132013501370151290130013401360181270129012901300161260128012901300（2 2）直行温度）直行温度 全炉各燃烧室测温火道的温度称为直行温度全炉各燃烧室测温

4、火道的温度称为直行温度。考核指标：考核指标：安定系数安定系数：均匀系数均匀系数：MAMAMK2)()(焦机均式中：式中：M M焦炉燃烧室数；焦炉燃烧室数；A A机机、A A焦焦机、焦侧测温火道与该侧平均温度相比，超机、焦侧测温火道与该侧平均温度相比，超 过过2020（边炉（边炉30 30）的火道数。）的火道数。NAANK2)(2焦机安式中：式中：N N考核期间（如一昼夜）直行温度的测量次数；考核期间（如一昼夜）直行温度的测量次数；A A机机、A A焦焦全炉机、焦侧直行温度与加热制度规定的该全炉机、焦侧直行温度与加热制度规定的该 侧标准温度相差超过侧标准温度相差超过77的测量次数。的测量次数。（

5、3 3）横排（墙）温度）横排（墙）温度 燃烧室横向各火道的温度称为横排温度燃烧室横向各火道的温度称为横排温度 考核：考核：考核火道数不合格火道数考核火道数横排温度均匀系数实测火道温度与标准线相差超过实测火道温度与标准线相差超过2020的火道为不合格火道。的火道为不合格火道。标准线标准线焦侧标准火道焦侧标准火道机侧标准火道机侧标准火道（4 4）焦饼中心温度）焦饼中心温度 推焦前推焦前30min的焦饼中心的温度。的焦饼中心的温度。考核指标：考核指标：平均温度：平均温度：100010005050。上下温差：用焦炉煤气加热上下温差：用焦炉煤气加热t120 t120 用高炉煤气加热用高炉煤气加热100

6、100 测定方法：插管法（传统）测定方法：插管法（传统）（5 5）其它温度）其它温度 炉头温度：炉头温度：1100,1100,不低于同侧标准温度不低于同侧标准温度150 150 蓄热室顶部空间温度：硅砖蓄热室蓄热室顶部空间温度：硅砖蓄热室 13201320 粘土砖蓄热室粘土砖蓄热室 11001100 小烟道温度：小烟道温度：450450，250250 炉顶空间温度：炉顶空间温度：850850 烟道温度：烟道温度：200 200 300 300 4 4、压力制度、压力制度（1 1）压力制度的确定原则）压力制度的确定原则 1 1）炭化系统（集气管）压力）炭化系统（集气管）压力：以结焦末期正对吸气管

7、炭化室底：以结焦末期正对吸气管炭化室底部的压力不小于部的压力不小于5Pa5Pa为原则确定集气管的压力，以确保炭化室的压力为原则确定集气管的压力，以确保炭化室的压力始终高于外界大气的压力。始终高于外界大气的压力。2 2）燃烧系统压力：）燃烧系统压力：以下降气流看火孔的压力为以下降气流看火孔的压力为0 0为原则来确定为原则来确定燃烧系统的压力，并以蓄热室顶部的压力为控制指标。以确保燃烧燃烧系统的压力，并以蓄热室顶部的压力为控制指标。以确保燃烧系统的压力始终低于同一标高炭化室的压力。系统的压力始终低于同一标高炭化室的压力。3 3）煤气主管压力：）煤气主管压力：足以克服从煤气主管至炉体所有管件的阻力足

8、以克服从煤气主管至炉体所有管件的阻力。4 4）烟道吸力：）烟道吸力：足以克服燃烧系统的阻力和下降段的浮力。足以克服燃烧系统的阻力和下降段的浮力。(2)(2)压力的测量压力的测量需测量和控制的压力包括：需测量和控制的压力包括：蓄热室顶部吸力蓄热室顶部吸力 炭化室底部压力炭化室底部压力 蓄热室阻力蓄热室阻力 看火孔压力看火孔压力 横管压力横管压力 五点压力五点压力 蓄热室顶部吸力的测定：蓄热室顶部吸力的测定：各蓄热室顶的吸力值与标准蓄热室的相比：各蓄热室顶的吸力值与标准蓄热室的相比：上升气流时上升气流时2Pa2Pa下降气流时下降气流时3Pa3Pa 1t1t第四节第四节 焦炉热工评定焦炉热工评定 意

9、义：意义：炭化室的物料平衡炭化室的物料平衡 投入产出关系投入产出关系 设备负荷设备负荷 焦炉的热量平衡焦炉的热量平衡 热量的分配热量的分配 炼焦耗热量炼焦耗热量 焦炉的热效率和热工效率焦炉的热效率和热工效率 降低炼焦能耗的途径降低炼焦能耗的途径一、炼焦热与炼焦耗热量一、炼焦热与炼焦耗热量 炼焦热炼焦热指将指将1kg1kg煤从室温转化为焦炉推出温度下煤从室温转化为焦炉推出温度下的焦炭、煤气和化学产品所需的理论热量。的焦炭、煤气和化学产品所需的理论热量。炼焦耗热量炼焦耗热量指将指将1kg1kg煤在工业焦炉中炼成焦炭所煤在工业焦炉中炼成焦炭所需供给焦炉的热量。需供给焦炉的热量。二者关系二者关系：炼焦

10、耗热量：炼焦耗热量=炼焦热炼焦热+焦炉散热焦炉散热+废气热焓废气热焓 在热工评定中炼焦热就是有效热。在热工评定中炼焦热就是有效热。1 1、结焦过程的炼焦热和反应热、结焦过程的炼焦热和反应热 （1 1）炼焦热和反应热的测量）炼焦热和反应热的测量 1)1)炼焦热可以用带回收装置的电热试验焦炉测定，并按下式计算：炼焦热可以用带回收装置的电热试验焦炉测定，并按下式计算：q=Q q=Q1 1-(Q-(Q损损+Q+Q2 2）/M/M，KJ/KgKJ/Kg式中：式中：Q Q1 1 由实验过程所耗总电功率换算得到的热量，由实验过程所耗总电功率换算得到的热量，kJkJ；Q Q损损试验焦炉表面热损失，试验焦炉表面

11、热损失，kJ/h;kJ/h;试验时间，试验时间，h h Q Q2 2干馏瓶和炉盖的热容量，干馏瓶和炉盖的热容量，kJkJ M M试验用煤量，试验用煤量，kgkg2)2)反应热按下式计算：反应热按下式计算：式中：式中：Q Qr r 反应热，反应热，kJ/kgkJ/kg；H Hk k焦炭的热焓，焦炭的热焓，kJ;kJ;H Hc c所排出煤气和化学产品所带热焓，所排出煤气和化学产品所带热焓，kJkJ qMHHQckr Q Qr r0 0，为放热反应，为放热反应 Q Qr r0 0，为吸热反应，为吸热反应1 1、结焦过程的炼焦热和反应热、结焦过程的炼焦热和反应热 （2 2）炼焦热的计算）炼焦热的计算日

12、本：日本：郭树才：郭树才：)(4202ttSacqc)()(51.00215.02ttacqc式中：式中：c 煤的有效比热容，煤的有效比热容，kJ/kgkJ/kg a a煤的热扩散率，煤的热扩散率，m m2 2/h/h 结焦时间，结焦时间，h h S,S,炭化室宽度，半宽，炭化室宽度，半宽，m m t tc c,t,t0 0火道和装炉煤温度，火道和装炉煤温度，2 2、影响炼焦热的因素、影响炼焦热的因素 （1 1）煤种对炼焦热的影响）煤种对炼焦热的影响如图表所示如图表所示（2 2）装炉煤工艺因素对炼焦热的影响）装炉煤工艺因素对炼焦热的影响 1 1）水分）水分 如图所示如图所示 2 2）细度）细度

13、 堆密度为堆密度为800kg/m800kg/m3 3时，如下表所示时，如下表所示3 3）堆密度）堆密度 水分水分7%7%时，见表时，见表 4 4）预热温度）预热温度 当堆密度当堆密度780kg/m780kg/m3 3、细度、细度90%90%、水分、水分7%7%时时3 3、炼焦耗热量、炼焦耗热量 （1 1）表达方式）表达方式1 1）湿煤耗热量：将湿煤耗热量：将1kg1kg湿煤在炼焦炉中炼成焦炭所需供给焦炉的热湿煤在炼焦炉中炼成焦炭所需供给焦炉的热 量，量，kJ/kgkJ/kg湿煤。即湿煤。即 式中：式中：V V0 0标准状态下加热煤气耗量，标准状态下加热煤气耗量，m m3 3/h;/h;G G湿

14、湿焦炉的湿煤装入量，焦炉的湿煤装入量，kg/hkg/h。Q Q低低加热煤气的低热值，加热煤气的低热值，Kj/mKj/m3 3。湿煤湿低湿kg，kJGVQq/02 2）相当耗热量：将相当耗热量：将1kg1kg干煤所对应的湿煤在炼焦炉中炼成焦炭所需供干煤所对应的湿煤在炼焦炉中炼成焦炭所需供 给焦炉的热量，给焦炉的热量，kJ/kgkJ/kg干煤。即干煤。即 式中：式中：V V0 0标准状态下加热煤气耗量，标准状态下加热煤气耗量，m m3 3/h;/h;G G干干焦炉的干煤装入量，焦炉的干煤装入量，kg/hkg/h。干煤干低相kgkJGVQq/,0 3 3）干煤耗热量：）干煤耗热量：将将1kg1kg绝

15、干煤在炼焦炉中炼成焦炭所需供绝干煤在炼焦炉中炼成焦炭所需供 给焦炉的热量，给焦炉的热量，kJ/kgkJ/kg干煤。干煤。不包括煤中水分的蒸发和加热所消耗的热量。不包括煤中水分的蒸发和加热所消耗的热量。用用 q q干干来表示。来表示。干煤干水低干kg，kJGQQVq/0式中：式中：Q Q水水入炉煤水分带出焦炉的热量，入炉煤水分带出焦炉的热量，kJ/hkJ/h 4 4）三者之间的关系）三者之间的关系 设入炉煤水分为设入炉煤水分为M M，%则：则：100100MGG湿干代入代入q q相相得：得：干煤湿湿低相kg，kJMqMGQVq/10010010010001kg1kg水从炭化室带出的热量：水从炭化

16、室带出的热量：水：0汽：0汽：60025002.01600一般来说：焦炉热工效率为一般来说：焦炉热工效率为72.5%72.5%则：则：q q水水=(2500+2.01600)/0.725=5100kJ/kg水水 Q水水=q水水G水水=q水水G湿湿M/100=51G湿湿M1001005110010051100100000MMqMGMGQVMGQQVGQQVq湿湿低湿水低干水低干湿得：得：Mqq100100湿相10010051MMqq湿干MMqq1005100干相5 5）不同水分基准时炼焦耗热量的换算）不同水分基准时炼焦耗热量的换算 为了便于比较，通常都是将炼焦耗热量换算成为了便于比较，通常都是将

17、炼焦耗热量换算成 M=7%的数值：的数值：焦炉煤气：焦炉煤气：q湿、换湿、换=q湿湿 29（M-7）q相、换相、换=q相相 58（M-7）高炉煤气：高炉煤气：q湿、换湿、换=q湿湿 34（M-7）q相、换相、换=q相相 68（M-7）（2 2）生产焦炉炼焦耗热量计算）生产焦炉炼焦耗热量计算式中式中:炭化室周转时间，炭化室周转时间，h h V V0 0 煤气流量表读数，煤气流量表读数，m m3 3/h/h Q Q低低加热煤气低热值，加热煤气低热值，kJ/mkJ/m3 3 G G干干一个炭化室平均装干煤量，一个炭化室平均装干煤量，kgkg n n一座焦炉的炭化室数；一座焦炉的炭化室数；K K、K

18、KT T、K KP P、K K换换分别为密度、温度、压力、换向的校正系数分别为密度、温度、压力、换向的校正系数。换干低相KKKKnGQVqPT06060,)804.0)()804.0)(00mKTTKPPKffffKTP换6060,)804.0)()804.0)(00mKTTKPPKffffKTP换式中式中:0 0标准状态下煤气的密度，标准状态下煤气的密度，kg/mkg/m3 3;f f 煤气中水汽含量，煤气中水汽含量，kg/mkg/m3 3;P P 煤气绝对压力，煤气绝对压力，Pa;Pa;T T 煤气绝对温度，煤气绝对温度，K K；m m 1 1小时内换向次数；小时内换向次数；每次换向焦炉不

19、进气的时间，每次换向焦炉不进气的时间，minmin。V V实实0 0=V=V表表0 0K KK KT TK KP PK K换换 二、焦炉的物料平衡和热平衡二、焦炉的物料平衡和热平衡 1 1、焦炉物料平衡、焦炉物料平衡入入 方方出出 方方序序 号号项项 目目kg%序号序号项项 目目kg占干煤占干煤%1干煤干煤885.088.51焦炭焦炭696.079.12水分水分115.011.52焦油焦油30.03.43氨氨1.70.24粗苯粗苯9.01.05煤气煤气125.314.66化合水化合水15.01.77配煤水配煤水115.08误差误差10.01.0总计总计1000.0100.0总计总计1000.0

20、100.0表表9-12 9-12 焦炉炭化室物料平衡表（实例）焦炉炭化室物料平衡表（实例）2 2、焦炉热量平衡、焦炉热量平衡表表9-14 9-14 焦炉热平衡实例（焦炉煤气加热）焦炉热平衡实例（焦炉煤气加热）入入 方方出出 方方序号序号项项 目目kJ/kg%序号序号项项 目目kJ/kg%Q1加热煤气物理热加热煤气物理热97000.30Q1焦炭显热焦炭显热119275437.15Q2燃烧用空气物理热燃烧用空气物理热552121.72Q2出炉煤气显热出炉煤气显热43510413.55Q3装炉煤物理热装炉煤物理热390721.22Q3水汽显、潜热水汽显、潜热54953017.12Q4加热煤气燃烧热加

21、热煤气燃烧热284811288.72Q4焦油显、潜热焦油显、潜热902012.81Q5漏入粗煤气燃烧热漏入粗煤气燃烧热2581638.04Q5粗苯显、潜热粗苯显、潜热217190.68Q6氨显热氨显热51490.16Q7废气热量废气热量55560817.31Q8气封炉门煤气热气封炉门煤气热534261.66Q9表面散热表面散热2731368.51Q10误差误差336321.05总计总计3210259100.0总计总计1000.0100.0三、焦炉热效率和热工效率三、焦炉热效率和热工效率 1 1、焦炉热工效率、焦炉热工效率2 2、焦炉热效率、焦炉热效率 为衡量热量的可利用率，可用焦炉热效率为衡量

22、热量的可利用率，可用焦炉热效率 热热：一般大型焦炉的一般大型焦炉的 热工热工=70%75%=70%75%，热热=79%85%=79%85%由表由表9-149-14的数据可得：的数据可得：热工热工=71.47%=71.47%，热热=82.69%=82.69%热平衡表中热平衡表中Q Q1 1 Q Q6 6项的总和即炼焦热，也称为有效热项的总和即炼焦热，也称为有效热Q Q效效，它占，它占总供热量总供热量Q Q总总的百分数称为焦炉的热工效率的百分数称为焦炉的热工效率热工：热工：%100总效热工QQ%100总废总热QQQ式中：式中：Q Q废废随废气带走的显热和不完全燃烧热，即热平衡表中的随废气带走的显热

23、和不完全燃烧热，即热平衡表中的Q Q7 7项。项。3 3、窑炉统一热效率、窑炉统一热效率 为比较各种热工炉窑的热利用效率，还采用炉窑统一热效率为比较各种热工炉窑的热利用效率，还采用炉窑统一热效率炉热炉热：%100物料带入热物料带入热总效炉热QQ对于表对于表9-149-14中的数据可得中的数据可得炉热炉热：%52.70%100)22.172.130.0(100)22.172.130.0(41.71%100物料带入热物料带入热总效炉热QQ四、降低炼焦耗热量、提高热工效率的途径四、降低炼焦耗热量、提高热工效率的途径 1 1、装炉煤的性质、装炉煤的性质 由于焦煤和肥煤的炼焦热较低，气煤和瘦煤的炼焦热较

24、高，因此由于焦煤和肥煤的炼焦热较低，气煤和瘦煤的炼焦热较高，因此不同配煤比的入炉煤其炼焦耗热量有所不同。在相同的结焦时间和不同配煤比的入炉煤其炼焦耗热量有所不同。在相同的结焦时间和加热制度下，炼焦耗热量随入炉煤挥发分的增加而增大，尤其是当加热制度下，炼焦耗热量随入炉煤挥发分的增加而增大，尤其是当气煤的配比超过气煤的配比超过30%30%时尤为明显。对于水分相同的配合煤，当气煤时尤为明显。对于水分相同的配合煤，当气煤从从10%10%增加到增加到30%30%时，炼焦热增加时，炼焦热增加40kJ/kg40kJ/kg，炼焦耗热量增加约，炼焦耗热量增加约54kJ/kg 54kJ/kg。2 2、配煤水分、配

25、煤水分 水的蒸发和升温随荒煤气逸出炉外，要消耗大量热量。水的蒸发和升温随荒煤气逸出炉外，要消耗大量热量。当装炉干当装炉干煤量不变时入炉煤水分每增加煤量不变时入炉煤水分每增加1%1%，炼焦耗热量增加，炼焦耗热量增加51-54J/kg51-54J/kg干煤。干煤。3 3、焦饼最终温度、焦饼最终温度 红焦带出的显热约占供给焦炉热量的红焦带出的显热约占供给焦炉热量的353540%40%。计算表明，如。计算表明，如果焦饼温度降低果焦饼温度降低5050可少带出显热可少带出显热50kj/kg50kj/kg煤，再考虑到热效率等因煤，再考虑到热效率等因素，炼焦耗热量可降低素，炼焦耗热量可降低757584kj/k

26、g84kj/kg煤。煤。4 4、结焦时间、结焦时间 生产经验表明，设计的结焦时间时炼焦耗热量最低，延长、缩生产经验表明，设计的结焦时间时炼焦耗热量最低，延长、缩短结焦炼焦耗热量均会增加。缩短结焦时间，标准温度提高，废气短结焦炼焦耗热量均会增加。缩短结焦时间，标准温度提高，废气温度高，废气带出的显热多；延长结焦时间，炉体散热量增加。温度高，废气带出的显热多；延长结焦时间，炉体散热量增加。5 5、加热煤气种类、加热煤气种类 贫煤气的热值低、废气量大，废气带出的显热多，炼焦耗热量贫煤气的热值低、废气量大，废气带出的显热多，炼焦耗热量增加。对于增加。对于JN43JN43焦炉，用高炉煤气加热时比用焦炉煤

27、气加热炼焦耗焦炉，用高炉煤气加热时比用焦炉煤气加热炼焦耗热量要高热量要高210210340kj/kg340kj/kg煤。煤。（6 6）废气温度）废气温度 废气带出的显热约占焦炉加热热量的废气带出的显热约占焦炉加热热量的151520%20%。废气温度每降低。废气温度每降低2525，炼焦耗热量就会降低，炼焦耗热量就会降低25kJ/kg25kJ/kg煤。煤。（7 7）加热煤气的燃烧制度）加热煤气的燃烧制度 不完全燃烧和空气系数较大都会显著提高炼焦耗热量。不完全燃烧和空气系数较大都会显著提高炼焦耗热量。当废气中有当废气中有0.5%0.5%的的COCO，相当于，相当于2%2%的焦炉煤气或的焦炉煤气或3

28、33.5%3.5%的高炉的高炉煤气损失掉，炼焦耗热量增加煤气损失掉，炼焦耗热量增加606065kJ/kg65kJ/kg煤。煤。空气过剩系数空气过剩系数每提高每提高0.1:0.1:用焦炉煤气加热时，炼焦耗热量增加用焦炉煤气加热时，炼焦耗热量增加333338kJ/kg38kJ/kg煤。煤。用高炉煤气加热时，炼焦耗热量增加约用高炉煤气加热时，炼焦耗热量增加约21kJ/kj21kJ/kj煤。煤。（8 8）热损失）热损失 焦炉的炉体散热约占供给焦炉热量的焦炉的炉体散热约占供给焦炉热量的10%10%。加强隔热，降低炉。加强隔热，降低炉体散热可有效地降低炼焦耗热量。体散热可有效地降低炼焦耗热量。谢谢 谢谢 大大 家家 !Thank you for your attention!