炼焦工艺炼焦炉的结构.pptVIP

炼焦炉 　 三、研制大容积高效焦炉 前面所介绍的大容积焦炉指的是炭化室的几何尺寸或容积比较大的水平室式焦炉。而大容积高效焦炉(有的称为大能力焦炉)指的是这样的焦炉，它采用了高导热性能的炉墙砖，减薄炉墙砖的厚度以加大向炭化室内煤料的传热速度，以及通过采用较高的火道温度以提高炼焦速度等措施，从而使生产能力提高。 炼焦炉 　 这样的水平室式大容积高效焦炉是以提高火道温度，改善砌筑焦炉的耐火材料的导热性，改进焦炉结构和提高焦炉效率为标志的。对大容积高效焦炉，德国煤矿研究所首先进行了系统的研究。为了达到高效的目的，必须有提高火道温度，增大自炉墙传给煤料的热流量，才能缩短结焦时间。从现有的水平室式焦炉的结构特点出发，增大热流量的方法有： （1）提高火道温度； （2）减薄炉墙砖的厚度； （3）使用高导热性能的炉墙砖。 炼焦炉 　 但是采用上述提高结焦速度的措施，将带来一些问题。例如，由于提高了立火道的温度，供入燃烧室的加热煤气量增加，产生的废气量也增加。此外，对炉墙耐火材料的要求更高。为了不使加热系统阻力增加，焦炉加热系统各部位的尺寸则相应发生变化。为了避免小烟道出口的废气温度过高，蓄热室格子砖的高度也要增加。此外，炼焦周期越短，炼焦过程中供热不合理的现象越严重，诸如此类的问题都是研制大容积高效焦炉所需研究解决的问题。 炼焦炉 　 1．降低炭化室炉墙的厚度 德国奥托公司曾进行过炉墙静力学的模拟实验。实验结果认为70mm厚度的炉墙完全能满足炼焦操作时焦炉所应具有的稳固性，奥托公司曾在埃米尔炼焦试验厂建造了一座试验焦炉。该焦炉的炭化室墙厚度为70mm，高4.2m，长12m，平均宽450mm，炭化室的装煤量16.5t/孔。炼焦试验时焦炉火道温度为1450℃，装炉煤水分为7%。在研究期间，先后在不同的结焦周期(18、16、14、12和11h)下，测定了焦饼中心温度，炉顶空间温度及石墨生成情况，烟道废气温度，焦炉表面的散热损失，焦炭质量的变化等。 炼焦炉 　经过三年的试验，证实了使用70mm厚的炉墙可达到足够的稳定性和气密性，而且能得到快速传热的效果。当煤料在70mm厚炉墙的炭化室内炼焦时，火道温度为1360℃，结焦时间为14h，而在炉墙厚110mm的炭化室内炼焦，在同样的温度下则需18h，即使用70mm厚炉墙的炭化室炼焦时，结焦时间比110mm厚的炉墙的结焦时间缩短3～4h。如果炼焦周期不变，则相应的火道温度可由1360℃降至1230℃，即比110mm厚炉墙的焦炉温度降低了130℃。 炼焦炉 　 为了进一步扩大实验规模，奥托公司和鲁尔煤矿公司在普罗斯佩尔焦化厂建造了—座39孔的薄壁炉墙的实验焦炉。该焦炉的炉墙厚度为80mm，投产后的实验结果与上述的实验结果相一致。因此可以总结薄壁炉墙焦炉具有以下优点： （1）在相同的焦饼中心温度下，炉墙厚度80mm的炭化室比110mm厚度炉墙的炭化室结焦时间缩短了2.5～3h，相当于焦炉生产能力提高15%～20％。 （2）在焦炉生产能力相同的情况下，火道温度可降低100℃，结果每kg焦炭可节能160kJ，相当于降低了7.5%的炼焦耗热量。 （3）火道温度降低，使废气中的NOx成分减少，对环境保护有利。 （4）炉墙厚度减薄后可以节省材料，投资也有所降低。 炼焦炉 　　2．研制高比换热面积的格子砖 　 为了强化焦炉生产，在缩短结焦时间的同时，需要提高火道温度。在这种情况下，废气温度必然提高，这样除了炼焦耗热量增加外，过高的废气温度会造成烟道、烟囱过热的现象。另一方面，目前发展大容积焦炉是焦炉结构发展的趋势。炭化室高度增加后，蓄热室高度也随着增加(一般来说，炭化室高度与蓄热室高度大致比例为1：0.5)，这就使焦炉建筑费增加。为了降低焦炉的建筑高度，有效措施是提高蓄热室格子砖的换热效率。 　 德国煤矿研究所与卡尔——斯蒂尔公司共同研制了并在埃米尔试验炼焦厂的三孔试验焦炉上使用的高比热面积的格子砖，如图4-22所示。 炼焦炉 图4-22 在埃米尔试验炼焦厂使用的新型格子砖 1—缝隙为6mm的窄缝箱型格子转； 2—具有六角形开孔（直径10mm）的蜂巢状格子砖 炼焦炉 　　这种砖与一般格子砖相比，具有较高的总体积换热表面和单位体积的换热表面。一般的格子砖缝隙和砖壁都比较大，在焦炉蓄热室内气体进行热交换时，即使在热交换的末期，格子砖的砖壁仍存在“死心”的情况，即不论格子砖在吸收热量或放出热量时，砖壁中心部位起的作用都不大。　　 　　通过在试验焦炉内使用的新型格子砖，证实这种高比换热面积的格子砖具有单位体积换热面积大，蓄热效率高的特点，埃米尔试验厂的几种格子砖的性质比较如表4-6。 表4-6 几种格子砖性质比较 指标 条形格子砖 多孔薄壁型格子砖