现代焦炉炉体的炭化室结构
时间:2019-11-25 来源:http://www.aitmy.com
  现代焦炉虽有多种炉型,但无非是因火道结构、加热煤气种类及其人炉方式、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、煤气的质量及产量,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从而减少焦炉热修。为此,需从焦炉结构的各个部位加以分析,现代焦炉炉体最上部是炉顶,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交换开闭器(也称废气盘)与烟道相连从而减少焦炉热修。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。
  炭化室是接受煤料,并对装炉煤料隔绝空气进行干馏变成焦炭的炉室。一般由硅质耐火材料砌筑而成。炭化室位于两侧燃烧室之间,顶部有3~4个加煤孔,并有1~2个导出干馏煤气的上升管孔。它的两端为内衬耐火材料的铸门。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,焦侧宽度大于机侧,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侧、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.结焦时间能大大缩短,但是一般不小于350mm。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,从推焦机械的性能来看,该长度已接近最大限度。炭化室高度一般为4~6m(国外可达8m或更高),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,中国5.5m高的大型焦炉为35.4m3,6m高的大型焦炉为38.5m3。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。
  (1)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,装煤量增多,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,否则会降低生产能力。宽度减小,结焦时间大为缩短,但不应太窄,否则推焦杆强度降低.推焦困难,而且,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从而需要焦炉热修。
  ①干馏过程的传热,是炭化室两侧的燃烧室通过炉墙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。
  ②高温干馏过程中煤料给予炭化室炉墙的膨胀压力,起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。
  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。
  ③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。在相同的结焦温度下,焦炭块度随着炭化室宽度增加而加大。与此同时,当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,由于随着宽度的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的增加而降低,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。JN43-58 (JN43-58-Ⅰ,JN43-58-Ⅱ)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。
  (2)炭化室长度。焦炉的生产能力与炭化室长度成正比,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。
  ①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。一般情况下,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大,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。
  ②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,还由于焦饼质量增加,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℃时,约降低1/3。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。
  (3)炭化室高度。国内大型焦炉一般为4~6m,增加炭化室高度是提高焦炉生产能力的重要措施,且煤料堆密度的增加有利于焦炭质量的提高。随着高度的增加,为使炉墙具有足够的强度,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;由此,使每个炭化室的基建投资及材料消耗增加。因此,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,由炭化室的长度、宽度和高度昕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.不能脱离实际.片面的追求焦炉炭化室的大型化。
【上一篇】:7.63m焦炉的控制技术

地址:辽宁省沈阳市和平区青年大街386号华阳国际大厦28楼

邮编:110004

电话:024-23180042 024-23180231

传真:024-23180042

手机:13704443085

邮箱:lnzhx090224@163.com

版权所有:辽宁中弘信冶金技术有限公司
技术支持:辽宁华睿科技有限公司