炼焦炉及其设备技术经验

1、 第四章第四章 炼焦炉及其设备炼焦炉及其设备coke oven and its equipment1技术课件本章内容：本章内容： 第一节第一节 炼焦炉炼焦炉 第二节第二节 筑炉材料筑炉材料 第三节第三节 护炉设备护炉设备 第四节第四节 煤气设备煤气设备 第五节第五节 焦炉的砌筑、烘炉、开工和修理焦炉的砌筑、烘炉、开工和修理 第六节第六节 焦炉的大型化和高效焦炉的大型化和高效 安排：安排：2学时学时2技术课件第一节第一节 炼焦炉炼焦炉(coke oven) 一、炼焦炉的发展（一、炼焦炉的发展（evolution of coke oven） 焦炉的发展经历了如下四个阶段焦炉的发展经历了如下四个阶段

2、: 堆式干馏堆式干馏（beehive coke oven）：1735年年 倒焰炉（倒焰炉（flame coke oven）：）：1840年年 废热式焦炉（废热式焦炉（non-regenerative coke ）：）：1881年年 现代蓄热式焦炉（现代蓄热式焦炉（modern regenerative coke oven）：）：1884年年3技术课件二、现代蓄热式焦炉的基本构成二、现代蓄热式焦炉的基本构成 炭化室（炭化室（chamber） 燃烧室（燃烧室（flues） 斜道区（斜道区（slope flue zone/port zone） 蓄热室（蓄热室（regenerator） 炉顶区（炉顶区

3、（top zone） 烟道与基础（烟道与基础（waste gas flue and foundation）4技术课件coke pushing machinelarry carguidequenching carcoke oven5技术课件6技术课件1、炭化室和燃烧室、炭化室和燃烧室(chamber and flues) 炭化室是煤料隔绝空气进行炭化的地方。燃烧室煤气燃烧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。向炭化室供给热量的地方。二者相间排列。锥度锥度(taper)为了推焦的方便，炭化室的水平截面呈梯形，为了推焦的方便，炭化室的水平截面呈梯形，

4、焦侧宽机侧窄，焦侧与机侧的宽度差，称为炭化室的锥度。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。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）加热水平（高度）为了焦饼上下均匀成熟，炭化室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（高要高于燃烧室，二者的高度差，称为焦炉的加热水平（高度）。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、二燃烧室分成各个立火道。立火道的连接方式有双联式

5、、二分式、四分式、跨顶式等。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、不同炉墙厚度等热、不同炉墙厚度等7技术课件 flue(vertical flue)chamber silica wall 8技术课件horizontal fluecross fluebi-cross fluecrossover fluehairpin flue9技术课件top zone slope flue zone regenerator stack total waste gas flue waste gas flue founda

6、tion flues cog main bus 10技术课件11技术课件12技术课件slope fluegun flueregenerator 13技术课件3、蓄热室、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。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。下部设小烟道，顶部设蓄热室顶部空间。checherbrickbus 14技术课件15技术课件16技术课件单墙单墙同向气流间的蓄热室隔墙同向气流间的蓄热室隔墙主墙

7、主墙逆向气流间的蓄热室隔墙逆向气流间的蓄热室隔墙中心隔墙中心隔墙位于焦炉中心线上将蓄热室分位于焦炉中心线上将蓄热室分成机、焦侧两部分的隔墙成机、焦侧两部分的隔墙封墙封墙位于端部将蓄热室密封的墙。位于端部将蓄热室密封的墙。17技术课件4、炉顶区、炉顶区(top zone of battery) 位于焦炉的顶部，炭化室盖顶砖以上部分称为炉顶区。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。内设装煤孔、看火孔、上升管孔、烘炉孔和拉条沟等。watching holewatching openingcharging holecharging openin

8、g18技术课件5、烟道和基础、烟道和基础(waste gas flus and foundation)蓄热室下部设分烟道，汇集来自蓄热室的废气，分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。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。焦炉基础包括基础结构和抵抗墙两部分。19技术课件20技术课件21技术课件6、我国主体焦炉的结构特点、我国主体焦炉的结构特点 我国的主体焦炉为我国的主体焦炉为jn焦炉，其结构特点为：焦炉，其结构特点为：双联火双联火道道(hairpin vertical flue)、废气循环、废气循环(exhaust gas circu

9、lation)、焦炉煤气下喷、焦炉煤气下喷(cog underjet)、复热式、复热式(combination)。22技术课件23技术课件24技术课件25技术课件26技术课件7、 7.63m焦炉结构及特点焦炉结构及特点27技术课件1、焦炉结构特点、焦炉结构特点 7.63m焦炉为德国伍德公司设计开发的既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有废气循环又有分段加热的“组合火焰型组合火焰型（combiflame）”焦炉。焦炉。 其结构特点为：其结构特点为： 双联火道；废气循环；分段加热；两格蓄双联火道；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；热室，长向、横

10、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。微调（双跨越孔）；复热式。 燃烧室由燃烧室由18对对36个立火道组成；分三段个立火道组成；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；蓄热室长向分改善炉顶空间温度；蓄热室长向分36格、横向格、横向分分2格；采用金属喷嘴板下部调节。格；采用金属喷嘴板下部调节。28技术课件第二节第二节 筑炉材料筑炉材料(building material for cokeoven)一、砌筑焦炉用耐火材料的基本要求一、砌筑焦

11、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；）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）在所在部位温度变化范围内，具有抗温度急变性能；性能； （3）能抵抗所在部位可能遇到的各种介质的侵蚀；）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）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。好的蓄热能力。29技术课件二、耐火砖的性能与焦炉砖的选择二、耐火砖的性能与焦炉砖的选择 1、耐火砖的性能、耐火砖的性能（1）耐火度）耐火度 指耐火材料在高温下抵抗熔融性能的能力或指耐火材料在高温下抵抗

12、熔融性能的能力或指标。指标。是熔锥熔融现象发展到软化弯倒的温度。是熔锥熔融现象发展到软化弯倒的温度。 耐火材料耐火材料耐火度大于耐火度大于1580的材料。的材料。 试验方法：示温熔锥，当锥角与底盘接触时的温试验方法：示温熔锥，当锥角与底盘接触时的温度。度。30技术课件（2 2）荷重软化温度）荷重软化温度 指在一定荷载下产生软化变形时的温度指在一定荷载下产生软化变形时的温度。 试验方法：试验方法： 开始变形温度：开始变形温度： 变形变形0.6%0.6% 变形终了温度：变形终了温度： 变形变形40%40% 荷重软化温度：开始变形温度荷重软化温度：开始变形温度 常用耐火砖的基本性能见表常用耐火砖的基

13、本性能见表4-44-40.2mpaqq31技术课件32技术课件（3）高温体积稳定性）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。逆变化的性能。 试验方法：试验方法： q12001500%10000vvv高温体积稳定性正值：残余膨胀（重烧膨胀）正值：残余膨胀（重烧膨胀）负值：残余收缩（重烧收缩）负值：残余收缩（重烧收缩）33技术课件（4）热膨胀性）热膨胀性 指耐火制品随温度升高发生的热膨胀变形性能。指耐火制品随温度升高发生的热膨胀变形性能。 线膨胀率：线膨胀率： 体积膨胀率：体积膨胀率：式中：式中：l0、v0精通温下试样的原始

14、长度和体积；精通温下试样的原始长度和体积； lt、vt温度升至温度升至t的长度和体积。的长度和体积。%10000llltt%10000vvvtt34技术课件 冷水850 以碎裂、剥落部分的重量达到试样初重的以碎裂、剥落部分的重量达到试样初重的20%时时次数为指标。次数为指标。 硅砖：硅砖：12次次 普通粘土砖：普通粘土砖：1020次次 粗粒粘土砖：粗粒粘土砖：25100次次（5）温度急变抵抗性（抗急冷急热性）温度急变抵抗性（抗急冷急热性） 在温度急剧变化时不开裂、剥落的性能在温度急剧变化时不开裂、剥落的性能。试验方法：试验方法：35技术课件（6）密度与孔隙）密度与孔隙 真密度：优质硅砖真密度要

15、小，鳞石英要多真密度：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，气孔率要低体积密度：优质硅砖体积密度要大，气孔率要低36技术课件（7）导热率与热扩散率）导热率与热扩散率 导热率导热率制品导热能力的大小制品导热能力的大小 热扩散率热扩散率a制品在传热过程中温度变化的能力，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。它影响制品内层温度分布的均匀性。 热扩散率：热扩散率：式中：式中：热导率，热导率，kj/(mh) 密度，密度，kg/m3 cp比热容，比热容， kj/(kg) pca37技术课件(8) 抗蚀性抗蚀性 指耐火制品高温下抵抗灰分、气体等侵蚀的能力指

16、耐火制品高温下抵抗灰分、气体等侵蚀的能力。38技术课件2 2、焦炉砖的选择焦炉砖的选择 （1）硅砖）硅砖 1）组成：）组成：sio2 93%以上的硅质耐火材料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，）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。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）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）隔墙（单墙、主墙、中心隔墙） 39技术课件 （2） 粘土砖粘土砖 1）组成：）组成：al2o3 3548%, sio2 5265%

17、的铝硅质耐的铝硅质耐火材料火材料 2）特点：热稳定性好）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）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。气道第一层砖、炉顶用砖、炉门衬砖、上升管衬砖等。 （3）高铝砖）高铝砖 1）组成：）组成：al2o3 48%的铝硅质耐火材料的铝硅质耐火材料 2）特点：耐磨，抗热震性好）特点：耐磨，抗热震性好 3）使用部位：炉头）使用部位：炉头40技术课件41技术课件 第三节第三节 护炉设备护炉设备(equipment for protection) 护炉设备又称为所炉铁件，包括：护炉设备又称为所炉铁

18、件，包括：横向：横向：炉柱（钢柱）、保护板、炉门框、大小弹簧、横拉条、炉门等；炉柱（钢柱）、保护板、炉门框、大小弹簧、横拉条、炉门等；纵向：纵向：抵抗墙、纵拉条等。抵抗墙、纵拉条等。42技术课件炉柱（钢柱）炉柱（钢柱）buckstay保护板保护板 protecting plate炉门框炉门框 door framework大小弹簧大小弹簧 large and small springs横拉条横拉条 cross tie rod炉门炉门 door抵抗墙抵抗墙 resistance wall 纵拉条纵拉条 longitudinal tie rod 43技术课件buckstaydoor44技术课件 抵抗

19、墙抵抗墙resistanceresistancewallwall45技术课件 煤塔煤塔coalbincoalbin 纵拉条纵拉条longitudinal longitudinal tie rodtie rod46技术课件47技术课件protecting platebuckstaysmall spring 48技术课件49技术课件50技术课件buckstayprotecting platenut and springup-cross tie roddown-cross tie rod51技术课件护炉设备的主要作用：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利用可调节

20、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。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。）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）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。封，防止荒煤气外漏，造成冒烟冒火。52技术课件53技术课件 第四节第四节 煤气设备煤气设备(gas equipment) 包括：干馏煤气（荒煤气）导出设备包括：干馏煤气（荒

21、煤气）导出设备 加热煤气供入设备加热煤气供入设备 一、干馏煤气导出设备一、干馏煤气导出设备 1、作用、作用 1）将荒煤气顺利导出，不致因炉门刀边附近煤气压力将荒煤气顺利导出，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；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、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。良好的流动性。54技术课件2、构成、构成 上升管上升管桥管桥管水封阀水封阀集气管集气管门型门型管管吸气管吸气管气液分离器气液分离器回收车间回收车间55技术课件56技术课件57技术课件standpipegooseneckwater-sealed valvecollecting mainfoul gasraw gashinged lid liquor spray(flushing liquor) ammonia liquor pipetop (of coke-oven)58技术课件 suck main(crossover main) mainstandpipe adjusting valve tar box 59技术课件60技术课