炼焦炉及其设备

0.2MPa
变形0.6%
变形终了温度：
Q
Q
变形40%
荷重软化温度：开始变形温度 常用耐火砖的基本性能见表4-4
（3）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 逆变化的性能。
试验方法：
Q
高温体积稳定性 V V0 100 % V0
1200~1500℃
正值：残余膨胀（重烧膨胀） 负值：残余收缩（重烧收缩）
1、焦炉结构特点
7.63m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“组合火焰型 （COMBIFLAME）”焦炉。
其结构特点为：
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； 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。
燃烧室由18对36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 改善炉顶空间温度；蓄热室长向分36格、横向 分2格；采用金属喷嘴板下部调节。
试验方法：
冷水
850℃
以碎裂、剥落部分的重量达到试样初重的20%时 次数为指标。
硅砖：1~2次 普通粘土砖：10~20次 粗粒粘土砖：25~100次
（6）密度与孔隙 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
（7）导热率与热扩散率 导热率λ——制品导热能力的大小 热扩散率a——制品在传热过程中温度变化的能力，
2、构成 交换机、拉条、交换考克、废气盘等
3、交换过程 关煤气——空气与废气交换——开煤气
2、构成
上升管——桥管——水封阀——集气管——门型 管——吸气管——气液分离器——回收车间
ammonia Liquor pipe
Liquor spray (flushing liquor)
Hinged lid
Collecting main
gooseneck standpipe
Water-sealed valve
Flue (vertical flue)
Chamber Silica wall
horizontal flue
Cross flue
Bi-cross flue
Crossover flue
Hairpin flue
Flues
Top zone
COG main Bus
Slope flue zone regenerator
600％℃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
隔墙（单墙、主墙、中心隔墙）
（2） 粘土砖 1）组成：Al2O3 35~48%, SiO2 52~65%的铝硅质耐
火材料
2）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 气道第一层砖、炉顶用砖、炉门衬砖、上升管衬砖等。
Coke oven
Coke pushing machine
Quenching car
1、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 向炭化室供给热量的地方。二者相间排列。
锥度(taper)——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，称为炭化室的锥度。 机、焦侧宽度的平均值，称为炭化室的平均宽度。
stack
waste gas flue
Foundation
Total waste gas flue
Gun flue Regenerator
Slope flue
3、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 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。
1884年
二、现代蓄热式焦炉的基本构成
炭化室（chamber） 燃烧室（flues） 斜道区（slope flue zone/port zone） 蓄热室（regenerator） 炉顶区（top zone） 烟道与基础（waste gas flue and foundation）
guide
Larry car
它影响制品内层温度分布的均匀性。
热扩散率： a c p
式中：λ——热导率，kJ/(m·h·℃) γ——密度，kg/m3 cp——比热容， kJ/(kg·℃)
(8) 抗蚀性 ——指耐火制品高温下抵抗灰分、气体等侵蚀的能力。
2、焦炉砖的选择
（1）硅砖 1）组成：SiO2 93%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，
炼焦炉及其设备
本章内容： 第一节 炼焦炉 第二节 筑炉材料 第三节 护炉设备 第四节 煤气设备 第五节 焦炉的砌筑、烘炉、开工和修理 第六节 焦炉的大型化和高效 安排：2学时
第一节 炼焦炉(coke oven)
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: 堆式干馏（beehive coke oven）：1735年 倒焰炉（flame coke oven）：1840年 废热式焦炉（non-regenerative coke ）：1881年 现代蓄热式焦炉（modern regenerative coke oven）：
第四节 煤气设备(gas equipment)
包括：干馏煤气（荒煤气）导出设备 加热煤气供入设备
一、干馏煤气导出设备 1、作用 1）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 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、 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。
加热水平（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 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 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。
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
Watching hole Watching opening
Charging hole Charging opening
5、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 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。
三、废气导出及换向开闭器（废气盘）(valve box)
1、作用 1）供入高炉煤气和空气 2）排出废气 3）调节气体流量
2、构造 1）提杆式双砣盘型 2） 杠杆式砣型
四、 交换系统与交换过程 reversing system and reversing process
1、作用 完成加热系统的换向。
Bus Checherbrick
单墙——同向气流间的蓄热室隔墙 主墙——逆向气流间的蓄热室隔墙 中心隔墙——位于焦炉中心线上将蓄热室分
成机、焦侧两部分的隔墙
封墙——位于端部将蓄热室密封的墙。
4、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。 内设装煤孔、看火孔、上升管孔、烘炉孔和拉条沟等。
二、耐火砖的性能与焦炉砖的选择
1、耐火砖的性能 （1）耐火度
——指耐火材料在高温下抵抗熔融性能的能力或 指标。是熔锥熔融现象发展到软化弯倒的温度。
耐火材料——耐火度大于1580℃的材料。 试验方法：示温熔锥，当锥角与底盘接触时的温 度。
（2）荷重软化温度
——指在一定荷载下产生软化变形时的温度。
试验方法： 开始变形温度：
Top (of coke-oven)
Foul gas Raw gas
Adjusting valve Standpipe
Π main Suck main
(crossover main)
Tar box
二、加热煤气供入设备(gas supply equipment )
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
6、我国主体焦炉的结构特点
我国的主体焦炉为JN焦炉，其结构特点为：双联火 道(hairpin vertical flue)、废气循环(exhaust gas circulation)、焦炉煤气下喷(COG underjet)、复热式 (combination)。
7、 7.63m焦炉结构及特点
炉柱（钢柱）buckstay 保护板 protecting plate 炉门框 door framework 大小弹簧 large and small springs 横拉条 cross tie rod 炉门 door 抵抗墙 resistance wall 纵拉条 longitudinal tie rod
第二节 筑炉材料(building material for cokeoven)
一、砌筑焦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； （2）在所在部位温度变化范围内，具有抗温度急变 性能； （3）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 好的蓄热能力。
buckstay down-cross tie rod
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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 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。
（3）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。
（3）高铝砖 1）组成：Al2O3 ＞48%的铝硅质耐火材料 2）特点：耐磨，抗热震性好 3）使用部位：炉头
第三节 护炉设备(equipment for protection)
护炉设备又称为所炉铁件，包括： 横向：炉柱（钢柱）、保护板、炉门框、大小弹簧、横拉条、炉门等； 纵向：抵抗墙、纵拉条等。
COG preheater BFG main
COG system BFG system
COG main
COG preheater BFG main
COG main
COG system BFG system orifice
Manifold Riser pipe
BFG main COG main
Reversing cock
door
buckstay
抵抗墙 Resistance wall
煤塔 coalbin
纵拉条 Longitudinal tie rod
buckstay
Protecting plate Small Spring
Up-cross tie rod Nut and spring
Protecting plate
（4）热膨胀性
——指耐火制品随温度升高发生的热膨胀变形性能。
线膨胀率：
t

l t l0 l0
100 %
式中：体l0积、膨V0胀—率—：精通t温下V试Vt样0V的0 原1始00长%度和体积；
lt、Vt——温度升至t℃的长度和体积。
（5）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。