焦炉

定义

炼焦炉,一种通常由耐火砖和耐火砌块砌成的炉子,用于使煤炭化以生产焦炭。 用煤炼制焦炭的窑炉。是炼焦的主要热工设备。现代焦炉是指以生产冶金焦为主要目的、可以回收炼焦化学产品的水平室式焦炉,由炉体和附属设备构成。

焦炉发展史

18世纪中期,开始演变成砖砌的半封闭式长窑炉。1763年开始采用全封闭式圆窑即蜂窝炉。成堆干馏和窑炉干馏共同的特点是内部加热,即炭化和燃烧在一起,靠燃烧一部分煤和干馏煤气直接加热其余的煤而干馏成焦。

19世纪中期,焦炉技术发生转折性变革,从窑炉发展到外部加热的炭化室炼焦阶段,出现倒焰炉。这种焦炉是将成焦的炭化室和加热的燃烧室用墙隔开,在隔墙上部设有通道,炭化室内煤的干馏气经此通道直接流入燃烧室,与来自燃烧室顶部风道的空气混合,自上而下地流动燃烧,这种炉子已经具备了现代焦炉最基本的特征。19世纪70年代,建成了回收化学产品的焦炉,使炼焦走向生产多种产品的重要阶段。此后不久,1883年建成了利用烟气废热的蓄热式焦炉。

20世纪30年代以前,焦炉炭化室容积一般不超过20米3。1927年炭化室高6米、有效容积达30米3的大容积炼焦炉首次在德国建成投产。60年代起许多国家相继建造了大容积炉。目前广泛使用的大型炼焦炉尺寸为:炭化室高6~7.5米,长15~17米,平均宽0.4~0.46米,有效容积达50米3左右。

中国的第一批近代炼焦炉于1919年在鞍山建成投产,以后在石家庄、石景山、本溪、大连和吉林等地相继建成。由于长期战争,大都遭到破坏,1949~1959年,恢复了11座、448孔旧炼焦炉;新建、改建24座、1239孔炼焦炉。1957年起自己独立设计炼焦炉,1965年起开始研究设计大容积炼焦炉。1970年第一座36孔高5.5米,有效容积达35.4米3的大容积炼焦炉投产,生产中各项主要指标均达到较好水平。

焦炉结构及优缺点简介

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、降低投资成本,提高经济效益。为了保证焦炭、煤气的质量和产量,不仅需要有合适的配煤比,而且要有良好的外部条件,而合理的焦炉结构就是用来保证外部条件的手段。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和燃烧室的斜道区,每个蓄热室下部的小烟道通过交换开闭器与烟道连接。烟道设在焦炉基础内或基础两侧,烟道末端通向烟囱。因此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。一般,炉体炭化室宽0.4~0.5m、长10~17m、高4~7.5m,顶部设有加煤孔和煤气上升管(在机侧或焦侧),两端用炉门封闭。燃烧室在炭化室两侧,由许多立火道构成。蓄热室位于炉体下部,分空气蓄热室和贫煤气蓄热室。

现代化焦炉主要部分用硅砖砌筑,火道温度可达到1400℃。成焦时间因炭化室宽度和火道温度不同,一般为 13~18h。焦炉机械有装煤车、推焦车、导焦车和熄焦车等。由装煤车把煤装入炭化室,炼成的焦炭用推焦车推出,赤热的焦炭经导焦车落入熄焦车内,经水熄或回收热能的干法熄焦。熄过的焦炭放到焦台上。焦炭经过筛选后作为产品外送。为了改善炼焦生产条件,现代焦炉操作除了机械化、自动化之外,还建有防治烟尘和处理污水装置。电子计算机也已开始用于焦炉操作。炉子向大型化发展,炭化室有效容积增加到50m3。为了提高焦炉生产能力,采取降低炉墙厚度和选用导热性能好的炉墙砖等措施,将是发展的趋势。

焦炉结构的发展方向

近年来,焦炉向大型化、高效化发展,焦炉发展的主要方向是大容积(由20世纪30年代的20m3级发展至现代的80m3级),采用致密硅砖,减薄炭化室墙和提高加热火道的标准温度。

1. 焦炉的发展趋势应满足下列要求:

(1)生产优质产品 为此焦炉应加热均匀,焦饼长向和高向加热均匀,加热水平适当,以减轻化学产品的裂解损失。

(2)生产能力大,劳动生产率和设备利用率高。为了提高焦炉的生产能力,应采用优质耐火材料,从而可以提高炉温,促使炼焦速度的提高。

(3)加热系统阻力小,热工效率高,能耗低。

(4)炉体坚固、严密、衰老慢、炉龄长。

(5)劳动条件好,调节控制方便,环境污染少。

2. 具体结构分为以下几点:

⑴ 增大炭化室的几何尺寸。焦炉大型化有许多优点,基建投资省、劳动生产率高、占地面积少、维修费用低、热损失低、热工效率高,炼焦煤源扩大、环境污染减少。但是焦炉大型化并不意味着焦炉结构的各部位尺寸可以任意扩大,因此必须从煤炭资源、工艺实践的可能性及经济效益等方面加以全面衡量,从而决定焦炉尺寸。

⑵ 采用下喷及下调式焦炉结构。采用下喷和下调式焦炉结构是改善焦炉长向加热均匀性最有前途的办法,过去一些侧喷式焦炉,由于长向加热是通过炉顶看火孔更换立火道底部的调节砖或改变斜道口断面来实现的,因此调节操作难度很大,而且操作条件恶劣,劳动强度大;侧喷式焦炉的横砖煤气道容易拉裂,气体容易串漏,而且维修困难。这些缺点在下喷及下调式焦炉是不存在的。

⑶ 研制大容积高效焦炉。大容积焦炉指采用了高导热性能的炉墙砖,减薄炉墙破坏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。

⑷ 研制节能焦炉。在现代室式炼焦炉炼焦时,从炭化室墙传给煤料的热流量在整个结焦周期内是变化的,因此用恒定加热焦炉是不合理的。当采用程序加热时,煤料加热的不合理性有所改善。采用程序加热,可以按照结焦过程中煤料吸热的变化情况,制定供给煤气的流量。这样节省相当部分的热量。因此,该技术应用于炼焦工作具有很大的吸引力,特别是在焦炉一代炉龄后,焦炉要进行大修时,引进此项技术是有利且适宜的。