旭阳实习炼焦工艺11-12-24

,焦炉,焦炉煤气,精脱硫,转化,焦化厂工艺流程,甲醇,循环氨水,第四章炼焦炉,成堆干馏,倒焰式炉,废热式炉,蓄热式炉,发展阶段,一、炼焦炉的发展及现代焦炉的基本要求,大型高效,第一节炉体构造,二、现代焦炉的主要部位,炭化室,燃烧室,蓄热室,斜道区,基础平台,炉顶区,三室两区一平台,图4-1焦炉炉体结构模型图,炭化室,作用：接受煤料，并对其隔绝空气进行干馏的炉室材质:由硅质耐火材料砌筑。炭化室位于两侧燃烧室之间，顶部有34个加煤孔，并有12个导出干馏煤气的上升管。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,确定碳化室尺寸的影响因素,炭化室的宽度：350-550mm,碳化室形状为梯形：焦侧宽于机侧20-70mm,干馏过程的传热：膨胀压力：15kpa焦炭碎成小块,受碳化室锥度及长向加热均匀限制受推焦阻力及推焦杆热态强度限制,炭化室长度：13-16m炭化室高度：4-6（8）m有效容积：21-40m3,1.碳化室（1）宽度,增加宽度，因煤料传热不良，结焦速度降低，结焦时间大为延长，生产能力下降。减小宽度，结焦时间缩短，操作次数增加，每吨焦的所需操作时间增多，增加污染，耐火砖用量增加，生产能力下降。推焦杆强度降低，推焦困难。干馏传热：热阻主要来自煤料。膨胀压力：起因于胶质层内煤气压力，与煤料性质、颗粒组成、堆密度、温度有关，另外也与宽度有关。因宽度与加热速度有关。焦炭碎成小块，起因于裂纹。块度的大小取决于裂纹的深度和间距，而深度和间距又取决于不均匀收缩产生的内应力。,怎么确定？,碳化室（2）长度,生产能力与长度成正比，单位产品的设备造价随长度增加显著降低。,受碳化室锥度和长向加热均匀性。受推焦阻力及推焦杆的热态强度：焦饼质量增加，接触面积增大，阻力增加。焦粉增加，阻力增大。推焦杆在推焦过程中，温度上升，钢结构的屈服点到400度时降低1/3。受技术装备水平和炉墙砌砖的限制,长度受下列因素限制,高度增加，生产能力增加。密度增加，质量提高。高度增加，炉墙强度增强；为保证高向加热均匀性，引起燃烧室结构的复杂化；应有坚固的护炉设备和炉门清扫装置；基建投资和材料消耗增加。大型焦炉一般为46m，不超过8m。,碳化室（3）高度,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,强调,2.燃烧室,锥度与碳化室相反，比碳化室稍宽,利于辐射传热。（1）结构形式与材质:燃烧室用隔墙分成若干个立火道，可以个别调节温度；增加了砌体强度；增大辐射面积。调节温度（1300-1400）的方式：调节气量。（2）加热水平高度燃烧室顶盖高度低于碳化室顶部，二者之差称加热水平高度。碳化室顶部温度不致过高，减少煤气的热解。有三部分组成：煤线至碳化室顶部距离，大炉300mm；煤料结焦后的垂直收缩距离，为有效高度的5-7；碳化室成熟后的焦饼顶面高应比燃烧室顶部高出200-300mm（大型焦炉）。,3.蓄热室,焦炉煤气由于其热值高，不需要预热，就能达到要求温度。如焦炉煤气进入蓄热室预热，会因受热而分解生成石墨，造成堵塞，且预热后，燃烧速度增加，火焰变短高向加热不均匀。格子砖安装时上下砖孔要对准，高炉煤气含尘量控制在15mg/m3以下，定期清扫。小烟道需设黏土衬砖，保护硅砖砌体不受温度变化冲击。格子砖上部有顶部空间，气流在此混匀。箅子砖支撑格子砖，利用孔径大小的改变使气流沿长向分布均匀。,图4-3焦炉蓄热室结构1主墙；2小烟道黏土衬砖；3小烟道；4单墙;5蓖子砖6隔热砖,图4-4蓖子砖和砖煤气道1扩散型蓖子；2直立砖煤气道,蓄热室（2）,中心隔墙将蓄热室分成机焦两侧。主墙两边压力差大，易漏气，发生“下火”和“空气短路”现象，故主墙必须坚固和严密。单墙两边压力差小，厚度较薄。封墙必须严密绝热，封墙中砌一层隔热砖，外用硅酸铝纤维保温。砌体为直缝结构。对蓄热室的要求是气流分配均匀、蓄热效率高、窜漏少和防止局部高温。蓄热室有纵蓄热室和横蓄热室之分。横蓄热室有并列式和两分式之分。横蓄热室使得每个燃烧室成为独立系统，便于调节；维修方便；煤气和空气均匀分配。蓄热室隔墙采用硅砖和黏土砖相互咬和砌筑方式。,4.斜道区（1）,调节砖（牛舌砖）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。,斜道区（2）,斜道出口的位置、交角、断面的大小，高低均会影响火焰的燃烧。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(牛舌砖)。,5.基础平台与烟道,抵抗墙与顶板间有膨胀缝。改善地下室操作环境，隔热层、降低分烟道高度。适应膨胀，设有绞接结构。地基、沉降缝。,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隔热层；2基础；1抵抗墙构架；2基础3烟道,有地下室,6.炉顶区,有煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉孔及拉条沟等.有隔热砖、挡火砖。炉顶的实心部位可用筑炉过程中的废耐火砖砌筑，炭化室和燃烧室的封顶砖用硅砖，其它部位大都用黏土砖，炉顶表面用耐磨性好，能抵抗雨水浸蚀缸砖砌筑。烘炉水平道、坡度、过顶砖厚度、炉顶厚度。,第二节炉型特性一、火道形式,水平式焦炉,直立式焦炉,燃烧室,两分式,四分式,过顶式,双联式,四联式,优点：,缺点：,燃烧室沿长度方向的气流压力差太大，气流分配不均，机焦侧加热不均。适用于小型、焦炉煤气加热的炉型。,结构简单、异向气流接触，面积小。,两分式,两分式,四联式异向气流接触面小，长向加热更均匀。过顶式两个燃烧室为一组，彼此借跨越碳化室顶部且与水平集合烟道相连的6-8个过顶烟道相连，形成一个燃烧室全部上升,一个全部下降。缺点：炉顶结构复杂，温度高。双联式较高的结构稳定性和砌体严密性，燃烧室长向气流阻力小，分配均匀，长向加热均匀。缺点：异向气流接触面大，易窜漏，结构复杂，砖型多,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,二、解决高向加热均匀性的方法,图4-13各种废气循环方式,侧入式焦炉加热用的富煤气由焦炉机、焦两侧的水平砖煤气道引入炉内，空气和贫煤气则从废气开闭器和小烟道从焦炉侧面进入炉内。特点：无法调节进入每个立火道的煤气量，且沿砖煤气道长向气流压差大，进入直立砖煤气道的煤气分配不均，不利于焦炉的长向加热；焦炉不需设地下室而简化了结构，节省投资。,三、煤气入炉方式,侧入式下喷式,1侧入式：,2、下喷式焦炉,富煤气由炉体下部通过下喷管垂直地进入炉内，空气和贫煤气则从废气开闭器和小烟道从焦炉侧面进入炉内。如58-型、JN60-82型等炉型均采用此法。特点：采用下喷式可分别调节进入每个立火道的煤气量，故调节方便，且易调准确，有利于实现焦炉的加热均匀性。但需设地下室以布置煤气管系，因此投资相应加大。,焦化厂焦炉型号:碳化室长14680mm、有效长13280mm、机侧宽495mm、焦侧宽505mm、平均宽500mm、锥度10mm、高4300mm、有效高4100mm、有效容积26.68m3、装煤26吨、产焦18.3吨。,思考题,为什么炭化室的焦侧比机侧宽？为什么燃烧室要分成许多立火道？在现在大型焦炉内采用那些措施可以解决高向加热均匀性的问题？,第五章焦炉机械设备,第一节筑炉材料炉体材料耐火砖使用之前要烘炉,第二节护炉设备,包括：炉门框、保护板、护炉柱、纵横拉条、弹簧及炉门等。护炉设备的主要作用：利用可调节的弹簧的势能，连续地向砌体施加足够的、分布均匀合理的保护性压力，使砌体在自身膨胀和外力作用下仍能保持完整、严密，从而保证焦炉的正常生产。,1.炉体横向膨胀及护炉设备的作用,炉体横向(即燃烧室长向)膨胀不设膨胀缝，烘炉期间,随炉温升高炉体横向逐渐伸长。投产后2-3年内，由于二氧化硅继续向鳞石英转化，炉体继续伸长,以后逐渐稳定。,护炉设备的主要作用,横向保护设备图,2.炉体纵向膨胀及护炉设备的作用,炉体纵向膨胀靠设在斜道区和炉顶区的膨胀缝吸收，正常情况下，抵抗墙只产生有限的向外倾斜，砌体在纵向膨胀时对两端抵抗墙产生向外的推力。当此力超过各层膨胀缝的滑动面摩擦阻力时，砌体内部发生相对位移使膨胀缝变窄。膨胀缝所在区域的上部负载越大，膨胀缝层数越多，滑动面越大越粗糙，甚至在滑动面上误抹灰浆，则摩擦阻力越大，抵抗墙所受推力就越大。,3.护炉设备的其它作用,在结焦过程中煤料膨胀以及推焦时焦饼压缩所产生的侧压力，使燃烧室整体受弯曲应力，在伸长的一侧产生拉应力。炉墙内从炭化室侧到燃烧室侧的温差，也使炭化室墙产生内应力。因此护炉设备的作用也在于用保护性压力来抵消这些拉应力。开关炉门时炉体受列强大的冲力。推焦时焦饼被压缩后产生的静弯摩擦力等，都需护炉设备将砌体箍紧，才能具有足够的结构强度。炉柱还是机焦侧操作台和集气管等设备约支架。,二、保护板、炉门框及炉柱（1）,保护板、炉门框及炉柱（2）,保护板与炉门框的主要作用:是将保护性压力均匀合理地分布在砌体上，同时保证炉头砌体、保护板、炉门框和炉门刀边之间的密封。炉门框与炉头或保护板间的密封,石棉绳,保护板、炉门框及炉柱（3）,炉门框:固定炉门.要求炉门框有一定的强度和刚度，加工面应光滑平直.炉柱:是用工字刚(或槽钢)焊接而成的，也可由特制的方型的空心钢制成，安装在机、焦侧炉头保护板的外面，由上下横拉条将机、熊两侧的炉往拉紧。上部横拉条的机侧和下部横拉条的机焦两侧均装有大弹簧。机侧的上部横拉条因受焦饼推出时烧烤故不设弹簧。炉柱内沿高向装有若干小弹簧。,炉柱的作用:将弹簧的压力传给炉体，只要这个压力使砖的裂缝和砖缝始终处于压缩状态，就可以控制炉体伸长，使炉体完整严密。,拉条,拉条的材质为低碳钢。它在250一350时强度极限最大，延伸率最低，随温度的升高，强度显著下降，延伸率增大。拉条在高温下长期工作会发生蠕变(是不能恢复的塑性变形)。蠕变速度随温度升高，所受应力增加而加快拉条损坏的情况:上升管孔，装煤孔等温度较高处，最为严重。这些部位的拉条直径往往变细，上升管附近除温度较高外，还有氨水的腐蚀，故拉条变细更快。拉条变细可由大弹簧的负荷经常变小来发现。,延长拉条的使用期限:在易损部位增加套管，并对装煤孔、上升管根部等处经常修补、灌浆、严防串漏，冒火烧坏拉条;出炉操作中应防止在装煤孔和炉顶表面积存余煤;当烧除炭化室顶的石墨时，如炉门不严或装煤口漏气，石墨燃烧产生的热量也会使拉条损坏。,拉条,弹簧-大小弹簧,由大小弹簧组成弹簧组，安装在焦炉机、焦侧炉柱的上下横拉条。炉柱的高向不同部位还装有几组小弹簧。弹簧能反映出炉柱对炉体施加的压力，使炉柱靠紧保护板，又能控制炉柱所受的作用力，以免炉柱受力过大。炉柱上下弹簧组所受的压力，指示出炉体所受的总负荷。小弹簧所受的压力只能指示出各点负荷的分布情况。,四、炉门,现代焦炉采用的自封式刀边炉门，其基本要求是结构简单、密封严实，操作轻便,清扫容易,维修方便改善：降低炉门内侧煤气压力；提高炉门刀边的密封性和可调性,第三节煤气设备一、煤气导出设备,作用：将荒煤气顺利导出，保持碳化室内的压力。冷却荒煤气温度，不至于温度过高引起设备变形，阻力升高和鼓风、冷凝负荷增大，保持焦油和氨水有良好的流动性。,1吸气弯管2自动调节翻板3氨水总管4吸气管5集油盒6集气管7上升管8炉柱9隔热板10弯头与桥管11氨水管12手动调节翻板,1.上升管、桥管,700左右的荒煤气，经桥管处连续不断地喷洒氨水(氨水温度约75)，由于氨水蒸发大量吸热，煤气温度迅速下降至80一100，并将大部分(约70)焦油冷凝下来。若用冷氨水喷洒，氨水蒸发量降低，煤气冷却效果反而不好，使焦油粘度增加，容易造成集宁管堵塞。喷洒的氨水循环使用，其蒸发量约占喷洒量的2一4。循环氨水用量对于单集气管约为5tt干煤，对于双集气管约为6tt干煤，氨水压力应保持.2MPa左右。,桥管,上升管、桥管（2）,为保证氨水的正常喷洒循环氨水必须不含焦油，氨水压力应稳定，并经常检查喷洒氨水的导管及喷嘴，发现堵塞及时清洗。氨水冷却煤气的效果与其雾化程度有关，雾化程度好,则冷却效果好。雾化程度取决于喷嘴的结构，氨水的清洁程度和氨水的压力等因素。,氨水喷头,2上升管沉积物的形成及预防措施,上升管内壁结石墨并迅速增厚，堵塞荒煤气的导出通道,使炭化室内压力增加导致炉门冒烟冒火。石墨的特征及形成的原因：通过实际观察发现，上升管内壁石墨层有上薄下厚的一致倾向底部有向下的弯月面，石墨层的切面呈层状，有类似焦炭的光泽，但无气孔，且结构松散，类似中温沥青。当上升管内壁温度约260一270时，石墨增长较快，若上升管外壁保温使内望温度上升至460一470，石墨少且质地酥松。,3集气管、吸气弯管和吸气管,二、加热煤气供入设备,单热式、复热式侧入式、下喷式,焦炉煤气中含有萘和焦油，低温时容易析出而堵塞管道和管件，设煤气预热器供气温低时预热煤气气温高时，煤气从旁通道通过。煤气预热器一般为列管立式蒸汽加热器，管内走煤气，管间通蒸汽。为提高高炉煤气的热值并使其保持稳定，需向高炉煤气中加入一部分焦炉煤气，故高炉煤气主管的开始端一般设有煤气混合器。煤气混合器是一个同心的套管，内管上钻有许多小孔，焦炉煤气由外管进入管间，并经小孔进入高炉煤气管道。管道内煤气流速应小于15ms，主管道不大于12ms。炉孔数较多的大型侯炉，加热煤气主管较长，两端压差较大，为控制调节方便，使全长势压力分市均匀，可将管道设计为变径，即后半段煤气管径小于前半段，变径处呈浙变型，这样还可个约原材料。,为了稳定回炉煤气总管的压力和缓冲焦炉换向，切断煤气时，管道中的煤气压力急剧增加，对仪表设备带来危害，通常设有自动放散水封槽，其连接管直径较大，插入深度可据不同情况而定，当煤气压力超过插入深度的液柱压力时，煤气冲出水而由放散管排出。,三、废气导出系统,交换开闭器（废气盘）、机焦侧烟道、总烟道翻板,提杆式：,杠杆式,第四节焦炉机械,焦炉机械包括：顶装焦炉用装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车(焦炉四大车)，侧装焦炉用装煤推焦车代替装煤车和推焦车，增加了捣固机和消烟车，用以完成炼焦炉的装煤出焦任务。主要有：装煤孔盖和炉门的开关，平煤孔盖的开闭；炭化室装煤时的平煤操作；平煤时余煤的回收处理；炉门、炉门框、上升管的清扫；炉顶及机、焦侧操作平台的清扫；装备水平高的车辆还设有消烟除尘的环保设施。,一、装煤车,装煤车是在焦炉炉顶上由煤塔取煤并往炭化室装煤的焦炉机械。装煤车由钢结构架、走行机构、装煤机构、闸板、导管机构、振煤机构、开关煤塔斗嘴机构、气动（液压）系统、配电系统和司机操作室组成。,大型焦炉的装煤车功能较多，机械化、自动化水平较高，一般有以下功能：一次对位，机械开启和关闭装煤孔盖和上升管密封盖；机械式开关高压氨水喷洒；机械式螺旋给料加煤和炉顶面清扫；PLC自动操作控制。,二、推焦车,作用：完成启闭机侧炉门、推焦、平煤等操作。组成：由钢结构架、走行机构、开门装置、推焦装置、清除石墨装置、平煤装置、气路系统、润滑系统以及配电系统和司机操作室。功能：一次对位完成摘挂炉门、推焦和平煤操作；机械清扫炉门、炉门框和操作平台；机械实现尾焦的采集和处理；用压缩空气清扫上升管根部的石墨；推焦电流的显示及纪录；PLC自动操作控制。,三、拦焦车,组成：由启门、导焦及走行清扫等。作用：启闭焦侧炉门，将炭化室推出的焦饼通过导焦槽导入熄焦车中，以完成出焦操作。启门机构包括：摘门机构和移门旋转机构。导焦部分设有导焦槽及其移动机构，以引导焦饼到熄焦车上。为防止导焦槽在推焦时后移，还设有导焦槽闭锁装置。,四、熄焦车,熄焦车由钢架结构、走行台车、电机车牵引和制动系统、耐热铸铁车箱、开门机构和电信号等部位组成。用以接受由炭化室推出的红焦，并送到熄焦塔通过水喷洒而将其熄灭，然后再把焦炭卸至凉焦台上。要求熄焦车材质上能耐温度剧变，耐腐蚀，故车箱内应衬有耐热铸铁（钢）板。一般熄焦车底倾斜度为280，以保证开门后焦炭能靠自重下滑，但斜底熄焦车上焦炭堆积厚度相差很大，使熄焦不均匀。,五、装煤推焦车,捣固焦炉的装煤推焦车完成的任务除了有顶装焦炉推焦车的摘门、推焦外，还增加了推送煤饼的任务，同时取消了平煤操作。相应地车辆上增加了捣固煤饼用的煤槽以及往炉内送煤饼的托煤板等机构，取消了平煤机构。通常装煤箱的一侧是固定壁，另一侧是活动壁，煤箱前部有一可张开的前臂板，装煤饼时打开，煤饼由此推出。煤饼箱后部有一顶板，装煤时与托煤板一起运动，装完煤抽托煤板时由煤箱侧壁锁紧机构夹住，顶住煤饼，抽完托煤板后，夹紧机构放开，由卷扬机构拉回。煤饼箱下有托煤板，由一链式传动机构带动，在装煤时托着煤饼一起进入炭化室，装完煤后抽出。,六、捣固站,有可移动式的车式捣固机和固定位置连续成排捣固站两种。可移动式的捣固机上有走行传动机构，每个捣固机上有24个捣固锤，由人工操作，沿煤饼方向往复移动，分层将煤饼捣实，煤塔给料器采用人工控制分层给料的方式。连续捣固站的捣固锤头多，沿煤饼排开，在加煤时，锤头不必来回移动或在小距离内移动，实现连续捣固，煤塔给料器采用自动控制均匀薄层连续给料。,七、四大车联锁,焦炉的生产操作是在各机械相互配合下完成的。在焦炉机械水平逐步提高的情况下，装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车之间的工作要求操作协调、联系准确，方能使四大车的操作协调一致，为保证焦炉安全正常生产，四大车应实现联锁，具体要求如下：装煤车司机能根据装煤情况，发出平煤信号，推焦车司机在平煤时可发出停止平煤的信号，平煤过程中装煤车司机也可发出讯号仃止平煤。推焦车、拦焦车和熄焦车之间，在未对准同一炉号的情况下不能推焦，即在拦焦车未取下炉门和导焦槽未对准炉门框以及熄焦车未运行至接焦位置时不能推焦。推焦过程中，如某一机械出事故，任何一个司机均可发出指令使推焦杆退回。,（1）有线联锁控制,在焦炉四大车上均设一条联锁滑线，每车司机室都设有操作信号和事故信号，出焦时每车操作前都用信号联系。各车之间还有联锁装置，推焦前只有当拦焦车打开炉门，导焦槽对准推焦炉号，熄焦车对位，并待熄焦车司机接通推焦车上的继电器时，推焦车方能推焦。当焦侧出现问题不允许继续推焦时，熄焦车司机可切断电源，推焦杆即停止前进。这种有线联锁装置，可由熄焦车控制推焦杆前进，缺点是线路复杂，操作麻烦，不能保证推焦杆与导焦槽对准同一炭化室，即配合不能达到完全可靠。,（2）载波电话通迅在每辆车上安装载波电话，直接利用电力线传递载波，进行通话联络和控制操作，这种方式虽然可靠但通话和操作频繁，