炼焦工艺学第04章

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1、炼焦炉第四章炼焦炉第一节炉体构造第二节炉型特性第三节炉型举例第四节焦炉结构的发展方向炼焦炉第一节炉体构造一、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，即成堆干馏（土法炼焦）、倒焰式焦炉、废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，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，还造成了环境污染，综合利用差。炼焦炉焦炉的发展趋势应满足下列要求：

2、（1）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，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。（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，环境污染少。炼焦炉二、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。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

3、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，不仅需要有合适的煤配比，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。为此，需从焦炉结构的各个部位加以分析，现代焦炉炉体最上部是炉顶，炉顶之下为相间配置的燃烧室和炭化室，炉体下部有蓄热室和连接蓄热室与燃烧室的斜道区，每个蓄热室下部的小烟道通过废气开闭器与烟道相联。烟道设在焦炉基础内或基础两侧，烟道末端通向烟囱，故也称焦炉由三室两区组成，即炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶区和基础部分。如图4-1。炼焦炉图4–1焦炉炉体结构模型图炼焦炉1．炭化室炭化室是接受煤料，并对其隔绝空气进行

4、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，顶部有3～4个加煤孔，并有1～2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。整座焦炉靠推焦车一侧称为机侧，另一侧称为焦侧。顶装煤的焦炉，为顺利推焦，炭化室的水平呈梯形，焦侧宽度大于机侧，两侧宽度之差称锥度，一般焦侧比机侧宽20～70mm，炭化室愈长，此值愈大，大多数情况下为50mm。捣固焦炉由于装入炉的捣固煤饼机、焦侧宽度相同，故锥度为零或很小。炭化室宽度一般在400～550mm之间，宽度减小，结焦时间能大大缩短，但是一般不小于350mm。炼焦炉因宽度太窄会使推焦困难，操作次数频繁和耐火材

5、料用量增加。炭化室长度为13～16m，从推焦机械性能来看，该长度已接近最大限度。炭化室高度一般为4～6m（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。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21～40m3，我国5.5m高的大型焦炉为35.4m3，6m高的大型焦炉为38.5m3。国外近年来的大型焦炉的有效容积已达50～80m3。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响因素。炼焦炉（1）炭化室的宽度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

6、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。如表4-1所示（火道温度按1300～1350℃）。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，增加污染，耐火砖用量也相应增加，从而降低了生产能力。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炼焦炉此外，炭化室宽度对煤料的

7、炼焦速度、膨胀压力及焦炭的平均块度等因素均有影响，具体表现为：①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，结焦时间与炭化室宽度之间的关系，可由下式近似计算：（4-1）炼焦炉式中bl、b2——炭化室宽度，mm；τ1、τ2——宽度分别为bl、b2的炭化室内煤料的结焦时间，h；tf——平均火道温度，℃；t——焦饼中心温度，℃。通常将炭化室宽度与结焦时间的比值称为干馏速度。（4-2）式中VC——炼焦速度，mm／h。炼焦炉