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炼焦工艺炼焦炉的机闭炉 第四章 第一节 炉体构

日期:2019-10-08 04:32 来源:

  

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  炼焦工艺炼焦炉的结构炼焦炉 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 它类似于堆式炼制木炭将煤置于地上或地下的窑 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 焦炭灰分高结焦时间长 化学产品不能回收 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 生产优质产品为此焦炉应加热均匀 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。 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。 加热系统阻力小热工效率高 能耗低。 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 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 焦炉结构的各个部位加以分析现代焦炉炉体最上部是炉 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 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。 一般由硅质耐火材料砌筑而成。炭化室位于两侧燃烧室之 并有12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 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 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料用 量增加。炭化室长度为13 16m 从推焦机械性能来看 度已接近最大限度。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。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 5m高的大型焦炉为354m3 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 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 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 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 炭化室宽度与结焦速度的关系炭化室平均宽度 mm 500 450 407 350 300 2218 16 12 炼焦炉此外 炭化室宽度对煤料的炼焦速度、膨胀压力及焦 炭的平均块度等因素均有影响 具体表现为 干馏过程的传热 是炭化室两侧的燃烧室通过炉 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 bl、b2炭化室宽度 mm 宽度分别为bl、b2的炭化室内煤料的结焦时间 tf平均火道温度 VC炼焦速度 mm 炼焦炉将上式代入式 所以当bl b2时 则VC1 VC2。 也就是说在相同的火道温度条件下 炭化室越窄 焦速度就越快。11 1c2c 炼焦炉高温干馏过程中煤料给予炭化室炉墙的膨胀压力 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 有关。 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。因此 同一煤料在不同炭化室内干馏时 实际承受的负荷是随着炭化室宽度增加而略有减小。如图42所示。 炭化室膨胀压力危险值约15kPa左右 故允许承受的极 限负荷约7 10kPa。因此当装炉煤的膨胀压力偏高时宜采用 宽炭化室。 炼焦炉 膨胀压力与炭化室宽度的关系炼焦炉 焦炭碎成小块 起因于裂纹。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 取决于不均匀收缩所产生的内应力。在相同的结焦温度 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 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。 炼焦炉 所以 在一定范围内 炭化室宽度越窄 生产能力将 越高。故应综合考虑确定炭化室宽度 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 较多 小块焦增加 因此炭化室以较宽些为宜。对于黏结 性较差的煤料 快速加热能改善其黏结性 对提高焦炭质 量有利 故以较窄的炭化室为好。58型焦炉炭化室的平均 宽取407mm和450mm两种规格 大容积焦炉的平均宽度仍为 450mm 目前有些新建焦炉宽度为500mm 小型焦炉炭化室 的平均宽度为300mm左右。炼焦炉 炭化室长度焦炉的生产能力与炭化室长度成正 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 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 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 煤料挥发分不高收缩性小时 要求锥度增加。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15980mm 锥度为70mm 卡尔斯蒂式焦炉炭化室长 度为17090mm 锥度为76mm。随着炭化室长度和锥度的增 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。 炼焦炉 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 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 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 约降低13。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 限制。 炼焦炉 炭化室高度大型焦炉一般为4 6m 增加炭化室 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 增加而有利于焦炭质量的提高。但是随着高度的增加 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 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。 凡此种种 使每个炭化室的基建投资及材料消耗增加。因 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。目前大型焦炉的高度一般不超过8m。 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 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。 炼焦炉 燃烧室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 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 以保证焦炉炭化室中心距相等。一般大型焦炉的燃烧室有26 32个立火道 中小型焦炉仅为12 16个。燃烧室一般 比炭化室稍宽 以利于辐射传热。 结构形式与材质燃烧室内用横墙分隔成若干个立火 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 并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

  炼焦工艺炼焦炉的结构炼焦炉 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

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