1、第四章第四章炼焦炉炼焦炉第一节第一节 炉体构造炉体构造第二节第二节 炉型特性炉型特性第三节第三节 炉型举例炉型举例第四节第四节 焦炉结构的发展方向焦炉结构的发展方向炼焦炉炼焦炉第一节第一节 炉体构造炉体构造 一、炼焦炉的发展阶段及现代焦炉的基本要求一、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，即过四个阶段，即成堆干馏成堆干馏（土法炼焦）、倒焰式焦炉、废（土法炼焦）、倒焰式焦炉、废热式焦炉和现代的蓄热式焦炉。热式焦炉和现代的蓄热式焦炉。我国早在明代就出现了用简单的方法生产焦炭的工艺，我国早在明代就
2、出现了用简单的方法生产焦炭的工艺，它类似于堆式炼制木炭，将煤置于地上或地下的窑中，依它类似于堆式炼制木炭，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。土法炼焦成焦率低，制焦炭，称为成堆干馏或土法炼焦。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。环境污染，综合利用差。炼焦炉炼焦炉 焦炉的发展趋势应满足下列要求：焦炉的发展趋势应满足下列要求：（1 1）生产优质产品生产优质产品 为此焦炉应加
3、热均匀，焦饼长向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。损失。（2 2）生产能力大，劳动生产率和设备利用率高生产能力大，劳动生产率和设备利用率高。为了。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。高炉温，促使炼焦速度的提高。（3 3）加热系统阻力小，热工效率高，能耗低。加热系统阻力小，热工效率高，能耗低。（4 4）炉体坚固、严密、衰老慢、炉龄长。炉体坚固、严密、衰老慢、炉龄长。（5 5）劳动条件好，调节控制方便，环
4、境污染少劳动条件好，调节控制方便，环境污染少。炼焦炉炼焦炉 二、现代焦炉炉体各主要部位二、现代焦炉炉体各主要部位 现代焦炉虽有多种炉型，但无非是因现代焦炉虽有多种炉型，但无非是因火道结构火道结构、加热煤加热煤气种类气种类及其及其入炉方式入炉方式、蓄热室结构蓄热室结构及及装煤方式装煤方式的不同而进行的不同而进行的有效排列组合。焦炉结构的变化与发展，主要是为了更好的有效排列组合。焦炉结构的变化与发展，主要是为了更好的解决焦饼高向与长向的加热均匀性，节能降耗，降低投资的解决焦饼高向与长向的加热均匀性，节能降耗，降低投资及成本，提高经济效益。为了保证焦炭、煤气的质量及产量，及成本，提高经济效益。为了保
5、证焦炭、煤气的质量及产量，不仅需要有合适的不仅需要有合适的煤配比煤配比，而且要有良好的外部条件，合理，而且要有良好的外部条件，合理的焦炉结构就是用来保证外部条件的手段。的焦炉结构就是用来保证外部条件的手段。现代焦炉炉体最上部是现代焦炉炉体最上部是炉顶炉顶，炉顶之下为相间配置的，炉顶之下为相间配置的燃燃烧室烧室和和炭化室炭化室，炉体下部有，炉体下部有蓄热室蓄热室和连接蓄热室与燃烧室的和连接蓄热室与燃烧室的斜道区斜道区，每个蓄热室下部的小烟道通过废气开闭器与烟道相，每个蓄热室下部的小烟道通过废气开闭器与烟道相联。烟道设在焦炉基础内或基础两侧，烟道末端通向烟囱，联。烟道设在焦炉基础内或基础两侧，烟道
6、末端通向烟囱，故也称焦炉由三室两区组成，即故也称焦炉由三室两区组成，即炭化室、燃烧室、蓄热室、炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶区和基础部分斜道区、炉顶区和基础部分。炼焦炉炼焦炉图4 1 焦炉炉体结构模型图 炼焦炉炼焦炉 1 1炭化室炭化室 炭化室是接受煤料，并对其隔绝空气进行干馏的炉室。炭化室是接受煤料，并对其隔绝空气进行干馏的炉室。一般由硅质耐火材料砌筑而成。炭化室位于两侧燃烧室之间，一般由硅质耐火材料砌筑而成。炭化室位于两侧燃烧室之间，顶部有顶部有3 34 4个加煤孔，并有个加煤孔，并有1 12 2个导出干馏煤气的上升管。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
7、炉靠推焦车一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侧称为机侧机侧，另一侧称为，另一侧称为焦侧焦侧。顶装煤的焦炉，为顺利推焦，炭化室的水平呈梯形，焦侧宽顶装煤的焦炉，为顺利推焦，炭化室的水平呈梯形，焦侧宽度大于机侧，两侧宽度之差称度大于机侧，两侧宽度之差称锥度锥度，一般焦侧比机侧宽，一般焦侧比机侧宽20207070mmmm，炭化室愈长，此值愈大，大多数情况下为炭化室愈长，此值愈大，大多数情况下为5050mmmm。捣固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。炭化室宽度一般在或很小。炭化室宽度一般在400
8、400550550mmmm之间，宽度减小，结之间，宽度减小，结焦时间能大大缩短，但是一般不小于焦时间能大大缩短，但是一般不小于350350mmmm。炼焦炉炼焦炉因宽度因宽度太窄太窄会使推焦困难，操作次数频繁和耐火材料用会使推焦困难，操作次数频繁和耐火材料用量增加。量增加。炭化室长度为炭化室长度为13131616m m，从推焦机械性能来看，该长从推焦机械性能来看，该长度已接近最大限度。度已接近最大限度。炭化室高度一般为炭化室高度一般为4 46 6m m（国外可达国外可达8 8m m或或以上），增加高度可以增加生产能力，但受高度方向加热均以上），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
9、制。增大炭化室的容积是提高焦炉生产能力的主要匀性的限制。增大炭化室的容积是提高焦炉生产能力的主要措施之一，一般大型焦炉的炭化室有效容积为措施之一，一般大型焦炉的炭化室有效容积为21214040m m3 3，我我国国5.55.5m m高的大型焦炉为高的大型焦炉为35.435.4m m3 3，6m6m高的大型焦炉为高的大型焦炉为38.538.5m m3 3。国国外近年来的大型焦炉的有效容积已达外近年来的大型焦炉的有效容积已达50508080m m3 3。炭化室尺寸炭化室尺寸的确定，通常受到多种因素的影响。下面分别叙述有关的影的确定，通常受到多种因素的影响。下面分别叙述有关的影响因素。响因素。炼焦炉
10、炼焦炉（1 1）炭化室的宽度）炭化室的宽度 炭化室的宽度对焦炉的生产能力与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。如表速度降低，结焦时间大为延长。如表4-14-1所示（火道温度按所示（火道温度按1300130013501350）。因此宽度不宜过大，否则反而降低了生）。因此宽度不宜过大，否则反而降低了生产能力。宽度减小，结焦时间大为缩短，但不应太窄，否产能力。宽度减小，结焦时间大为
11、缩短，但不应太窄，否则推焦杆强度降低，推焦困难。且结焦时间缩短后，操作则推焦杆强度降低，推焦困难。且结焦时间缩短后，操作次数增加，按生产每吨焦炭计，所需操作时间增多，增加次数增加，按生产每吨焦炭计，所需操作时间增多，增加污染，耐火砖用量也相应增加，从而降低了生产能力。污染，耐火砖用量也相应增加，从而降低了生产能力。炼焦炉炼焦炉 表4-1 炭化室宽度与结焦速度的关系炭化室平均宽度/mm500450407350300结 焦 时 间/h22181612.510结 焦 速 度/(mm/h)2.272.52.552.83.0炼焦炉炼焦炉 此外，炭化室宽度对煤料的此外，炭化室宽度对煤料的炼焦速度炼焦速度、
12、膨胀压力膨胀压力及及焦焦炭的平均块度炭的平均块度等因素均有影响，具体表现为：等因素均有影响，具体表现为：干馏过程的传热，是炭化室两侧的燃烧室通过炉墙，干馏过程的传热，是炭化室两侧的燃烧室通过炉墙，向炭化室中心的单向不稳定传热。由于煤料的导热系数远向炭化室中心的单向不稳定传热。由于煤料的导热系数远低于硅砖，即干馏过程中传热的热阻主要来自煤料。当装低于硅砖，即干馏过程中传热的热阻主要来自煤料。当装炉煤水分、挥发分、堆密度保持不变时，炉煤水分、挥发分、堆密度保持不变时，炭化室越窄，炼炭化室越窄，炼焦速度就越快。焦速度就越快。炼焦炉炼焦炉 高温干馏过程中煤料给予炭化室炉墙的膨胀压力，起高温干馏过程中煤
13、料给予炭化室炉墙的膨胀压力，起因于胶质体层内的煤气压力，其值大小因装炉煤料性质、颗因于胶质体层内的煤气压力，其值大小因装炉煤料性质、颗粒组成、堆密度以及燃烧室温度不同而异，也与炭化室宽度粒组成、堆密度以及燃烧室温度不同而异，也与炭化室宽度有关。有关。由于炭化室越宽，干馏速度越慢，所以胶质体层内煤气由于炭化室越宽，干馏速度越慢，所以胶质体层内煤气压力就越低压力就越低。因此，同一煤料在不同炭化室内干馏时，炉墙。因此，同一煤料在不同炭化室内干馏时，炉墙实际承受的负荷是随着炭化室宽度增加而略有减小。如图实际承受的负荷是随着炭化室宽度增加而略有减小。如图4-4-2 2所示。所示。炭化室膨胀压力危险值约炭
14、化室膨胀压力危险值约1515kPakPa左右，故允许承受的极左右，故允许承受的极限负荷约限负荷约7 71010kPakPa。因此当装炉煤的膨胀压力偏高时宜采用因此当装炉煤的膨胀压力偏高时宜采用宽炭化室。宽炭化室。炼焦炉炼焦炉 焦炭碎成小块，起因于裂纹焦炭碎成小块，起因于裂纹。焦块的统计平均尺寸。焦块的统计平均尺寸大小取决于裂纹之间的距离。而裂纹的间距与裂纹的深度大小取决于裂纹之间的距离。而裂纹的间距与裂纹的深度取决于不均匀收缩所产生的内应力。在相同的结焦温度下，取决于不均匀收缩所产生的内应力。在相同的结焦温度下，焦炭块度随着炭化室宽度增加而加大焦炭块度随着炭化室宽度增加而加大。与此同时，当煤料
15、。与此同时，当煤料和干馏条件相同时，炭化室越宽，由于结焦速度减慢而使和干馏条件相同时，炭化室越宽，由于结焦速度减慢而使焦炭裂纹减少，故焦炭的抗碎强度也越高。焦炭裂纹减少，故焦炭的抗碎强度也越高。但是，从生产能力与技术经济指标来看，由于随着宽但是，从生产能力与技术经济指标来看，由于随着宽度增加结焦时间将延长，每孔炭化室单位时间出焦率将随度增加结焦时间将延长，每孔炭化室单位时间出焦率将随着宽度增加而降低。着宽度增加而降低。炼焦炉炼焦炉 所以，在一定范围内，所以，在一定范围内，炭化室宽度越窄，生产能力将炭化室宽度越窄，生产能力将越高越高。故应综合考虑确定炭化室宽度，。故应综合考虑确定炭化室宽度，对黏
16、结性好的煤料对黏结性好的煤料宜缓慢加热，否则在半焦收缩阶段，应力过大，焦炭裂纹宜缓慢加热，否则在半焦收缩阶段，应力过大，焦炭裂纹较多，小块焦增加，因此较多，小块焦增加，因此炭化室以较宽些为宜炭化室以较宽些为宜。对于黏结对于黏结性较差的煤料性较差的煤料，快速加热能改善其黏结性，对提高焦炭质，快速加热能改善其黏结性，对提高焦炭质量有利，故量有利，故以较窄的炭化室为好以较窄的炭化室为好。5858型焦炉炭化室的平均型焦炉炭化室的平均宽取宽取407407mmmm和和450450mmmm两种规格，大容积焦炉的平均宽度仍为两种规格，大容积焦炉的平均宽度仍为450450mmmm，目前有些新建焦炉宽度为目前有些
17、新建焦炉宽度为500500mmmm；小型焦炉炭化室小型焦炉炭化室的平均宽度为的平均宽度为300300mmmm左右。左右。炼焦炉炼焦炉（2 2）炭化室长度）炭化室长度 焦炉的生产能力与炭化室长度成正比，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，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，降低基建投资和生产费用，但长度的增加受下列因素的限制：但长度的增加受下列因素的限制：受炭化室锥度与长向加热均匀性的限制，因为炭化受炭化室锥度与长向加热均匀性的限制，因为炭化室锥
18、度大小是取决于炭化室长度和装炉煤料的性质。一般情室锥度大小是取决于炭化室长度和装炉煤料的性质。一般情况下，况下，煤料挥发分不高，收缩性小时，要求锥度增加煤料挥发分不高，收缩性小时，要求锥度增加。而。而随随着炭化室长度的增加，锥度也增大着炭化室长度的增加，锥度也增大。国内大容积焦炉炭化室。国内大容积焦炉炭化室的长度为的长度为1598015980mmmm，锥度为锥度为7070mmmm；卡尔斯蒂式焦炉炭化室长卡尔斯蒂式焦炉炭化室长度为度为1709017090mmmm，锥度为锥度为7676mmmm。随着炭化室长度和锥度的增大，随着炭化室长度和锥度的增大，长向加热均匀性问题就比较突出，导致局部产生生焦，
19、这不长向加热均匀性问题就比较突出，导致局部产生生焦，这不仅使质量和产率降低，而且使粉焦量显著增加。仅使质量和产率降低，而且使粉焦量显著增加。炼焦炉炼焦炉 受推焦阻力及推焦杆的热态强度的限制。随着炭化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。升高。随着炭化室长度的增加，推焦杆的温度在推焦过程中
20、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，逐渐上升，而一般钢结构的屈服点随着温度升高而降低，到到400400时，约降低时，约降低1/31/3。因此，炭化室长度增加也受此限。因此，炭化室长度增加也受此限制。此外，炭化室长度还受到技术装备水平和炉墙砌砖的制。此外，炭化室长度还受到技术装备水平和炉墙砌砖的限制。限制。炼焦炉炼焦炉（3 3）炭化室高度）炭化室高度 大型焦炉一般为大型焦炉一般为4 46 6m m，增加炭化室增加炭化室高度是提高焦炉生产能力的重要措施，高度是提高焦炉生产能力的重要措施，且由于煤料堆密度的且由于煤料堆密度的增加而有利于焦炭
21、质量的提高。但是随着高度的增加，为使增加而有利于焦炭质量的提高。但是随着高度的增加，为使炉墙具有足够的强度，就必须相应增大炭化室的中心距及炭炉墙具有足够的强度，就必须相应增大炭化室的中心距及炭化室与燃烧室的隔墙厚度。为了保证高向加热均匀性，势必化室与燃烧室的隔墙厚度。为了保证高向加热均匀性，势必在不同程度上引起燃烧室结构的复杂化。为了防止炉体变形在不同程度上引起燃烧室结构的复杂化。为了防止炉体变形和炉门冒烟，应有坚固的护炉设备和有效的炉门清扫机械。和炉门冒烟，应有坚固的护炉设备和有效的炉门清扫机械。凡此种种，使每个炭化室的基建投资及材料消耗增加。因此，凡此种种，使每个炭化室的基建投资及材料消耗
22、增加。因此，应以单位产品的各项技术经济指标进行综合平衡，选定炭化应以单位产品的各项技术经济指标进行综合平衡，选定炭化室高度的适宜值。室高度的适宜值。目前大型焦炉的高度一般不超过目前大型焦炉的高度一般不超过8 8m m。综上所述，由炭化室的长、宽和高度所决定的炭化室的综上所述，由炭化室的长、宽和高度所决定的炭化室的容积，必须与焦炉的规模，煤质及所能提供的技术装备水平容积，必须与焦炉的规模，煤质及所能提供的技术装备水平等情况相适应，因此不能脱离实际，片面的追求焦炉炭化室等情况相适应，因此不能脱离实际，片面的追求焦炉炭化室的大型化。的大型化。炼焦炉炼焦炉 2 2燃烧室燃烧室 燃烧室位于炭化室两侧，其
23、中分成许多火道，煤气和空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，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，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。一般大型焦炉的燃烧室有以保证焦炉炭化室中心距相等。一般大型焦炉的燃烧室有26263232个立火道，中小型焦炉仅为个立火道，中小型焦炉仅为12121616个。燃烧室一般比个。燃烧室一般比
24、炭化室稍宽，以利于辐射传热。炭化室稍宽，以利于辐射传热。（1 1）结构形式与材质）结构形式与材质 燃烧室内用横墙分隔成若干个立火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，并由于增加了炉体的辐射传热面积，从而有利于辐构强度，并由于增加了炉体的辐射传热面积，从而有利于辐射传热。射传热。炼焦炉炼焦炉 燃烧室的温度分布由机侧向焦侧递增，以适应炭化室燃烧室的温度分布由机侧向焦侧递增，以适应炭化室焦侧宽、
25、机侧窄的情况。因此燃烧室内每个火道都能分别焦侧宽、机侧窄的情况。因此燃烧室内每个火道都能分别调节煤气量和空气量，以保证整个炭化室内焦炭能同时成调节煤气量和空气量，以保证整个炭化室内焦炭能同时成熟。用焦炉煤气加热时，根据煤气入炉方式不同，可以通熟。用焦炉煤气加热时，根据煤气入炉方式不同，可以通过过灯头砖灯头砖进行调节或更换加热煤气支管上的孔板进行调节。进行调节或更换加热煤气支管上的孔板进行调节。贫煤气和空气量的调节是利用在斜道口设置人工阻力，大贫煤气和空气量的调节是利用在斜道口设置人工阻力，大型焦炉采用更换和排列不同厚度的型焦炉采用更换和排列不同厚度的牛舌砖牛舌砖，可以达到调节，可以达到调节气量
26、的目的。气量的目的。燃烧室材质关系到焦炉的生产能力和炉体寿命，一般燃烧室材质关系到焦炉的生产能力和炉体寿命，一般均用硅砖砌筑。为进一步提高焦炉的生产能力和炉体的结均用硅砖砌筑。为进一步提高焦炉的生产能力和炉体的结构强度，其炉墙有发展为采用高密度硅砖的趋势。构强度，其炉墙有发展为采用高密度硅砖的趋势。炼焦炉炼焦炉 （2 2）加热水平高度）加热水平高度 燃烧室顶盖高度低于炭化室顶部，燃烧室顶盖高度低于炭化室顶部，二者之差称二者之差称加热水平高度加热水平高度，这是为了保证使炭化室顶部空间，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温度不致过高，从而减少化学产品在
27、炉顶空间的热解损失和石墨生成的程度。石墨生成的程度。加热水平高度由以下三个部分组成：一是煤线距炭化室加热水平高度由以下三个部分组成：一是煤线距炭化室顶部的距离，即为炉顶空间高度，一般大型焦炉为顶部的距离，即为炉顶空间高度，一般大型焦炉为300300mmmm，中小型焦炉为中小型焦炉为150150200200mmmm；二是煤料结焦后的垂直收缩量，二是煤料结焦后的垂直收缩量，它取决于煤料的收缩性及炭化室的有效高度，一般为有效高它取决于煤料的收缩性及炭化室的有效高度，一般为有效高度的度的5%5%7%7%；三是考虑到燃烧室顶部对焦炭的传热，炭化室；三是考虑到燃烧室顶部对焦炭的传热，炭化室中成熟后的焦饼顶
28、面高应比燃烧室顶面高出中成熟后的焦饼顶面高应比燃烧室顶面高出200200300300mmmm（大大焦炉）或焦炉）或100100150150mmmm（小焦炉）。因此不同高度的焦炉加热小焦炉）。因此不同高度的焦炉加热水平是不同的。如水平是不同的。如6 6m m高的焦炉为高的焦炉为900900mmmm（1005mm1005mm），），5858型焦型焦炉为炉为600600800800mm炼焦炉炼焦炉 3 3蓄热室蓄热室 从燃烧室排出的废气温度常高达从燃烧室排出的废气温度常高达13001300左右，这部分左右，这部分热量必须予以利用。热量必须予以利用。蓄热室的作用就是利用蓄积废气的热蓄热室的作用就是利用
29、蓄积废气的热量来预热燃烧所需的空气量和贫煤气量量来预热燃烧所需的空气量和贫煤气量。蓄热室通常位于。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、单墙和括顶部空间、格子砖、蓖子砖和小烟道以及主墙、单墙和封墙。封墙。下喷式焦炉，主墙内还设有直立砖煤气道下喷式焦炉，主墙内还设有直立砖煤气道，如图，如图4-34-3和图和图4-44-4所示。所示。蓄热室小烟道蓄热室小烟道直立砖煤气道直立砖煤气道
30、炼焦炉炼焦炉图图4-3 4-3 焦炉蓄热室结构焦炉蓄热室结构 图图4-4 4-4 蓖子砖和砖煤气道蓖子砖和砖煤气道1 1主墙；主墙；2 2小烟道黏土衬砖；小烟道黏土衬砖；1 1扩散型蓖子砖；扩散型蓖子砖；2 2直立砖煤气道直立砖煤气道3 3小烟道；小烟道；4 4单墙；单墙；5 5蓖子砖；蓖子砖；6 6隔热砖隔热砖炼焦炉炼焦炉图4-6 58型焦炉斜道区结构炼焦炉炼焦炉 图4-17 58-焦炉气体流动途径示意图 炼焦炉炼焦炉 当下降废气通过蓄热室时，即将热量传递给格子砖，废当下降废气通过蓄热室时，即将热量传递给格子砖，废气温度由气温度由1200120013001300左右降至左右降至3003004
31、00400左右，然后，经左右，然后，经小烟道、分烟道、总烟道至烟囱排出。小烟道、分烟道、总烟道至烟囱排出。换向后换向后，冷空气或贫，冷空气或贫煤气进入蓄热室，吸收格子砖蓄积的热量，并被预热至煤气进入蓄热室，吸收格子砖蓄积的热量，并被预热至1000100011001100后进入燃烧室燃烧。由于蓄热室的作用，有效后进入燃烧室燃烧。由于蓄热室的作用，有效地利用了废气显热，减少了煤气消耗量，提高了焦炉的热工地利用了废气显热，减少了煤气消耗量，提高了焦炉的热工效率。效率。当用焦炉煤气加热时，由于其热值高，不需要预热，故当用焦炉煤气加热时，由于其热值高，不需要预热，故不通过蓄热室，直接由砖煤气道通入立火道
32、燃烧不通过蓄热室，直接由砖煤气道通入立火道燃烧。况且如焦。况且如焦炉煤气进入蓄热室预热，则会因受热分解而生成石墨，造成炉煤气进入蓄热室预热，则会因受热分解而生成石墨，造成蓄热室堵塞，而且预热后会使燃烧速度增高，火焰变短，造蓄热室堵塞，而且预热后会使燃烧速度增高，火焰变短，造成高向加热不均匀。成高向加热不均匀。炼焦炉炼焦炉 蓄热室内堆砌的格子砖有九孔、六孔、蜂窝式及百叶蓄热室内堆砌的格子砖有九孔、六孔、蜂窝式及百叶窗式几种，其中目前较常用的是九孔格子砖，如图窗式几种，其中目前较常用的是九孔格子砖，如图4-54-5。格。格子砖安装时上下砖孔要对准，高炉煤气含尘量应控制在子砖安装时上下砖孔要对准，高
33、炉煤气含尘量应控制在1515mg/mmg/m3 3以下，操作中应定期用压缩空气吹扫。蓄热以下，操作中应定期用压缩空气吹扫。蓄热 室内温度变化大，故格子砖采用黏土砖，小烟道需设黏土室内温度变化大，故格子砖采用黏土砖，小烟道需设黏土衬砖，以保护硅砖砌筑的隔墙受温度变化的冲击。格子砖衬砖，以保护硅砖砌筑的隔墙受温度变化的冲击。格子砖上部留有顶部空间，主要使上升或下降气流在此得到混匀，上部留有顶部空间，主要使上升或下降气流在此得到混匀，然后以均匀的压力向上或向下分布。然后以均匀的压力向上或向下分布。炼焦炉炼焦炉 图4-5 九孔薄壁格子砖 为了改善气流分配以提高蓄热效率，多为了改善气流分配以提高蓄热效率
34、，多数焦炉采用扩散式蓖子砖，蓖子砖位于格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面利用孔径大小的改变使气流沿长向分布均匀。为使上升和下降气流时都能实现气均匀。为使上升和下降气流时都能实现气流沿蓄热室长向均匀分布，蓖子砖孔型和流沿蓄热室长向均匀分布，蓖子砖孔型和尺寸的分布需通过实验和实践才能确定，尺寸的分布需通过实验和实践才能确定，而且当蓄热室操作条件变化时，仍会受影而且当蓄热室操作条件变化时，仍会受影响。响。小烟道在上升气流时用于供入空气和小烟道在上升气流时用于供入空气和贫煤气，并使气流沿蓄
35、热室长向加以均匀贫煤气，并使气流沿蓄热室长向加以均匀分配，在下降气流时则集合并导出废气。分配，在下降气流时则集合并导出废气。煤气和空气的供入以及废气的导出通常由煤气和空气的供入以及废气的导出通常由机、焦两侧进行。机、焦两侧进行。炼焦炉炼焦炉 蓄热室隔墙包括中心隔墙、主墙（异向气流隔墙）和蓄热室隔墙包括中心隔墙、主墙（异向气流隔墙）和单墙（同向气流隔墙）。中心隔墙将蓄热室分为机焦侧两单墙（同向气流隔墙）。中心隔墙将蓄热室分为机焦侧两部分，主墙两边压差大，易漏气。当升煤气漏入下降蓄热部分，主墙两边压差大，易漏气。当升煤气漏入下降蓄热室，不但损失煤气，而且会发生室，不但损失煤气，而且会发生“下火下火
36、”现象，严重时可现象，严重时可烧熔格子砖，使废气盘变形；当上升空气漏入下降蓄热室，烧熔格子砖，使废气盘变形；当上升空气漏入下降蓄热室，则会发生则会发生“空气短路空气短路”现象。故主墙必须坚固和严密，因现象。故主墙必须坚固和严密，因此厚度较大，且用带舌槽的异型砖砌筑。而单墙两边压差此厚度较大，且用带舌槽的异型砖砌筑。而单墙两边压差小，故厚度较薄。蓄热室端部封墙是为了防止吸入冷空气小，故厚度较薄。蓄热室端部封墙是为了防止吸入冷空气使边火道温度骤降，故必须严密；同时为了减少热损失，使边火道温度骤降，故必须严密；同时为了减少热损失，绝热必须良好。封墙一般用黏土砖及隔热砖砌成，总厚度绝热必须良好。封墙一
37、般用黏土砖及隔热砖砌成，总厚度约为约为400400mmmm，为此在封墙中砌一层绝热砖以及外部用硅酸铝为此在封墙中砌一层绝热砖以及外部用硅酸铝纤维保温，并在墙外表安装金属外壳。纤维保温，并在墙外表安装金属外壳。炼焦炉炼焦炉 有的焦炉采用蓄热室分格，即将蓄热室分成若干小格，每有的焦炉采用蓄热室分格，即将蓄热室分成若干小格，每对立火道与其对应的下方两格蓄热室形成一个单独的加热系统，对立火道与其对应的下方两格蓄热室形成一个单独的加热系统，这样可以根据火道需要的温度，在地下室分别调节各格的煤气这样可以根据火道需要的温度，在地下室分别调节各格的煤气量和空气量，但隔墙增加，主墙结构复杂，用砖量大，施工时量和
38、空气量，但隔墙增加，主墙结构复杂，用砖量大，施工时必须在分隔墙砌筑前安放格子砖，生产时又不能清扫和更换，必须在分隔墙砌筑前安放格子砖，生产时又不能清扫和更换，故未能推广。对于蓄热室的基本要求是气流分配均匀，蓄热效故未能推广。对于蓄热室的基本要求是气流分配均匀，蓄热效率高，串漏少和防止局部高温。率高，串漏少和防止局部高温。蓄热室顶部温度经常在蓄热室顶部温度经常在12001200左右，并且蓄热室隔墙几乎左右，并且蓄热室隔墙几乎承受着炉体的全部重量，所以现代大型焦炉的蓄热室隔墙都用承受着炉体的全部重量，所以现代大型焦炉的蓄热室隔墙都用硅砖砌筑，否则将对焦炉产生不良影响。当缺少硅砖时，也可硅砖砌筑，否
39、则将对焦炉产生不良影响。当缺少硅砖时，也可用黏土砖砌筑，但要考虑与上部硅砖砌体联结处的处理，否则用黏土砖砌筑，但要考虑与上部硅砖砌体联结处的处理，否则上下膨胀不同，易将黏土砖砌体拉裂。上下膨胀不同，易将黏土砖砌体拉裂。炼焦炉炼焦炉 就蓄热室类型而言，有纵蓄热室和横蓄热室两大类。前者就蓄热室类型而言，有纵蓄热室和横蓄热室两大类。前者由于阻力大，蓄热效率低，故现代焦炉很少采用。现代焦炉蓄由于阻力大，蓄热效率低，故现代焦炉很少采用。现代焦炉蓄热室均为横蓄热室，即与炭化室的纵轴平行。横蓄热室有并列热室均为横蓄热室，即与炭化室的纵轴平行。横蓄热室有并列式和两分式之分。式和两分式之分。JNJN型焦炉等大型
40、焦炉属于并列式，两分式焦型焦炉等大型焦炉属于并列式，两分式焦炉的蓄热室一般属于两分式。由于并列式蓄热室异向气流接触炉的蓄热室一般属于两分式。由于并列式蓄热室异向气流接触面大于两分式蓄热室，故面大于两分式蓄热室，故蓄热室串漏的可能性也大些蓄热室串漏的可能性也大些。横蓄热室的优点是：能使每个燃烧室成为独立系统，便于横蓄热室的优点是：能使每个燃烧室成为独立系统，便于调节；当局部产生问题时可以停几个炉室，不会影响整座焦炉；调节；当局部产生问题时可以停几个炉室，不会影响整座焦炉；蓄热室的格子砖可以保证各燃烧室的煤气和空气沿长向均匀分蓄热室的格子砖可以保证各燃烧室的煤气和空气沿长向均匀分配；而且蓄热室的端
41、部面积较小，因此辐射热损失较小；同时配；而且蓄热室的端部面积较小，因此辐射热损失较小；同时炭化室和蓄热室构成一个整体，炉体较坚固。炭化室和蓄热室构成一个整体，炉体较坚固。炼焦炉炼焦炉 在大型黏土砖蓄热室焦炉上，曾采用硅砖与黏土砖交在大型黏土砖蓄热室焦炉上，曾采用硅砖与黏土砖交界面设置滑动层和相互咬合砌筑两种方案。生产实践表明，界面设置滑动层和相互咬合砌筑两种方案。生产实践表明，前一种方案由于整个上层砌体及其它设备很重，未能实现前一种方案由于整个上层砌体及其它设备很重，未能实现滑动，结果使蓄热室墙头部拉成较宽的梯型裂纹；后一种滑动，结果使蓄热室墙头部拉成较宽的梯型裂纹；后一种方案，蓄热室隔墙虽然
42、也出现了裂纹，但因相互咬合，裂方案，蓄热室隔墙虽然也出现了裂纹，但因相互咬合，裂纹分散且较窄，对生产影响不大。纹分散且较窄，对生产影响不大。蓄热室隔墙的炉头部位，因受外界大气温度的影响，蓄热室隔墙的炉头部位，因受外界大气温度的影响，温度波动较大，硅砖砌成的炉头隔墙易产生一些裂纹，因温度波动较大，硅砖砌成的炉头隔墙易产生一些裂纹，因此有些焦化厂的焦炉在蓄热室炉头部位也采用高铝砖直缝此有些焦化厂的焦炉在蓄热室炉头部位也采用高铝砖直缝结构。结构。炼焦炉炼焦炉 4 4斜道区斜道区 连通蓄热室和燃烧室的通道称为斜道连通蓄热室和燃烧室的通道称为斜道。它位于蓄热室顶。它位于蓄热室顶部和燃烧室底部之间，用于导
43、入空气和煤气，并将其分配到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。如图每个立火道中，同时排出废气。如图4-64-6为斜道区的结构图。为斜道区的结构图。斜道区结构复杂，砖型很多，不同类型焦炉的斜道区结斜道区结构复杂，砖型很多，不同类型焦炉的斜道区结构有很大差异。一般来说，两分式火道焦炉的斜道区比双联构有很大差异。一般来说，两分式火道焦炉的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。斜道区的布置、形状及尺寸决定于燃烧室炉的斜道区简单。斜道区的布置、形状及尺寸决定于燃烧室的
44、构造和蓄热室的型式。此外，还应考虑砌体的严密性，砌的构造和蓄热室的型式。此外，还应考虑砌体的严密性，砌筑要简单，而且应保证煤气及空气在火道内沿着高度方向缓筑要简单，而且应保证煤气及空气在火道内沿着高度方向缓慢混合。慢混合。炼焦炉炼焦炉图图4-6 584-6 58型焦炉斜道区结构型焦炉斜道区结构炼焦炉炼焦炉 燃烧室的每个立火道与相应的斜道相连，燃烧室的每个立火道与相应的斜道相连，当用焦炉煤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。由垂直砖煤气道进入。当用贫煤气加热时，一个斜道送入当用贫煤气加热时，一个斜道送入
45、煤气，另一个斜道送入空气，换向后两个斜道均导出废气。煤气，另一个斜道送入空气，换向后两个斜道均导出废气。斜道口布置有调节砖，以调节开口断面的大小，并有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。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
46、砖）。间设有固定尺寸的火焰调节砖（鼻梁砖）。炼焦炉炼焦炉 在确定斜道断面尺寸时，一般应使斜道出口阻力占上在确定斜道断面尺寸时，一般应使斜道出口阻力占上升气流斜道总阻力的升气流斜道总阻力的2/32/33/43/4为好。这样可以保持斜道出为好。这样可以保持斜道出口处调节砖的调节灵敏性。斜道总阻力应合适，阻力过大口处调节砖的调节灵敏性。斜道总阻力应合适，阻力过大时，烟囱所需吸力增加，并增加上升与下降气流蓄热室顶时，烟囱所需吸力增加，并增加上升与下降气流蓄热室顶的压力差，易漏气，而且上升气流蓄热室顶的吸力减小，的压力差，易漏气，而且上升气流蓄热室顶的吸力减小，烧高炉煤气时，容易引起废气盘正压，影响安全
47、操作；阻烧高炉煤气时，容易引起废气盘正压，影响安全操作；阻力太小，对调节火道流量的灵敏度差。由于炉头火道散热力太小，对调节火道流量的灵敏度差。由于炉头火道散热量大，为了保证炉头温度，应使炉头斜道出口断面（放调量大，为了保证炉头温度，应使炉头斜道出口断面（放调节砖后）比中部大节砖后）比中部大50%50%6060，以使通过炉头斜道的气体量，以使通过炉头斜道的气体量比中部多比中部多25254646。由于炉头部位的炭化室装煤易产生缺。由于炉头部位的炭化室装煤易产生缺角，因此希望炉头的火焰短些，一般炉头部位的调节砖比角，因此希望炉头的火焰短些，一般炉头部位的调节砖比中部火道的薄一些。中部火道的薄一些。炼
48、焦炉炼焦炉 斜道的倾斜角一般不应低于斜道的倾斜角一般不应低于3030，否则坡度太小，容，否则坡度太小，容易积灰和存物，日久导致斜道堵塞。斜道断面逐渐缩小的易积灰和存物，日久导致斜道堵塞。斜道断面逐渐缩小的夹角一般应小于夹角一般应小于7 7，以减少阻力。对于侧入式焦炉，各烧，以减少阻力。对于侧入式焦炉，各烧嘴断面积之和约为水平砖煤气道断面的嘴断面积之和约为水平砖煤气道断面的60%60%7070为宜，太为宜，太大则各烧嘴的调节灵敏性差，太小则增加砖煤气道内煤气大则各烧嘴的调节灵敏性差，太小则增加砖煤气道内煤气压力，易漏气，且除碳空气不易进入，容易使砖煤气道堵压力，易漏气，且除碳空气不易进入，容易使
49、砖煤气道堵塞。塞。斜道区膨胀缝多，排砖时各膨胀缝应错开，膨胀缝不斜道区膨胀缝多，排砖时各膨胀缝应错开，膨胀缝不要设在异向气流、炭化室底和蓄热室封顶等处，以免漏气。要设在异向气流、炭化室底和蓄热室封顶等处，以免漏气。总之，斜道区通道多，气体纵横交错，异型砖用量大，总之，斜道区通道多，气体纵横交错，异型砖用量大，严密性、准确性要求高，是焦炉中结构最复杂的部位。严密性、准确性要求高，是焦炉中结构最复杂的部位。炼焦炉炼焦炉 5 5基础平台与烟道基础平台与烟道 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，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。焦炉基础
50、的结构型式随炉型和煤气供入方式的不并把它传到地基上去。焦炉基础的结构型式随炉型和煤气供入方式的不同而异。焦炉基础有下喷式（图同而异。焦炉基础有下喷式（图4-74-7）和侧喷式焦炉（图）和侧喷式焦炉（图4-84-8）。下喷式）。下喷式焦炉基础是一个地下室，由底板、顶板和支柱组成。侧喷式焦炉基础是焦炉基础是一个地下室，由底板、顶板和支柱组成。侧喷式焦炉基础是无地下室的整片基础。无地下室的整片基础。图图4-7 4-7 下喷式焦炉基础结构下喷式焦炉基础结构 图图4-8 4-8 侧喷式焦炉基础结构侧喷式焦炉基础结构 1 1抵抗墙构架；抵抗墙构架；22基础基础 1 1隔热层；隔热层；22基础；基础；33烟
