第4章-炼焦炉ppt课件.ppt

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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过四个阶段， 成堆干馏（土法炼焦）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。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， 过程过程: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，

2、称为。 问题问题: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。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）生产优质产品生产优质产品 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，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

3、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三室两区组成 三室三室:炭化室、燃烧室、蓄热室炭化室、燃烧室、蓄热室, 两区两区:斜道区、炉顶区斜道区、炉顶区 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。 炭化室位于两侧燃炭化室位于两侧燃烧室之间烧室之间，顶部有并有12个导出干馏煤气的。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

4、为机机侧侧，另一侧称为焦侧焦侧。 位于两位于两侧燃烧室之间侧燃烧室之间，顶部有34个加煤孔，并有12个导出干馏煤气的上升管上升管。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机侧，另一侧称为焦侧焦侧。 为顺利推焦，炭化室的水平呈梯形，焦焦侧宽度大于机侧侧宽度大于机侧，两侧宽度之差称锥度，一般焦侧比机侧宽2070mm，炭化室愈长，此值愈大，大多数情况下为50mm。 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400550mm之间， 宽度减小，结焦时宽度减小，结焦时间能大大缩短间能大大缩短，但是一般不小于350mm。炼焦炉炼焦炉炭化室长度炭化室长度为1

5、3131616m m，从推焦机械性能来看，该长度已接近最大限度。 炭化室高度炭化室高度一般为46m（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。 国外国外近年来的大型焦炉的有效容积已达5080m3。炼焦炉炼焦炉（1） 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/ mm500450407350300结 焦 时 间/ h22181612.510结 焦 速 度

6、/(mm / h)2.272.52.552.83.0炼焦炉炼焦炉图4-2膨胀压力与炭化室宽度的关系 炼焦炉炼焦炉 （2） 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. 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 卡尔斯蒂式焦炉炭化室长度为炼焦炉炼焦炉 。 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推焦阻力增大，还由于焦饼重量增加焦饼重量增加，焦饼与炭化室墙面、底面之间的接触面增加，从而使整

7、个推焦阻力显著升高推焦阻力显著升高。 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。 炼焦炉炼焦炉 2 2燃烧室燃烧室 燃烧室位于炭化室两侧，其中，煤气和空气在其中混合燃烧，产生的热量传给炉墙，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，以保证焦炉炭化室中心距相等。立火道，。 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。炼焦炉炼焦炉 （2）加热水平加热

8、水平高度高度 二者之差称加热水平高度,这是 炼焦炉炼焦炉 从燃烧室排出的废气温度常高达13001300左右，这部分热量必须利用。 蓄热室的作用就是利蓄热室的作用就是利用蓄积废气的热量来预热用蓄积废气的热量来预热燃烧所需的空气和贫煤气。燃烧所需的空气和贫煤气。 蓄热室通常其上经斜道同燃烧室相连，其下经废气盘分别同和大气相通。 蓄热室构造包括顶部空间顶部空间、和小小烟道烟道以及主墙、单墙和封墙。下喷式焦炉，主墙内还设有直立砖煤气道.炼焦炉炼焦炉图4-3 焦炉蓄热室结构 图4-4 蓖子砖和砖煤气道1主墙；2小烟道黏土衬砖；1扩散型蓖子砖；2直立砖煤气道3小烟道；4单墙； 5蓖子砖；6隔热砖炼焦炉炼焦

9、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，多数焦炉采用扩散式蓖子砖扩散式蓖子砖，位于格子砖的下方，一方面支撑，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。炼焦炉炼焦炉 4 4斜道区斜道区 连通蓄热室连通蓄热室和燃烧室的通道和燃烧室的通道称为斜道。称为斜道。斜道斜道位于蓄热室位于蓄热室顶部和燃烧室底顶部和燃烧室底部之间，用于导部之间，用于导入空气和煤气入空气和煤气，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，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、斜道区的布置、形状及尺寸决定于燃烧室

10、的构造和蓄热室的型式。 两分式火道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；单热式焦炉单热式焦炉的斜道区比复热式焦炉的斜道区简单。炼焦炉炼焦炉图4-6 58型焦炉斜道区结构炼焦炉炼焦炉 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

11、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）。 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，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 炼焦炉炼焦炉 6 6炉顶区炉顶区 炭化室盖顶砖以上部位即为炉顶区。 炉顶区砌有装煤装煤孔、上升管孔、看火孔、上升管孔、看火孔、烘炉孔及拉条沟孔、烘炉孔及拉条沟等。为减少炉顶区散热，改善炉顶区的操作条件，其不受压部位砌有隔

12、热砖。炼焦炉炼焦炉 图4-9 58型焦炉炉顶1装煤孔；2看火孔；3烘炉孔；4挡火砖炼焦炉炼焦炉 第二节第二节 炉型特性炉型特性 现代焦炉分类：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。 一、一、 火道型式火道型式 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水平火道式焦炉和直立火直立火道式焦炉道式焦炉， 由于气流流程长、阻力大，故现已不再采用。 根据火道的组合方式，又可分为两分式两分式、四分式四分式、过顶式过顶式、双联双联火道火道和四联火道四联火道式5

13、种.炼焦炉炼焦炉图4-10 燃烧室火道型式示意图a双联式火道双联式火道；b四联式火道四联式火道；c过顶式火道过顶式火道；d两分式火道两分式火道；e四分式火道四分式火道炼焦炉炼焦炉 两分式火道燃烧室，两分式火道燃烧室，在一个换向周期内，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。优点优点：结构简单，异向气流接触面小；缺点缺点：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。 炼焦炉炼焦炉双联式

14、火道燃烧室中双联式火道燃烧室中，将燃烧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。双联式火道目前双联式火道目前被我国大型焦炉广泛采用。炼焦炉炼焦炉 四联式火道燃烧室四联式火道燃烧室中，立火道被分成四个火道或两个为一组，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

15、，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。 过顶式燃烧室过顶式燃烧室中，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68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68组，每组45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。炼焦炉炼焦炉 二、解决高向加热均匀性的方法二、解决高向加热均匀性的方法 在煤料结焦过程中最重要、

16、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，火焰短而造成沿高度方向的温差很大，一般在50200之间，所以沿高度方向加热是否均匀，主要取决于火焰长度。炼焦炉炼焦炉 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废气循环炼焦炉炼焦炉 （1）高低灯头高低灯头 高低灯头系双联火道中单数单数火道为低灯头、双数双数火道为高灯头（灯头即为

17、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、JN6082、JNX6087型焦炉即用此法。炼焦炉炼焦炉 （2）分段燃烧分段燃烧 分段燃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，但炉墙结但炉墙结构复杂构复杂，需强制通风，空气量调节困

18、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。 （3）按炭化室高度采用不按炭化室高度采用不同厚度的炉墙同厚度的炉墙 即靠近炭化室下部的炉墙加厚，向上逐渐减薄，以保证加热均匀。，故现在已不采用。炼焦炉炼焦炉 （4）是使燃烧室高向加热均匀最简单而有效的方法，故现在被广泛采用。 由于废气是惰性气体，将它加入煤气中，可以降低煤气中可燃组分浓度，从而使燃烧反应速度降低，火焰拉长，使燃烧反应速度降低，火焰拉长，因而保证高向均匀加热。 双联火道焦炉双联火道焦炉可在火道隔墙底部开循环孔，依靠空气及煤气上升时的喷射力，依靠空气及煤气上升时的喷射力，以及上升气流与下降气流因温差造成的热浮力作用，将下

19、降气流的部分废气通过循环孔抽入上升气流。根据国内有关操作数据表明，燃烧室上下温差可降低至上下温差可降低至4040。炼焦炉炼焦炉 废气循环因燃烧室火道型式不同可有多种方式 蛇形循环蛇形循环可以调整燃烧室长向的气流量； 双侧式双侧式常在炉头四个火道中采用，为防止炉头第一个火道因炉温较低、热浮力小而易产生的短路现象，一般在炉头一对火道间不设废气循环孔，双侧式结构，可以保证炉头第二火道上升时，由第三火道的下降气流提供循环废气， 隔墙孔道式隔墙孔道式可在过顶式或两分式焦炉上实现废气循环， 下喷式下喷式可在过顶式焦炉上通过直立砖煤气道和下喷管实现废气循环。 现代大容积焦炉常同时采用几种实现高向加热均匀的方

20、法。炼焦炉炼焦炉 第三节第三节 炉型举例炉型举例 我国使用的焦炉炉型，在建国初期1953年以前主要是恢复和改建解放前遗留下来的奥托式、考贝式、索尔维式等老焦炉。1958年以前建设了一批原苏联设计的BP和K型焦炉。1958年以后，我国自行设计建造了一大批适合我国实际情况的各种类型的焦炉。主要有： 大型的双联火道焦炉大型的双联火道焦炉：JN43-83、JN60-82、JN60-87及高5.5m的大容积焦炉，58-I型和58-型焦炉； 中型焦炉中型焦炉：两分下喷复热式焦炉； 小型焦炉小型焦炉：66型、70型及红旗3号等炉型。炼焦炉炼焦炉 改革开放以来我国又引进和自行设计建造了一批具有世界先进水平的新

21、型焦炉，它们是 由日本引进的新日铁新日铁M M型焦炉型焦炉（上海宝钢焦化厂）， 鞍山焦耐院为宝钢二期工程设计宝钢二期工程设计的6m高的下调式JNX60-87型焦炉 5858型焦炉的改造型下调式型焦炉的改造型下调式JNX43-83JNX43-83， 1982年设计的6m高焦炉JN60-82型捣固焦炉等。炼焦炉炼焦炉 一、一、6666型焦炉型焦炉 66型焦炉是我国自行设计的年产10万t冶金焦的焦化厂推荐炉型，目前已发展到66-5型，其结构特点是两分式火道两分式火道，横蓄热室横蓄热室，焦炉煤气侧喷，加热系统为单热式的焦炉。目前，为使更多的焦炉煤气供作城市煤气，加热系统已有改成复热式。 炼焦炉炼焦炉图

22、4-14 66型焦炉炉体断面图 66型焦炉的炉体结构提供了使用高炉煤气或其它贫煤气提供了使用高炉煤气或其它贫煤气加热的可能加热的可能，因此，每个立火道底部有两个斜道口，分别与，一个为空气斜道口，另一个为煤气斜道口，分别在燃烧室中心线的两侧。当使用焦炉煤气时，该两个斜道均为空气斜道。 炼焦炉炼焦炉炼焦炉炼焦炉 二、二、5858-型焦炉型焦炉 58型焦炉是1958年在总结了我国多年炼焦生产实践经验的基础上，吸取了国内外各种现代焦炉的优点，由我国自行设计的大型焦炉。其结构特点是：双联火道带废气循环，焦炉煤气下喷，两格蓄热室的复热式焦炉。58型焦炉经过长期生产实践，多次改进，现已发展到58-型，图4-

23、16 58-型焦炉结构示意图炼焦炉炼焦炉 图4-17 58-焦炉气体流动途径示意图 炼焦炉炼焦炉 三、三、JNX43-83JNX43-83型焦炉型焦炉 JNX43-83型焦炉是鞍山焦耐设计院于1983年在58型焦炉的基础上设计的全高4.3m的全下调式焦炉。其结构特点是；双联火道，废气循环，焦炉煤气下喷，蓄热室分格及下部调节的复热式焦炉。 此焦炉的几何尺寸、气流途径等与58-型焦炉基本相同（参见图4-16），其炉体结构如图4-18。炼焦炉炼焦炉 图4-18 JNX43-83型焦炉结构示意图 炼焦炉炼焦炉 四、四、JNX60-87JNX60-87型焦炉型焦炉 JNX60-87JNX60-87型焦炉

24、是鞍山焦耐院为上海宝钢二期工程新建4 45050孔大容积焦炉而设计孔大容积焦炉而设计的。此焦炉为双联火道，废气循环，富煤气设高低灯头富煤气设高低灯头，蓄热室分格，且是下部调节的复热式焦炉，其外型尺寸与M型焦炉基本相同，而结构与JNX43JNX438383型焦炉相似。炼焦炉炼焦炉图4-20 新日铁M型焦炉结构示意图 五、新日铁五、新日铁M M型焦炉型焦炉日本引进的新日铁M型焦炉是日铁式改良型大容积焦炉。炭化室高6m，长15.7m，平均宽450mm，锥度60mm，有效容积37.6m3。该焦炉为双联火道，蓄热室沿长向分格，为了改善高向加热均匀性，采用了三段加热，为调节准确方便，焦炉煤气和贫煤气（混合

25、煤气）均为下喷式。炼焦炉炼焦炉 六、六、TJL4350DTJL4350D型捣固焦炉型捣固焦炉 由化学工业第二设计院设计的我国第一座4.3m捣固焦炉（2121锤固定连续捣固炼焦锤固定连续捣固炼焦），使我国的捣固炼焦技术提高到了一个新的水平。 该炉炭化室高4.3m，宽500mm，为宽炭化室、双联火道、废气循环、下喷单热式、捣固侧装焦炉结构，是在总结多年焦炉设计及生产经验的基础上设计的。 自2002年投产运行后，经过不断的调试，焦炉已经达到了设计产量，且焦炭质量符合国家一级冶金焦的指标。炼焦炉炼焦炉 第四节第四节 焦炉结构的发展方向焦炉结构的发展方向 为了适应钢铁工业的发展及能源结构的变化，提高炼焦

26、工业的竞争能力，焦炉结构的创新十分必要，探讨的方向有以下几点： 一、增大炭化室的几何尺寸一、增大炭化室的几何尺寸 由于焦炉高向加热均匀性问题的解决，国内外已开始设计和建造炭化室高58m的焦炉。在此之前，不少焦化工作者从各个方面论证了焦炉大型化的合理性。研究结果表明（见表4-4和表4-5），焦炉大型化确实有许多优点。 炼焦炉炼焦炉 （1）基建投资省基建投资省 焦炉大型化后，因为每座焦炉的炭化室孔数减少了，所以相应使用的筑炉材料和护炉铁件、加热煤气、废气等设备也相应减少。这些结果，都使基建投资大大降低，例如6m高的焦炉投资比4m高焦炉的投资约低21%25%。这样除了使生产费用降低外，还缩短了投资的

27、偿还期。 （2）劳动生产率高劳动生产率高 由于每班每人可以多处理煤料和多生产焦炭，因而劳动生产率高，相对于吨焦的生产费用就低。6m高焦炉与4m高焦炉比较，前者的劳动生产率约高30。 （3）占地面积少占地面积少。炼焦炉炼焦炉 （4）维修费用低维修费用低。 （5）热损失低，热工效率高热损失低，热工效率高。 （6）由于装炉煤料的堆密度增加，有利于改善焦炭质量或在保持焦炭质量不变的情况下，多使用黏结性差的煤炼焦，对扩大炼焦煤源有利。 （7）减少环境污染减少环境污染 由于在同样的生产能力下，6m焦炉的出炉次数比4m焦炉少36%，因而大大减少推焦、装煤、熄焦时散发的污染物。另外，据介绍在现代焦化厂的设计中

28、，约1/3的投资用于环保，因此从某种意义上讲，焦炉大型化，减少了出炉次数，既减少了污染程度，也节约了用于环保措施的费用。炼焦炉炼焦炉 基于上述分析，各国都在设计和建造大容积焦炉。至今已投产的大容积焦炉中，其主要尺寸如下：炭化室高炭化室高 7550mm平均宽平均宽 450mm锥度锥度 75mm炭化室有效容积炭化室有效容积 52.5m3装煤量装煤量 35.3t孔 德国克虏伯-考伯斯公司设计了炭化室高7.85m，平均宽550mm，长18m，有效容积70 m3的焦炉。 另外，考伯斯公司已设计出两种建造8m高焦炉的方案。炼焦炉炼焦炉 表表4-5 4-5 德国考伯靳公司德国考伯靳公司8 8m m高焦炉的参

29、数高焦炉的参数项目方案1方 案2项目方案1方案2炉孔数9478每孔炭化室的生产能力/（t/昼夜6477炭化室平均宽/ mm460382结焦时间/ h1510.4炭化室长/ mm1656016560炼焦温度/oC14501450昼夜推焦数/（孔/昼夜）150180炭化室一次装煤量/（t/孔）4033.5操作人数99炼焦炉炼焦炉 二、采用下喷及下调式焦炉结构二、采用下喷及下调式焦炉结构采用下喷和下调式焦炉结构是改善焦炉长向加热和高向加热均匀性最有前途的办法，过去一些侧喷式焦炉，由于长向加热是通过炉顶看火孔更换立火道底部的调节砖或改变斜道口断面来实现的，固此调节操作难度很大，而且操作条件恶劣，劳动强

30、度大。另一方面侧喷式焦炉的横砖煤气道容易拉裂，气体容易串漏，而且维修困难。这些缺点，在下喷及下调式焦炉是不存在的。所以，德国，日本等国均已建成下喷及下调式焦炉。炼焦炉炼焦炉 三、研制大容积高效焦炉三、研制大容积高效焦炉 前面所介绍的大容积焦炉指的是炭化室的几何尺寸或容积比较大的水平室式焦炉。大容积高效焦炉大容积高效焦炉( (有的称为大能力焦炉有的称为大能力焦炉) )指的是指的是:采用了高导热性能的炉墙砖，减薄炉墙砖的厚度以加大向炭化室内煤料的传热速度，以及通过采用较高的火道温度以提高炼焦速度等措施，从而使生产能力提高。炼焦炉炼焦炉 对大容积高效焦炉，德国煤矿研究所首先进行了系统的研究。 为了达

31、到高效的目的，必须有提高火道温度，增大自炉墙传给煤料的热流量增大自炉墙传给煤料的热流量，才能缩短结焦时间。从现有的水平室式焦炉的结构特点出发，增增大热流量的方法有：大热流量的方法有： （1）提高火道温度；提高火道温度； （2）减薄炉墙砖的厚度； （3）使用高导热性能的炉墙砖。炼焦炉炼焦炉 上述提高结焦速度的措施带来的问题带来的问题。1 由于提高了立火道的温度，供入燃烧室的加热煤气量增加，产生的废气量也增加。2 对炉墙耐火材料的要求更高。3 炼焦周期越短，炼焦过程中供热不合理的现象越严重，4 为了不使加热系统阻力增加，焦炉加热系统各部位的尺寸则相应发生变化。5 为了避免小烟道出口的废气温度过高，

32、蓄热室格子砖的高度也要增加。上述问题是研制大容积高效焦炉所需研究解决大容积高效焦炉所需研究解决。炼焦炉炼焦炉 1 1降低炭化室炉墙的厚度降低炭化室炉墙的厚度 德国奥托公司曾进行过炉墙静力学的模拟实验。实验结果认为70mm厚度的炉墙完全能满足炼焦操作时焦炉所应具有的稳固性，奥托公司曾在埃米尔炼焦试验厂建造了一座试验焦炉。该焦炉的炭化室墙厚度为70mm，高4.2m，长12m，平均宽450mm，炭化室的装煤量16.5t/孔。炼焦试验时焦炉火道温度为1450，装炉煤水分为7%。在研究期间，先后在不同的结焦周期(18、16、14、12和11h)下，测定了焦饼中心温度，炉顶空间温度及石墨生成情况，烟道废气

33、温度，焦炉表面的散热损失，焦炭质量的变化等。 炼焦炉炼焦炉 经过三年的试验，证实了使用70mm厚的炉墙可达到足够的稳定性和气密性，而且能得到快速传热的效果。当煤料在70mm厚炉墙的炭化室内炼焦时，火道温度为1360，结焦时间为14h，而在炉墙厚110mm的炭化室内炼焦，在同样的温度下则需18h，即使用70mm厚炉墙的炭化室炼焦时，结焦时间比110mm厚的炉墙的结焦时间缩短34h。如果炼焦周期不变，则相应的火道温度可由1360降至1230，即比110mm厚炉墙的焦炉温度降低了130。炼焦炉炼焦炉 为了进一步扩大实验规模，奥托公司和鲁尔煤矿公司在普罗斯佩尔焦化厂建造了座39孔的薄壁炉墙的实验焦炉。

34、该焦炉的炉墙厚度为80mm，投产后的实验结果与上述的实验结果相一致。因此可以总结薄壁炉墙焦炉具有以下优点： （1）在相同的焦饼中心温度下，炉墙厚度80mm的炭化室比110mm厚度炉墙的炭化室结焦时间缩短了2.53h，相当于焦炉生产能力提高15%20。 （2）在焦炉生产能力相同的情况下，火道温度可降低100，结果每kg焦炭可节能160kJ，相当于降低了7.5%的炼焦耗热量。 （3）火道温度降低，使废气中的NOx成分减少，对环境保护有利。 （4）炉墙厚度减薄后可以节省材料，投资也有所降低。炼焦炉炼焦炉2 2研制高比换热面积的格子砖研制高比换热面积的格子砖 为了强化焦炉生产，在缩短结焦时间的同时，需

35、要提高火道温度。在这种情况下，废气温度必然提高，这样除了炼焦耗热量增加外，过高的废气温度会造成烟道、烟囱过热的现象。另一方面，目前发展大容积焦炉是焦炉结构发展的趋势。炭化室高度增加后，蓄热室高度也随着增加(一般来说，炭化室高度与蓄热室高度大致比例为1：0.5)，这就使焦炉建筑费增加。 为了降低焦炉的建筑高度为了降低焦炉的建筑高度，有效措施是提高蓄热室格有效措施是提高蓄热室格子砖的换热效率。子砖的换热效率。 德国煤矿研究所与卡尔斯蒂尔公司共同研制了并在埃米尔试验炼焦厂的三孔试验焦炉上使用的高比热面积的格子砖。炼焦炉炼焦炉图4-22 在埃米尔试验炼焦厂使用的新型格子砖1缝隙为6mm的窄缝箱型格子转

36、； 2具有六角形开孔（直径10mm）的蜂巢状格子砖炼焦炉炼焦炉这种砖与一般格子砖相比这种砖与一般格子砖相比，具有较高的总体积换热表面和单位体积的换热表面。一般的格子砖缝隙和砖壁都比较大，在焦炉蓄热室内气体进行热交换时，即使在热交换的末期，格子砖的砖壁仍存在“死心”的情况，即不论格子砖在吸收热量或放出热量时，砖壁中心部位起的作用都不大。通过在试验焦炉内使用的新型格子砖，证实这种高比换热面积的格子砖具有单位体积换热面积大，蓄热效率高的特点，埃米尔试验厂的几种格子砖的性质比较如表4-6。表4-6 几种格子砖性质比较指标条形格子砖多孔薄壁型格子砖高比换热面积型格子砖每m2换热面积的蓄热体重/ kg换热

37、比表面积 / m2/（m高）801002630010900炼焦炉炼焦炉3 3研制高导热性能的炉墙砖研制高导热性能的炉墙砖 为了建设生产能力大的大容积焦炉，可提高炼焦速度，强化炼焦过程，选择一种荷重软化点荷重软化点高、气孔率低、高密度的高导热性能的耐火材料高、气孔率低、高密度的高导热性能的耐火材料作炉墙砖是十分重要的。 过去，国内外均进行了这方面的研究工作，主要研究内容有，研究致密硅砖致密硅砖在焦炉上的应用及研究镁砖和刚玉砖镁砖和刚玉砖在焦炉上的应用。 （1）致密硅砖致密硅砖 又称高密度硅砖，所指高密度为体积密度高，其关键在于制造气孔率低的硅砖。 目前硅砖的致密化有两种做法， 一是通过调整原料粒

38、度组成调整原料粒度组成，选择适当原料和改善成型方法着力于降低气孔率； 另一是加入适当添加剂适当添加剂（如氧化钛）以增加硅砖致密度。炼焦炉炼焦炉 （2 2）镁砖和刚玉砖镁砖和刚玉砖 鉴于使硅砖致密化来提高热导率是有限的，一些国家曾对非硅质材料进行过一些研究。由半工业试验结果来看，比较有前途的是刚玉砖和氧化镁砖。 刚玉砖刚玉砖(含A2O397.6)的导热性、热稳定性都比硅砖好，刚玉砖的导热系数是硅砖的1.72.5倍，且对荒煤气的还原性和对熔渣的侵蚀均表现为良好的稳定性。 镁砖镁砖焦炉的试验结果表明，当要求炉墙温度为1200，硅砖焦炉的火道温度需1400，而镁砖焦炉只需1250。 在导热率方面，硅砖

39、的导热系数随温度升高而增加，在10001400时，硅砖的导热系数由5.85kJ(mhK)增加到6.3kJ(mhK)； 在相同的火道温度下，镁砖焦炉的结焦时间可以缩短在相同的火道温度下，镁砖焦炉的结焦时间可以缩短4 4h h。但镁砖焦炉由于热膨胀变化较大，在还原性介质中镁砖中的MgO会被还原而放出CO气体，使砖的结构受到破坏，因此它的使用前景不如刚玉砖。炼焦炉炼焦炉 四、研制节能焦炉四、研制节能焦炉 在现代室式炼焦炉炼焦时，从炭化室墙传给煤料的热流量在整个结焦周期内是变化的。 在装煤的最初在装煤的最初2 23 3h h内内，冷的煤料从炉墙吸收的热量大大多于从燃烧室立火道传给炉墙的热量。 以后，由

40、于靠近炉墙的煤料首先变成焦炭，并且在炭化室内形成了与传热方向垂直的胶质层，构成了在煤料传热中的热阻，致使传热的速度发生变化。 大约到了大约到了1 12 2结焦周期结焦周期，从立火道传给炉墙的热流量与从炉墙传给煤料的热流量大致平衡。 结焦末期结焦末期，在立火道燃烧的煤气量不变的情况下，由于焦炭的放热效应，焦炭便过火了。 因此，在整个结焦周期内，用同样的煤气量加热同样的煤气量加热(即恒定加热)焦炉是不合理的焦炉是不合理的。炼焦炉炼焦炉 程序加热炼焦与恒定加热炼焦相比程序加热炼焦与恒定加热炼焦相比，加热煤气量约减少12，废气热损失略有减少，焦炭的最终加热温度降低1501800C。 仅从降低焦炭最终加热温度仅从降低焦炭最终加热温度来计算，焦炭带走的热量损失可减少1215，每kg湿煤(含水分10)的炼焦耗热量降低150180kJ。炉顶空间温度不会过高，也减少了荒煤气带走的热量。 计算机程序加热计算机程序加热进行焦炉调节的方法，可使炼焦耗热量减少610。 在经济效益方面，德国专家作了估计，如果每每41864186MJMJ热热量的价格为量的价格为2525马克时马克时，该法可使每吨焦炭节约成本1.5马克。可见，程序加热的方法虽然比不上干法熄焦的节能效果，但节能效果也是很可观的。