第四章 煉焦?fàn)t及其設(shè)備

第四章煉焦?fàn)t及其設(shè)備第1頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)煉焦?fàn)t一、焦?fàn)t的發(fā)展：經(jīng)歷了堆式干餾與窯、倒焰爐、廢熱式焦?fàn)t、現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t堆式干餾：1735年倒焰爐：1840年廢熱式焦?fàn)t：1881年現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t：1884年第2頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四二、現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t的基本構(gòu)成爐體由：炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室、爐頂區(qū)五大部位組成。第3頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第4頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第5頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四1、炭化室和燃燒室炭化室是煤料隔絕空氣進(jìn)行炭化的地方。燃燒室煤氣燃燒向炭化室供給熱量的地方。二者相間排列。錐度——為了推焦的方便，炭化室的水平截面呈梯形，焦側(cè)寬機(jī)側(cè)窄，焦側(cè)與機(jī)側(cè)的寬度差，稱為炭化室的錐度。機(jī)、焦側(cè)寬度的平均值，稱為炭化室的平均寬度。加熱水平（高度）——為了焦餅上下均勻成熟，炭化室高度要高于燃燒室，二者的高度差，稱為焦?fàn)t的加熱水平（高度）。H=h+Δh+(200~300)第6頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四H=h+Δh+(200~300)式中：h——煤線距炭化室頂?shù)木嚯x（炭化室頂部空間高度，mmΔh——裝爐煤煉焦時(shí)產(chǎn)生的垂直收縮量（一般為有效高度的5~7%），mm200~300——考慮燃燒室的輻射傳熱允許降低的燃燒室高度，mm為了燃燒室長(zhǎng)向加熱的均勻性和提高炭化室的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，將燃燒室分成各個(gè)立火道。立火道的連接方式有雙聯(lián)式、二分式、四分式、跨頂式等。改善高向加熱均勻性的措施：廢氣循環(huán)、高低燈頭、分段加熱、不同爐墻厚度等第7頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第8頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第9頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第10頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四2、斜道區(qū)位于燃燒室和蓄熱室之間，是連接燃燒室和蓄熱室的通道。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第11頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四3、蓄熱室位于焦?fàn)t的下部，是回收廢氣中的廢熱并用來預(yù)熱上升的空氣和高爐煤氣的地方。內(nèi)填格子磚作為熱交換的介質(zhì)。下部設(shè)小煙道，頂部設(shè)蓄熱室頂部空間。第12頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四單墻——同向氣流之間的蓄熱室隔墻。主墻——逆向氣流之間的蓄熱室隔墻。中心隔墻——將蓄熱室分為機(jī)、焦側(cè)隔墻。第13頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四4、爐頂區(qū)位于焦?fàn)t的頂部，炭化室蓋頂磚以上部分稱為爐頂區(qū)。內(nèi)設(shè)裝煤孔、看火孔、上升管孔、烘爐孔和拉條溝等。第14頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四5、煙道和基礎(chǔ)蓄熱室下部設(shè)分煙道，匯集來自蓄熱室的廢氣，分煙道匯于總煙道，再接至煙囟。焦?fàn)t基礎(chǔ)包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和抵抗墻兩部分。第15頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第16頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四三、焦?fàn)t結(jié)構(gòu)類型1、裝煤方式頂裝（散裝）焦?fàn)t側(cè)裝（搗固）焦?fàn)t差異：搗固焦?fàn)t錐度小，爐頂區(qū)不設(shè)裝煤孔2、加熱煤氣和空氣供入方式下噴式焦?fàn)t：焦、高爐煤氣下噴式側(cè)入式焦?fàn)t：焦、高爐煤氣下噴式第17頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四3、燃燒室火道形式水平火道焦?fàn)t直立式火道焦?fàn)t：二分式焦?fàn)t四分式焦?fàn)t跨頂式焦?fàn)t雙聯(lián)式焦?fàn)t第18頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四4、高向加熱均勻方式高低燈頭焦?fàn)t不同爐墻厚度焦?fàn)t分段加熱焦?fàn)t廢氣循環(huán)焦?fàn)t5、氣流調(diào)節(jié)方式上部調(diào)節(jié)式焦?fàn)t下部調(diào)節(jié)式焦?fàn)t6、加熱煤氣種類單熱式焦?fàn)t復(fù)熱式焦?fàn)t第19頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四四、主要爐型1、二分式焦?fàn)t66型、70型、二分下噴式焦?fàn)t、卡爾—斯蒂爾焦?fàn)t等2、過頂式焦?fàn)t考伯斯—貝克式焦?fàn)t、ΠΚ焦?fàn)t等3、雙聯(lián)式焦?fàn)t奧托式焦?fàn)t、ΠΒΡ型焦?fàn)t、日鐵式M型焦?fàn)t、JN焦?fàn)t第20頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四我國主體焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)我國的主體焦?fàn)t為JN焦?fàn)t，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：雙聯(lián)火道廢氣循環(huán)焦?fàn)t煤氣下噴復(fù)熱式。JN式焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第21頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第22頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第23頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)焦?fàn)t機(jī)械焦?fàn)t機(jī)械常稱為四大車，用以完成焦?fàn)t的裝煤、出焦、熄焦等。1）裝煤車：置于爐頂，用于從煤塔取煤并裝入炭化室。2）推焦車：位于焦?fàn)t的機(jī)側(cè)，用以完成啟閉機(jī)側(cè)爐門、推焦、平煤、清掃機(jī)側(cè)爐爐門框等。3）導(dǎo)焦車：位于焦側(cè)操作臺(tái)上，用于啟閉焦側(cè)爐門、導(dǎo)焦、清掃焦側(cè)爐爐門框等。4）熄焦車：位于焦側(cè)，用于接收紅焦并送至熄焦塔下將其熄滅，然后放在涼焦臺(tái)上。采用干法熄焦時(shí)沒有熄焦車，代之焦罐車。第24頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)護(hù)爐設(shè)備一、護(hù)爐設(shè)備的主要作用是利用可調(diào)節(jié)的彈簧勢(shì)能，連續(xù)不斷地向砌體施加數(shù)量足夠、分布合理的保護(hù)性壓力，使砌體在自身膨脹和外力作用下仍能保持完整、嚴(yán)密，從而保證焦?fàn)t正常生產(chǎn)。此外，護(hù)爐設(shè)備還有支撐機(jī)焦側(cè)操作臺(tái)、集氣管的作用。保護(hù)板、爐門框和爐門之間的配合，完成焦?fàn)t的密封，防止荒煤氣外漏，造成冒煙冒火。第25頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四二、護(hù)爐設(shè)備的組成護(hù)爐設(shè)備又稱為所爐鐵件。包括：橫向有：爐柱（鋼柱）、保護(hù)板、爐門框、大小彈簧、橫拉條、爐門等；縱向有：抵抗墻、縱拉條等。第26頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第27頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第28頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)煤氣設(shè)備煤氣設(shè)備包括干餾煤氣導(dǎo)出設(shè)備和加熱煤氣供入設(shè)備兩套系統(tǒng)。一、干餾煤氣導(dǎo)出設(shè)備1、干餾煤氣（俗稱荒煤氣）導(dǎo)出設(shè)備的作用是：一是將荒煤氣順利導(dǎo)出，不致因爐門刀邊附近煤氣壓力過高而冒煙冒火，但又要使全爐各炭化室在結(jié)焦過程中始終保持正壓；二是將荒煤氣適度冷卻，不致因溫度過高引起設(shè)備變形、阻力升高和鼓風(fēng)、冷凝的負(fù)荷增大，但又要保持焦氨水的良好的流動(dòng)性。第30頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四其流程和設(shè)備如圖所示。流程：上升管——橋管——水封閥——集氣管——門型管——吸氣管——?dú)庖悍蛛x器——回收車間第31頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第32頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四二、加熱煤氣供入設(shè)備對(duì)于單熱式焦?fàn)t只配備一套加熱煤氣管系，復(fù)熱式焦?fàn)t配備高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣兩套管系。第34頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第35頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四三、廢氣導(dǎo)出及換向開閉器（廢氣盤）換向開閉器是既能供入煤氣和空氣，又能排出廢氣，還能調(diào)節(jié)氣體流量的裝置，俗稱廢氣盤。焦?fàn)t加熱用的空氣和高爐煤氣經(jīng)過廢氣盤調(diào)節(jié)流量后進(jìn)入蓄熱室，蓄熱室中廢氣經(jīng)廢氣盤調(diào)節(jié)流量后進(jìn)入分煙道。第36頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第37頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第38頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四四、交換系統(tǒng)與交換過程交換系統(tǒng)由交換機(jī)、拉條、交換考克、廢氣盤等組成。交換過程：關(guān)煤氣——空氣與廢氣交換——開煤氣第39頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第40頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第41頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)筑爐材料1、砌筑焦?fàn)t用耐火材料的基本要求（1）荷重軟化溫度高于所在部位的最高溫度；（2）在所在部位溫度變化范圍內(nèi)，具有抗溫度急變性能；（3）能抵抗所在部位可能遇到的各種介質(zhì)的侵蝕；（4）炭化室墻具有良好的導(dǎo)熱性能，格子磚具有良好的蓄熱能力。第42頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四2、耐火磚的性能與焦?fàn)t磚的選擇（1）耐火度——指耐火材料在高溫下抵抗熔融性能的指標(biāo)，但不是熔融溫度。試驗(yàn)方法：示溫熔錐，當(dāng)錐角與底盤接觸時(shí)的溫度。一般規(guī)定：耐火度在1580℃以上者為耐火材料。（2）荷重軟化溫度——指在一定荷載下產(chǎn)生軟化變形時(shí)的溫度。試驗(yàn)方法：第43頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四3、高溫體積穩(wěn)定性——是指耐火制品長(zhǎng)期在高溫下使用時(shí)，體積發(fā)生不可逆變化的性能。耐火磚在制造、燒成過程中由于反應(yīng)不充分以及晶型轉(zhuǎn)化不完全，當(dāng)其在高溫下長(zhǎng)期使用時(shí)，由于反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生和晶型的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，引起的殘余變形量作為評(píng)價(jià)高溫體積穩(wěn)定性的標(biāo)志。試驗(yàn)：將體積為V0的試樣，加熱到1200~1500℃保溫2小時(shí)，冷卻至室溫后測(cè)定其體積V，則定義：高溫體積穩(wěn)定性=（V-V0）/V×100，%正值為殘余膨脹，負(fù)值為殘余收縮，也叫重?zé)蛎浐椭責(zé)湛s。第44頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四4、熱膨脹性——是指耐火制品隨溫度升高發(fā)生的熱膨脹性能。通常用線膨脹率α或體積膨脹率β表示：α=100×（lt-l0)/l0，%

β=100×（Vt-V0)/V0，%式中：l0、V0——室溫下試樣的原始長(zhǎng)度和體積；lt、Vt——升溫至t℃時(shí)試樣的長(zhǎng)度和體積。第45頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第46頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四5、抗急冷急熱性（溫度急變抵抗性）

——指耐火材料在溫度急劇變化時(shí)不開裂、不剝落的性質(zhì)。試驗(yàn)：將耐火磚加熱至850℃，然后放入流動(dòng)的涼水中，如此反復(fù)，直至碎裂、剝落下來的部分達(dá)到20%，其次數(shù)作為抗急熱冷性指標(biāo)。硅磚：1—2次；粘土磚：10—20次；粗粒粘土磚：25—100次。而在600℃以上，硅磚具有良好的抗急冷急熱性能。第47頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四6、密度與孔隙

表示方法：第48頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)質(zhì)硅磚就是真密度低、體積密度高、氣孔率低的硅磚，即：致密硅磚或高密度硅磚。其耐壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能均優(yōu)于普通硅磚。第49頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四7、熱導(dǎo)率λ與熱擴(kuò)散率α

熱導(dǎo)率λ表示耐火制品導(dǎo)熱能力的大小；熱擴(kuò)散率α耐火制品在導(dǎo)熱過程中溫度變化的能力，它影響耐火制品內(nèi)層溫度分布的均勻性。第50頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第51頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四8、抗蝕性——指耐火制品在高溫下抵抗灰分、氣體等侵蝕的能力。9、焦?fàn)t各部位用磚

基于以上討論，現(xiàn)代焦?fàn)t的炭化室部位采用荷重軟化溫度高、導(dǎo)熱性能好、抗蝕性強(qiáng)、600℃抗急冷急熱性能好的硅磚。斜道區(qū)和蓄熱室墻的溫度雖然低些，但要求砌體嚴(yán)密、負(fù)重大，故也采用無殘余收縮、荷重軟化溫度高、與炭化室熱膨脹性一致的硅磚。燃燒室頭部溫度變化較大，可降低到600℃以下，還要經(jīng)受護(hù)爐鐵件所施加的壓力，宜采用抗熱震性好、耐磨性強(qiáng)的高鋁磚。格子磚、篦子磚、小煙道襯磚、磚煤氣道第一層襯磚、爐頂用磚、以及爐門襯磚、上升管襯磚等應(yīng)具有良好的熱穩(wěn)定性，而對(duì)荷重軟化溫度要求不高，故采用粘土磚。

第52頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四三、SiO2晶型轉(zhuǎn)變與硅磚特性硅磚含SiO293%以上。SiO2具有多種晶型。其性質(zhì)各異。第53頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第54頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第55頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四四、粘土磚、高鋁磚粘土磚是含Al2O335%~48%，SiO252~65%鋁硅質(zhì)耐火材料。高鋁磚是含Al2O348%以上鋁硅質(zhì)耐火磚。第56頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第57頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第58頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第59頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第60頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第61頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第62頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第63頁，共75頁，2023年，2月20日，星期四第64頁，共75頁，2023