焦炉结构、尺寸

焦炉结构、尺寸焦炉用耐火材料的性质耐火材料：耐火度在1580度以上的物料。焦炉用砖的要求：1.焦炉是连续生产的大型工业窑炉,投产后要连续生产几十年,因此要求耐火材料能长期在高温下操作而不改变其主要性能。2.耐高温，并能在正常生产条件下，适应焦炉温度周期性变化。3.炭化室部位的砖，应具有抵抗煤、焦灰份及荒煤气中各种焦化产品侵蚀的能力。焦炉使用的主要耐火材料的性能•硅砖特点：•1.荷重软化温度与耐火度相比,只低80度左右。因此，硅砖能在接近荷重软化温度的条件下，结构本身不发生变化，可使用的温度较高。•2.荷重软化温度较高，一般在1620~1640度以上。在焦炉上使用时，燃烧室温度可以提高；同时，硅砖具有较好的导热性能。因此使用硅砖能够提高焦炉的生产能力。•3.随温度的升高，硅砖体积一直是膨胀的，没有残余收缩。所以在烘炉和生产过程中，能够比较好地保持焦炉砌体的严密性。焦炉使用的主要耐火材料的性能•4.硅砖对盐类和焦化产品的侵蚀，具有较高的抵抗性能。•5.硅砖在升温的过程中，体积的大量膨胀是集中在400度以前，再升温时，膨胀增量减缓，900度以后，体积变化更小；曲线趋向水平，达到适应在焦炉正常生产时，炉体变化处于比较稳定的温度区间。•6.硅砖缺点：是在900度以下的低温阶段，热稳定性差。因此炭化室炉头部位如用硅砖，在长期生产过程中，砌体很容易碎裂破损。•由于硅砖有上述优点，所以在大、中型焦炉的炭化室（炉头除外）、斜道、蓄热室单、主墙（在小烟道部位必须有粘土衬砖的保护）等主要部位一般都用硅砖砌筑。硅砖质量标准项目指标JG—94SiO2/%大于（或等于）94（≥94）耐火度/℃不低于16900.2MPa荷重软化开始温度不低于1650（胶结硅石1620）重烧线变化(1450℃,2h（3h）)/％0.2（0.5）显气孔率/%炉底，炉壁砖其他部位用砖及手工成型砖不大于22（炉壁砖23）24（25）常温耐压强度/Mpa炉底，炉壁砖其他部位用砖及手工成型砖不小于29.4（25）19.6（20）真密度炉壁其他部位用砖不大于不大于不大于2.34（≤2.35）2.36•硅砖的质量对焦炉炉体膨胀的影响：•上述指标中，硅砖真密度是评定硅砖质量的关键指标，真密度的大小直接影响焦炉的年膨胀量与焦炉炉体的完好率。真密度大必将造成焦炉的早衰，影响生产正常运行和热修维护量的增加，对进一步提高焦炉技术装备水平增加了难度。•炉体伸长量是决定焦炉使用寿命的重要指标，而影响炉体伸长的因素关键在硅石英晶型转化的深度，石英、鳞石英在硅砖生产过程中转化好的可达65~80%，这样硅砖真密度可达到2.30~2.32，残余膨胀量很小，炉体伸长量可以稳定在烘炉结束时的膨胀量。若硅砖中鳞石英化能达到50~70%，30~20%的方石英，则就能基本满足焦炉使用寿命达到25~30年的要求。粘土砖粘土砖是由软质粘土生料（作为结合剂）与热料按一定配比混合成砖料，成型干燥后，在能使结合粘土完整烧结的温度下烧成。粘土砖具有下列特性：（1）热稳定性较好，即当受到温度急变冲击时，粘土砖具有较好的抵抗破坏的性能。普通粘土砖可达25～100次（2）耐火度虽然很高，但荷重软化温度较低。这主要是由于砖体中大批无晶型物质存在的结果。它的软化始点温度，一般比耐火度低300℃以上，荷重软化点一般在1250～1400℃的范围内。蠕变温度范围很宽，在达到荷重软化温度的情况下，继续升温时，只发生形变，而不产生破坏其整个结构的溃裂。（3）线膨胀曲线近似一条直线，在1000℃时的线膨胀率约为0.6～0.7%，约为硅砖的50%。在1200℃后，继续升温时，其体积又将由膨胀所达到的最大值开始收缩。粘土砖的残存收缩性能，将导致砌体灰缝的松裂，这对砌体是不利的。（4）导热率随温度的升高而增大。在1000℃时约为1.1千卡/米·时·度，在1300℃时增大到1.38千卡/米·时·度。比硅砖的导热率一般小15～25%。粘土砖在大、中型焦炉上，一般用作炉顶砌砖、小烟道衬砖、蓄热室花格子砖等；在中、小型焦炉上，也常用作蓄热室砌砖（66型及70型）或全炉砌筑（红旗三号）。实践证明：当炭化室使用粘土砖时，立火道的标准温度，最好控制在1050或1100℃以下，否则将加速炉体的损坏。•高铝砖•粘土砖中的三氧化二铝含量在48%以上时称高铝砖。普通高铝砖按其中三氧化二铝含量的高低，又分为一、二、三级。高铝砖的主要矿物组成为高铝矾土。高铝砖的烧成温度较高，约为1500度左右。•高铝砖的耐火度（1750~1790℃）及荷重软化温度（1420~1500℃）均比粘土砖高，质密，抗渣性较好。•现代大型焦炉采用直缝外炉头，采用高铝砖砌筑。因炭化室炉头操作条件较差，高铝砖的抗渣、抗磨、冷热急变的性能较好。TJL4350D型焦炉砖量用量（1*63孔）名称砖号（个）砖量（吨）硅砖1975810.5粘土砖963521.66高铝砖684.8缸砖6164.92隔热砖2186.75红砖1646.49耐火砖号共计305个，其中异型砖295个。一座焦炉耐火砖总量为9581.9吨。现代焦炉分类•1.按加热火道组合特点分类•两分式燃烧室的火道按机、焦侧分成两部分，一侧是上升气流，另一侧是下降气流。在立火道顶有一水平焰道相联。如66型焦炉。•双联式燃烧室中每相邻火道成一对，一个是上升气流，另一个是下降气流。58型、80型及现代大容积焦炉。•2.按加热方法分类•从炉体结构上只能用一种煤气加热的称单热式。它又可分为焦炉煤气单热式和高炉煤气单热式。可用两种煤气加热的称为复热式。•3.按焦炉煤气供给方式•侧入式即焦炉煤气由焦炉两侧水平砖煤气道进入立火道。下喷式是焦炉煤气由炉下经垂直砖煤气道进入立火道。焦炉炉体各部位概述•现代焦炉主要由炭化室、燃烧室、斜道、蓄热室及炉顶等部位所组成。•一、炭化室•炭化室是将煤炼成焦的部位。•炭化室有效长度：炭化室全长减去两端炉门伸入炭化室的长度。•炭化室的锥度：为了推焦顺利，一般焦侧宽度大于机侧，这种差值就叫锥度。•二、燃烧室•燃烧室位于炭化室两侧，煤气和空气在这里混合燃烧加热炭化室。燃烧室是焦炉温度最高区域，并在推焦时受机械撞击，故一般选用荷重软化点高，导热性好的硅砖砌筑。•加热水平：燃烧室与炭化室顶面标高差称为加热水平。•其目的是为了在上部与下部焦炭同时成熟的条件下，保持适当的炭化室顶部空间温度。•燃烧室由若干火道组成，以便于控制从机侧到焦侧的温度分布。同时，相邻火道隔墙也起着增加焦炉结构强度的作用。对于双联火道带废气循环的焦炉，每对火道的隔墙上部有跨越孔，下部有废气循环孔。废气循环是改善焦炉高向加热的主要措施之一。•在每个火道内煤气与空气斜道口都装有调节砖。下喷式焦炉有垂直砖煤气道口•燃烧室砌体的炉头，由于温度变化剧烈，容易产生裂缝，剥落和变形。故炉头适宜用耐急冷急热性好的高铝砖。•加热水平：燃烧室与炭化室顶面标高差称为加热水平。•其目的是为了在上部与下部焦炭同时成熟的条件下，保持适当的炭化室顶部空间温度。•燃烧室由若干火道组成，以便于控制从机侧到焦侧的温度分布。同时，相邻火道隔墙也起着增加焦炉结构强度的作用。对于双联火道带废气循环的焦炉，每对火道的隔墙上部有跨越孔，下部有废气循环孔。废气循环是改善焦炉高向加热的主要措施之一。•在每个火道内煤气与空气斜道口都装有调节砖。下喷式焦炉有垂直砖煤气道口•燃烧室砌体的炉头，由于温度变化剧烈，容易产生裂缝，剥落和变形。故炉头适宜用耐急冷急热性好的高铝砖。•三、斜道区•斜道区位于炭化室及燃烧室下面，蓄热室上面，是焦炉加热系统的一个重要部位，结构复杂，温度也较高。•斜道区内燃烧室与蓄热室相联通的通道称为斜道。进入燃烧室的空气及排出的废气均通过斜道。下喷式焦炉的垂直砖煤气道通过斜道区把加热用的焦炉煤气导入立火道内进行燃烧。•四、蓄热室•蓄热室位于斜道下部，通过斜道与燃烧室相通，是废气与空气进行热交换的部位。在蓄热室里装有格子砖，当由立火道下降的炽热废气经过蓄热室时，其热量大部分被格子砖吸收，每隔一定时间进行交换进入冷空气，格子砖又将热量传递给空气。在焦炉整个生产周期内，蓄热室就是这样不断交替进行着蓄热和放热的热交换。使废气由1200℃左右经过蓄热室降低到400℃以下，而经过蓄热室的上升气体（空气或高炉煤气）被预热到1000℃以上，这样可以回收废热并提高煤气与空气在立火道内燃烧温度，使焦炉热效率提高。一座没有蓄热室的废热室焦炉，大约要烧掉本身所发生焦炉煤气的的80％左右；而带有蓄热室的焦炉一般只烧掉自身所发生焦炉煤气的45％左右。•蓄热室主要由小烟道、箅子砖、格子砖、隔墙、封墙等组成。•1、小烟道小烟道位于蓄热室的底部，是蓄热室联接废气盘的通道。小烟道内温度变化剧烈，波动幅度达300～400℃。因此，在硅砖小烟道内衬以粘土砖，以保护硅砖砌体。•2、箅子砖其作用主要是通过箅子砖孔径的改变，使气流沿蓄热室长度方向，根据加热要求合理分配，箅子砖有圆孔型与方孔型两种，我国自行设计的58型、66型及大容积焦炉均采用扩散式圆孔型箅子砖。•3、格子砖它是热交换的介质，由于气流冷热变化频繁而剧烈，因此均采用耐急冷急热性能较好的粘土耐火材料制成。•格子砖的砖型有条形和异型两种，异型砖具有阻力小，蓄热面积大，热工效率高，清扫方便，更换容易等优点；缺点是制造工艺复杂成本高。目前大中型焦炉基本上均采用异型砖。•异型砖有厚壁六孔格子砖和薄壁九孔格子砖两种。厚壁六孔格子砖壁厚21毫米，孔宽19毫米；薄壁九孔格子砖壁厚15毫米，孔径15毫米，其蓄热面积比厚壁增加20%，当其他条件相同时废气温度比厚壁将降低40～50℃，炼焦耗热量减少大约12千卡/公斤。•4、隔墙中心隔墙处于蓄热室长向中间位置，将蓄热室按机、焦侧隔开；单墙是相邻蓄热室同向气流的隔墙；主墙是不同气流蓄热室的隔墙。主墙砖一般为异型砖砌筑，下喷式焦炉的砖煤气道在主墙内通过。•大中型焦炉的蓄热室墙，一般都用荷重软化点较高的硅砖砌筑，以便发挥硅砖焦炉的最大生产能力。•5、封墙它是封闭机焦侧两端蓄热室的墙，因蓄热室内处于负压，封墙应当严密而隔热，如果不严密，外部冷空气就会吸入蓄热室，使端部格子砖温度降低，当用高炉煤气加热时，有使高炉煤气燃烧从而降低炉头温度。如果隔热不好，蓄热室的热量又会通过封墙往外散失，从而降低热工效率并恶化蓄热室走廊操作环境。•蓄热室封墙一般用粘土砖和绝热砖砌筑，封墙与蓄热室墙间设有膨胀缝。在封墙外面抹一层石棉和粘土砖混合的灰层，以减少散热损失。•五、炉顶•炼焦炉炭化室盖顶砖以上的部位称为炉顶区。在该区有装煤孔，上升管孔，看火孔，烘炉孔及烘炉道，拉条沟等。•烘炉孔只是在烘炉时使用，在焦炉即将投产以前，用涂有泥浆的塞子砖堵严。•炼焦煤一般由装煤孔装入炭化室。捣固式焦炉是将预先捣制成的煤饼由机侧炉门推进炭化室。•双集气管焦炉每个炭化室有两个上升管孔，单集气管只有一个上升管孔。•焦炉炉顶一般都用粘土砖砌成。为了减少散热和改善炉顶操作条件，在炉顶区没有孔洞或不承受压力的部位，用绝热砖砌筑。炉顶表面应用耐磨性好的缸砖砌筑。aa•六、焦炉基础平台，烟道与烟囱•焦炉炉顶平台位于焦炉地基之上。在焦炉炉幅方向的两端部都设有钢筋土的抵抗墙，抵抗墙上留有纵拉条孔。焦炉砌在顶板基础平台之上，依靠抵抗墙及纵拉条紧固炉体。•烟道与烟囱虽不属于焦炉砌体的组成部分，炉体燃烧产生的废气通过烟道由烟囱排出。焦炉等级标准•特级、一级、二级焦炉为完好焦炉：炉体完整，无重大缺陷隐患，各种护炉铁件能起可靠保护作用，主要计器、仪表齐全并能正常运行，安全防护装置完整可靠，已有的环保设施正常运行，各项指标符合下列要求。•一、生产能力（设计能力为100）•说明：当焦炭需求减少或装煤量不足时，可不考核上述指标炉龄（年）特级一级二级＜15＞98＞95＞9015～25＞95＞90＞85＞25＞90＞85＞80•二、炼焦耗热量KJ/Kg煤（含水7%）炉龄（年）加热煤气类别特级一级二级＜15焦炉煤气213522202305贫煤气24302515264015～25焦炉煤气218022602345贫煤气247025552680＞25焦炉煤气