4.第四章-炼焦炉及其设备

第四章炼焦炉及其设备Cokeovenanditsequipment本章内容：第一节炼焦炉第二节筑炉材料第三节护炉设备第四节煤气设备第五节焦炉的砌筑、烘炉、开工和修理第六节焦炉的大型化和高效安排：6学时第一节炼焦炉(cokeoven)一、炼焦炉的发展（evolutionofcokeoven）焦炉的发展经历了如下四个阶段:堆式干馏（beehivecokeoven）：1735年倒焰炉（flamecokeoven）：1840年废热式焦炉（non-regenerativecoke）：1881年现代蓄热式焦炉（modernregenerativecokeoven）：1884年(奥托焦炉OTTO)堆式干馏堆式干馏窑、蜂窝炉焦炭倒焰炉蓄热式焦炉二、现代蓄热式焦炉的基本构成炭化室（chamber）燃烧室（flues）斜道区（slopefluezone/portzone）蓄热室（regenerator）炉顶区（topzone）烟道与基础（wastegasflueandfoundation）CokepushingmachineLarrycarguideQuenchingcarCokeoven1、炭化室和燃烧室(chamberandflues)炭化室是煤料隔绝空气进行炭化的地方。燃烧室煤气燃烧向炭化室供给热量的地方。二者相间排列。锥度(taper)——为了推焦的方便，炭化室的水平截面呈梯形，焦侧宽机侧窄，焦侧与机侧的宽度差，称为炭化室的锥度。机、焦侧宽度的平均值，称为炭化室的平均宽度。加热水平（高度）——为了焦饼上下均匀成熟，炭化室高度要高于燃烧室，二者的高度差，称为焦炉的加热水平（高度）。为了燃烧室长向加热的均匀性和提高炭化室的结构强度，将燃烧室分成各个立火道。立火道的连接方式有双联式、二分式、四分式、跨顶式等。改善高向加热均匀性的措施：废气循环、高低灯头、分段加热、不同炉墙厚度等加热水平（高度）Flue(verticalflue)ChamberSilicawallhorizontalflueCrossflueBi-crossflueCrossoverflueHairpinflue水平火道焦炉TopzoneSlopefluezoneregeneratorstackTotalwastegasfluewastegasflueFoundationFluesCOGmainBusSlopeflue斜道Gunflue砖煤气道Regenerator蓄热室flues燃烧室Carbonizationchamber炭化室2、斜道区位于燃烧室和蓄热室之间，是连接燃烧室和蓄热室的通道。结构复杂。Recycleopening废气循环孔3、蓄热室(regenerator)位于焦炉的下部，是回收废气中的废热并用来预热上升的空气和高炉煤气的地方。内填格子砖作为热交换的介质。下部设小烟道，顶部设蓄热室顶部空间。ChecherbrickBus单墙——同向气流间的蓄热室隔墙主墙——逆向气流间的蓄热室隔墙中心隔墙——位于焦炉中心线上将蓄热室分成机、焦侧两部分的隔墙封墙——位于端部将蓄热室密封的墙。4、炉顶区(topzoneofbattery)位于焦炉的顶部，炭化室盖顶砖以上部分称为炉顶区。内设装煤孔、看火孔、上升管孔、烘炉孔和拉条沟等。WatchingholeWatchingopeningChargingholeChargingopening5、烟道和基础(wastegasflusandfoundation)蓄热室下部设分烟道，汇集来自蓄热室的废气，分烟道汇于总烟道，再接至烟囟。焦炉基础包括基础结构和抵抗墙两部分。6、我国主体焦炉的结构特点我国的主体焦炉为JN焦炉，其结构特点为：双联火道(hairpinverticalflue)、废气循环(exhaustgascirculation)、焦炉煤气下喷(COGunderjet)、复热式(combination)。7、7.63m焦炉结构及特点1、焦炉结构特点7.63m焦炉为德国伍德公司设计开发的既有废气循环又有分段加热的“组合火焰型（COMBIFLAME）”焦炉。其结构特点为：双联火道；废气循环；分段加热；两格蓄热室，长向、横向均分格；焦炉煤气下喷下调；高炉煤气和空气侧喷下调；单侧分烟道；加热微调（双跨越孔）；复热式。燃烧室由18对36个立火道组成；分三段供入空气分段燃烧构成三段加热；双跨越孔可改善炉顶空间温度；蓄热室长向分36格、横向分2格；采用金属喷嘴板下部调节。2、PROven系统热回收焦炉/无回收焦炉8、无回收焦炉/热回收焦炉第二节筑炉材料(buildingmaterialforcokeoven)一、砌筑焦炉用耐火材料的基本要求（1）荷重软化温度高于所在部位的最高温度；（2）在所在部位温度变化范围内，具有抗温度急变性能；（3）能抵抗所在部位可能遇到的各种介质的侵蚀；（4）炭化室墙具有良好的导热性能，格子砖具有良好的蓄热能力。二、耐火砖的性能与焦炉砖的选择1、耐火砖的性能（1）耐火度——指耐火材料在高温下抵抗熔融性能的能力或指标。是熔锥熔融现象发展到软化弯倒的温度。耐火材料——耐火度大于1580℃的材料。试验方法：示温熔锥，当锥角与底盘接触时的温度。（2）荷重软化温度——指在一定荷载下产生软化变形时的温度。试验方法：开始变形温度：变形0.6%变形终了温度：变形40%荷重软化温度：开始变形温度常用耐火砖的基本性能见表4-40.2MPaQQ（3）高温体积稳定性——指耐火制品长期在高温下使用时，体积发生不可逆变化的性能。试验方法：Q1200~1500℃%10000VVV高温体积稳定性正值：残余膨胀（重烧膨胀）负值：残余收缩（重烧收缩）（4）热膨胀性——指耐火制品随温度升高发生的热膨胀变形性能。线膨胀率：体积膨胀率：式中：l0、V0——精通温下试样的原始长度和体积；lt、Vt——温度升至t℃的长度和体积。%10000llltt%10000VVVtt冷水850℃以碎裂、剥落部分的重量达到试样初重的20%时次数为指标。硅砖：1~2次普通粘土砖：10~20次粗粒粘土砖：25~100次（5）温度急变抵抗性（抗急冷急热性）——在温度急剧变化时不开裂、剥落的性能。试验方法：（6）密度与孔隙真密度：优质硅砖真密度要小，鳞石英要多体积密度：优质硅砖体积密度要大，气孔率要低（7）导热率与热扩散率导热率λ——制品导热能力的大小热扩散率a——制品在传热过程中温度变化的能力，它影响制品内层温度分布的均匀性。热扩散率：式中：λ——热导率，kJ/(m·h·℃)γ——密度，kg/m3cp——比热容，kJ/(kg·℃)pca(8)抗蚀性——指耐火制品高温下抵抗灰分、气体等侵蚀的能力。2、焦炉砖的选择（1）硅砖1）组成：SiO293%以上的硅质耐火材料2）特点：荷重软化温度高，导热性能好，抗蚀性强，600％℃以上抗急热急冷性能好，无残余收缩等。3）使用部位：炭化室（燃烧室），斜道区，蓄热室隔墙（单墙、主墙、中心隔墙）（2）粘土砖1）组成：Al2O335~48%,SiO252~65%的铝硅质耐火材料2）特点：热稳定性好3）使用部位：格子砖、箅子砖、小烟道衬砖、砖煤气道第一层砖、炉顶用砖、炉门衬砖、上升管衬砖等。（3）高铝砖1）组成：Al2O3＞48%的铝硅质耐火材料2）特点：耐磨，抗热震性好3）使用部位：炉头第三节护炉设备(equipmentforprotection)护炉设备又称为所炉铁件，包括：横向：炉柱（钢柱）、保护板、炉门框、大小弹簧、横拉条、炉门等；纵向：抵抗墙、纵拉条等。炉柱（钢柱）buckstay保护板protectingplate炉门框doorframework大小弹簧largeandsmallsprings横拉条crosstierod炉门door抵抗墙resistancewall纵拉条longitudinaltierodbuckstaydoorspring抵抗墙Resistancewall煤塔coalbin纵拉条LongitudinaltierodProtectingplate保护板Buckstay钢柱/炉柱SmallSpring小弹簧Buckstay炉柱Protectingplate保护板Nutandspring弹簧组Up-crosstierod上部横拉条down-crosstierod下部横拉条护炉设备的主要作用：（1）利用可调节的弹簧势能，连续不断地向砌体施加数量足够、分布合理的保护性压力，使砌体在自身膨胀和外力作用下仍能保持完整、严密，从而保证焦炉正常生产。（2）支撑机焦侧操作台、集气管。（3）保护板、炉门框和炉门之间的配合，完成焦炉的密封，防止荒煤气外漏，造成冒烟冒火。第四节煤气设备(gasequipment)包括：干馏煤气（荒煤气）导出设备加热煤气供入设备一、干馏煤气导出设备1、作用1）将荒煤气顺利导出，不致因炉门刀边附近煤气压力过高而冒烟冒火，但又要使全炉各炭化室在结焦过程中始终保持正压；2）将荒煤气适度冷却，不致因温度过高引起设备变形、阻力升高和鼓风、冷凝的负荷增大，但又要保持焦氨水的良好的流动性。2、构成上升管——桥管——水封阀——集气管——门型管——吸气管——气液分离器——回收车间集气管吸气管上升管standpipegooseneckWater-sealedvalveCollectingmainFoulgasRawgasHingedlidLiquorspray(flushingliquor)ammoniaLiquorpipeTop(ofcoke-oven)Suckmain(crossovermain)ΠmainStandpipeAdjustingvalveTarbox二、加热煤气供入设备(gassupplyequipment)单热式焦炉：配备一套加热煤气管系复热式焦炉：配备高炉煤气和焦炉煤气两套管系COGsystemBFGsystemBFGmainCOGmainCOGpreheaterCOGsystemBFGsystemBFGmainCOGmainCOGpreheaterorificeReversingcockRiserpipeManifoldCOGmainBFGmain三、废气导出及换向开闭器（废气盘）(valvebox)1、作用1）供入高炉煤气和空气2）排出废气3）调节气体流量2、构造1）提杆式双砣盘型2）杠杆式砣型四、交换系统与交换过程reversingsystemandreversingprocess1、作用完成加热系统的换向。2、构成交换机、拉条、交换考克、废气盘等3、交换过程关煤气——空气与废气交换——开煤气谢谢大家Thanksforyourattendance