炼焦炉及其设备课件

第四章第四章 炼焦炉及其设备炼焦炉及其设备Coke oven and its equipment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、开工和修焦炉的砌筑、烘炉、开工和修理理 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 2学时学时第一节第一节 炼焦炉炼焦炉(coke oven)(coke oven)一、炼焦炉的发展（一、炼焦炉的发展（evolution of coke ovenevolution 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:堆式干馏堆式干馏（beehive coke ovenbeehive coke oven）：17351735年年 倒焰炉（倒焰炉（flame coke ovenflame coke oven）：）：18401840年年 废热式焦炉（废热式焦炉（non-regenerative coke non-regenerative coke）：）：18811881年年 现代蓄热式焦炉（现代蓄热式焦炉（modern regenerative coke modern regenerative coke ovenoven）：）：18841884年年二、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（chamberchamber）燃烧室（燃烧室（fluesflues）斜道区（斜道区（slope flue zone/port slope flue zone/port zonezone）蓄热室（蓄热室（regeneratorregenerator）炉顶区（炉顶区（top zonetop zone）烟道与基础（烟道与基础（waste gas flue and waste gas flue and foundationfoundation）Coke pushing machineCoke pushing machineLarry carLarry carguideguideQuenching carQuenching carCoke ovenCoke oven1 1、炭化室和燃烧室、炭化室和燃烧室(chamber and flues)(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。烧向炭化室供给热量的地方。二者相间排列。锥度锥度(taper)(taper)为了推焦的方便，炭化室的水平截面呈梯为了推焦的方便，炭化室的水平截面呈梯形，焦侧宽机侧窄，焦侧与机侧的宽度差，称为炭化室的形，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。锥度。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、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 Flue Flue(vertical flue)(vertical flue)Chamber Chamber Silica wall Silica wall horizontal fluehorizontal flueCross flueCross flueBi-cross Bi-cross flueflueCrossover flueCrossover flueHairpin flueHairpin flueTop zone Top zone Slope flue zone Slope flue zone regenerator regenerator stack stack Total waste gas flue Total waste gas flue waste gas flue waste gas flue Foundation Foundation Flues Flues COG main COG main Bus Bus Slope flueSlope flueGun flueGun flueRegenerator Regenerator 3 3、蓄热室、蓄热室(regenerator)(regenerator)位于焦炉的下部，是回收废气中的废热并用来预热上位于焦炉的下部，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。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。ChecherbrickChecherbrickBus Bus 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。4 4、炉顶区、炉顶区(top zone of battery)(top zone of battery)位于焦炉的顶部，炭化室盖顶砖以上部分称为炉位于焦炉的顶部，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、烘炉孔和拉条沟顶区。内设装煤孔、看火孔、上升管孔、烘炉孔和拉条沟等。等。Watching holeWatching holeWatching openingWatching openingCharging holeCharging holeCharging openingCharging opening5 5、烟道和基础、烟道和基础(waste gas flus and foundation)(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。6 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JNJN焦炉，其结构特点为：焦炉，其结构特点为：双双联火道联火道(hairpin vertical flue)(hairpin vertical flue)、废气循环、废气循环(exhaust(exhaust gas circulation)gas circulation)、焦炉煤气下喷、焦炉煤气下喷(COG underjet)(COG underjet)、复热、复热式式(combination)(combination)。7 7、7.63m7.63m焦炉结构及特点焦炉结构及特点1 1、焦炉结构特点、焦炉结构特点 7.63m7.63m焦炉为德国伍德公司设计开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发的既有废气循环又有分段加热的“组合火焰组合火焰型（型（COMBIFLAMECOMBIFLAME）”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；双联火道；废气循环；分段加热；两格蓄热室，长向、横向均分格；焦炉煤气下两格蓄热室，长向、横向均分格；焦炉煤气下喷下调；高炉煤气和空气侧喷下调；单侧分烟喷下调；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。道；加热微调（双跨越孔）；复热式。燃烧室由燃烧室由1818对对3636个立火道组成；分个立火道组成；分三段供入空气分段燃烧构成三段加热；双跨越三段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；蓄热室长向分孔可改善炉顶空间温度；蓄热室长向分3636格、格、横向分横向分2 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。第二节第二节 筑炉材料筑炉材料(building material for(building material for cokeoven)cokeoven)一、砌筑焦炉用耐火材料的基本要求一、砌筑焦炉用耐火材料的基本要求 （1 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 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 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 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。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 1、耐火砖的性能、耐火砖的性能（1 1）耐火度）耐火度 指耐火材料在高温下抵抗熔融性能的能指耐火材料在高温下抵抗熔融性能的能力或指标。力或指标。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15801580的材料。的材料。试验方法：示温熔锥，当锥角与底盘接触时试验方法：示温熔锥，当锥角与底盘接触时的温度。的温度。（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本性能见表4-44-40.2MPaQQ（3 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。不可逆变化的性能。试验方法：试验方法：Q12001500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）（4 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指耐火制品随温度升高发生的热膨胀变形性能。性能。线膨胀率：线膨胀率：体积膨胀率：体积膨胀率：式中：式中：l l0 0、V V0 0精通温下试样的原始长度和体积；精通温下试样的原始长度和体积；l lt t、V Vt t温度升至温度升至tt的长度和体积。的长度和体积。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%20%时次数为指标。时次数为指标。硅砖：硅砖：1212次次 普通粘土砖：普通粘土砖：10201020次次 粗粒粘土砖：粗粒粘土砖：2510025100次次（5 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、剥落的性在温度急剧变化时不开裂、剥落的性能能。试验方法：试验方法：（6 6）密度与孔隙）密度与孔隙 真密度：优质硅砖真密度要小，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，气孔率要体积密度：优质硅砖体积密度要大，气孔率要低低（7 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 a制品在传热过程中温度变化的能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。力，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/(mkJ/(mh h)密度，密度，kg/mkg/m3 3 c cp p比热容，比热容，kJ/(kgkJ/(kg)(8)(8)抗蚀性抗蚀性 指耐火制品高温下抵抗灰分、气体等侵蚀的指耐火制品高温下抵抗灰分、气体等侵蚀的能力能力。THANK YOUSUCCESS2024/7/839可编辑2 2、焦炉砖的选择焦炉砖的选择 （1 1）硅砖）硅砖 1 1）组成：）组成：SiOSiO2 2 93%93%以上的硅质耐火材料以上的硅质耐火材料 2 2）特点：荷重软化温度高，导热性能好，抗蚀）特点：荷重软化温度高，导热性能好，抗蚀性强，性强，600600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 3）使用部位：炭化室（燃烧室），斜道区，蓄）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）热室隔墙（单墙、主墙、中心隔墙）（2 2）粘土砖粘土砖 1 1）组成：）组成：AlAl2 2O O3 3 3548%,SiO3548%,SiO2 2 5265%5265%的铝硅质耐的铝硅质耐火材料火材料 2 2）特点：热稳定性好）特点：热稳定性好 3 3）使用部位：格子砖、箅子砖、小烟道衬砖、）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、上升管衬砖砖煤气道第一层砖、炉顶用砖、炉门衬砖、上升管衬砖等。等。（3 3）高铝砖）高铝砖 1 1）组成：）组成：AlAl2 2O O3 3 48%48%的铝硅质耐火材料的铝硅质耐火材料 2 2）特点：耐磨，抗热震性好）特点：耐磨，抗热震性好 3 3）使用部位：炉头）使用部位：炉头 第三节第三节 护炉设备护炉设备(equipment for(equipment for protection)protection)护炉设备又称为所炉铁件，包括：护炉设备又称为所炉铁件，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。炉柱（钢柱）炉柱（钢柱）buckstaybuckstay保护板保护板 protecting plateprotecting plate炉门框炉门框 door frameworkdoor framework大小弹簧大小弹簧 large and small springslarge and small springs横拉条横拉条 cross tie rodcross tie rod炉门炉门 door door抵抗墙抵抗墙 resistance wall resistance wall 纵拉条纵拉条 longitudinal tie rod longitudinal tie rod buckstaybuckstaydoordoor 抵抗墙抵抗墙ResistancResistance ewallwall 煤塔煤塔coalbicoalbin n 纵拉条纵拉条LongitudinLongitudinal tie rodal tie rodProtecting plateProtecting platebuckstaybuckstaySmall Spring Small Spring buckstaybuckstayProtecting plateProtecting plateNut and springNut and springUp-cross tie rodUp-cross tie roddown-cross tie roddown-cross tie rod护炉设备的主要作用：护炉设备的主要作用：（1 1）利用可调节的弹簧势能，连续不断地向砌体施加利用可调节的弹簧势能，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数量足够、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。外力作用下仍能保持完整、严密，从而保证焦炉正常生产。（2 2）支撑机焦侧操作台、集气管。）支撑机焦侧操作台、集气管。（3 3）保护板、炉门框和炉门之间的配合，完成焦炉的）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。密封，防止荒煤气外漏，造成冒烟冒火。第四节第四节 煤气设备煤气设备(gas equipment)(gas equipment)包括：干馏煤气（荒煤气）导出设备包括：干馏煤气（荒煤气）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 1、作用、作用 1 1）将荒煤气顺利导出，不致因炉门刀边附近煤气将荒煤气顺利导出，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终保持正压；中始终保持正压；2 2）将荒煤气适度冷却，不致因温度过高引起设备将荒煤气适度冷却，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良好的流动性。氨水的良好的流动性。2 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管门型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standpipestandpipegooseneckgooseneckWater-sealed valveWater-sealed valveCollecting mainCollecting mainFoul gasFoul gasRaw gasRaw gasHinged lidHinged lid Liquor spray Liquor spray(flushing liquor)(flushing liquor)ammonia Liquor pipe ammonia Liquor pipeTop(of coke-oven)Top(of coke-oven)Suck main Suck main(crossover main)(crossover main)main mainStandpipe Standpipe Adjusting valve Adjusting valve Tar box Tar box 二、加热煤气供入设备二、加热煤气供入设备(gas supply equipment)(gas supply equipment)单热式焦炉：配备一套加热煤气管系单热式焦炉：配备一套加热煤气管系 复热式焦炉：配备高炉煤气和焦炉煤气两套管系复热式焦炉：配备高炉煤气和焦炉煤气两套管系COG systemCOG systemBFG systemBFG systemBFG mainBFG mainCOG mainCOG mainCOG preheaterCOG preheaterCOG systemCOG systemBFG systemBFG systemBFG mainBFG mainCOG mainCOG mainCOG preheaterCOG preheaterorificeorificeReversing cockReversing cockRiser pipeRiser pipeManifold Manifold COG mainCOG mainBFG mainBFG main 三、废气导出及换向开闭器（废气盘）三、废气导出及换向开闭器（废气盘）(valve(valve box)box)1 1、作用、作用 1 1）供入高炉煤气和空气供入高炉煤气和空气 2 2）排出废气排出废气 3 3）调节气体流量调节气体流量 2 2、构造、构造 1 1）提杆式双砣盘型）提杆式双砣盘型 2 2）杠杆式砣型杠杆式砣型四、四、交换系统与交换过程交换系统与交换过程 reversing system and reversing process reversing system and reversing process 1 1、作用、作用 完成加热系统的换向。完成加热系统的换向。2 2、构成、构成 交换机、拉条、交换考克、废气盘等交换机、拉条、交换考克、废气盘等 3 3、交换过程、交换过程 关煤气关煤气空气与废气交换空气与废气交换开煤气开煤气 谢谢大谢谢大家家Thanks for your Thanks for your attendanceattendanceTHANK YOUSUCCESS2024/7/876可编辑