炼焦工艺学-第1章.ppt

炼焦工艺学;考核方式与成绩评定;课程内容;参考书;第一章;煤炭用途及种类分类;煤炭用途及种类分类;煤炭用途及种类分类;煤炭用途及种类分类;;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;我国焦炭生产的基本现状;;;炼焦炉的发展;倒焰式焦炉 将成焦的炭化室和加热的燃烧室用墙隔开的炉窑，隔墙上部设通道，炭化室内煤的干馏气经此直接流入燃烧室，同来自炉顶通风道的空气会合，自上而下地边流动边燃烧，故称倒焰炉。 干馏所需热从燃烧室经炉墙传给炭化室内煤料。 废热式焦炉 将炭化室和燃烧室完全隔开，炭化室内生成的粗煤气先用抽气机吸出，经回收设备分离出化学产品后，净煤气再压送到燃烧室内燃烧。 由于干馏过程中产生煤气的组成随时间变化，因此焦炉必须由一定数量的炭化室构成，各炭化室按一定顺序依次装煤、出焦，使全炉煤气组成接近不变，实现连续生产（炼焦炉组）。燃烧产生的高温废气（1200 oC）直接从烟囱排放到大气。 所产煤气几乎全部用于自身加热。;换热式或蓄热式焦炉（具有废热回收装置） 换热式：靠耐火砖砌成的相邻通道及隔墙，将废气热量传给空气，不需换向装置，易漏气，回收废热效率差。 蓄热式：所产煤气用于自身加热时只需煤气产量的一半左右。可用贫煤气加热，将焦炉煤气几乎全部作为产品提供给其它部门使用，不仅可以降低成本，还使资源利用更加合理。;现代焦炉的发展趋势;蓄热式焦炉的基本构成;蓄热式焦炉的基本构成;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。 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 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废气开闭器与烟道相联。烟道设在焦炉基础内或基础两侧，烟道末端通向烟囱。;;;;1、炭化室;炭化室宽度一般在400～550 mm之间，宽度减小，结焦时间能大大缩短，但是一般不小于350 mm。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13～16 m，从推焦机械性能来看，该长度已接近最大限度。 炭化室高度一般为4～6 m（国外可达8 m或以上），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21～40 m3，我国5.5 m高的大型焦炉为35.4 m3，6 m高的大型焦炉为38.5 m3。国外近年来的大型焦炉的有效容积已达50～80 m3。;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1-1所示（火道温度按1300～1350℃）。 因此宽度不宜过大，否则反而降低了生产能力。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。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。;表1-1 炭化室宽度与结焦速度的关系;此外，炭化室宽度对煤料的炼焦速度、膨胀压力及焦炭的平均块度等因素均有影响，具体表现为： 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。当装炉煤水分、挥发分、堆密度保持不变时，炭化室越窄，炼焦速度就越快。 ;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。 由于炭化室越宽，干馏速度越慢，所以胶质体层内煤气压力就越低。因此，同一煤料在不同炭化室内干馏时，炉墙实际承受的负荷是随着炭化室宽度增加而略有减小。 炭化室膨胀压力危险值约15 kPa左右，故允许承受的极限负荷约7～10 kPa。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增加而降低。 ;所以，在一定范围内，炭化室