煤化工工艺 教学课件 ppt 作者 陈启文 主编 李聪敏 主审第3章.ppt

第三章 炼焦炉及机械与设备 第一节 炼 焦 炉 一、焦炉的发展阶段及分类 焦炉结构的发展大致经历了四个阶段，土法炼焦、倒焰式焦炉、废热式焦炉和现代的蓄热式焦炉。 十六世纪，中国及欧洲开始了焦炭的生产。当时只是将煤成堆干馏，后来演变成置于地上或地下的窑中，依靠干馏时产生的煤气和部分煤直接燃烧产生的热量来炼制焦炭，称为成堆干馏或土法炼焦。土法炼焦产率低，灰分高，结焦时间长，成熟度不均，综合利用率差，还对环境造成污染。 在十八世纪中叶出现了将成焦的炭化室和加热的燃烧室用隔墙分开的焦炉。在墙的上部设有通道，炭化室内煤干馏时产生的煤气经此流入燃烧室内，同来自炉顶的通风道内的空气汇合，自上而下边流动边燃烧，故称为倒焰式焦炉。干馏时所需热量从燃烧室经炉墙传给炭化室内的煤料。 一、焦炉的发展阶段及分类 随着化学工业的发展，要求从干馏煤气中回收化学产品，为此将炭化室和燃烧室完全隔开。将炭化室内生产的荒煤气抽出来，送到回收车间分离出化学产品后，再将净煤气压送回燃烧室内燃烧。由于煤在干馏过程中产生的煤气量及煤气组成是随时间变化的，所以炼焦炉必须由一定数量的炭化室组成，即出现了炼焦炉组。各炭化室按一定的顺序装煤、出焦，使全炉的煤气量及煤气组成接近不变，燃烧产生的高温废气直接排入大气，故称为废热式焦炉。这种焦炉所产生的煤气几乎全部用于自身的加热。 一、焦炉的发展阶段及分类 燃烧生成的1200℃的高温废气所带走的热量相当可观。为了减少能耗，降低成本，并将节余部分的焦炉煤气供给冶金、化工等部门作原料或燃料，又发展成为具有回收废气热量装置的蓄热式焦炉，即具备了现代焦炉的形式。蓄热式焦炉所产生的焦炉煤气，用于自身加热时只需煤气产量的一半左右。此外蓄热式焦炉还可用贫煤气加热，这样就可将焦炉所产生的全部焦炉煤气作为产品供给其它部门使用，使资源更加合理利用。 一、焦炉的发展阶段及分类 自1884年第一座蓄热式焦炉建成以来，焦炉在总体上变化不大，但在筑炉材料、炉体构造、炭化室有效容积、技术装备等方面都有显著改进。自19世纪20年代起，焦炉用耐火材料由黏土砖改用硅砖，炼焦炉进一步提高了导热性和严密性，且结焦时间从24~28h缩短到14~16h。炉体使用寿命也从10年左右延长到20~25年甚至更长。由于高炉炼铁技术的发展，要求焦炭强度高，块度均匀；而且根据有机化学工业的发展需要，希望提高化学产品的产率，这就促进了对炉体构造的研究，使之既实现均匀加热以改善焦炭质量，又能保持适宜的炉顶空间温度以控制二次热解而提高化学产品的产率。 一、焦炉的发展阶段及分类 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，致密硅砖，薄炭化室墙和高加热火道的标准温度，在加热设备方面向自动调节和程序加热方向发展。到现阶段，一些技术较发达的国家所建成的焦炉炭化室高达6~7m。德国TKS公司建成年产260万吨的超大型炉组，炭化室90m3，每孔装煤78吨，每孔产焦54吨。 二、焦炉炉体结构 现代焦炉有多种炉型，但大多是因火道结构、加热煤气种类及其入炉方式、蓄热室结构及装煤方式的不同而进行的分类。焦炉结构的变化与发展，主要是为了更好地解决焦饼加热的均匀性，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，不仅要有合适的煤配比，而且还需有合理的焦炉结构。现代焦炉的结构是，炉体最上部是炉顶，炉顶之下为依次相间的燃烧室和炭化室，炉体下部有蓄热室，蓄热室通过斜道区将燃烧室连接起来，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，故焦炉是由三室两区组成的，即炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶区和基础部分。如图3-1。 二、焦炉炉体结构 二、焦炉炉体结构 1．炭化室 炭化室是接受煤料，并对其隔绝空气进行干馏的地方。炭化室两侧是燃烧室，顶部有3~5个加煤孔，并有1~2个导出干馏煤气的上升管。炭化室两端有炉门。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，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30~80mm。捣固焦炉由于装入炉的捣固煤饼以及机侧、焦侧宽度相同，故锥度为零或很小。由于机、焦两侧宽度不同，通常所说的炭化室宽度是指平均宽度。 二、焦炉炉体结构 炭化室宽度一般在400~550mm之间。宽度减小能使结焦时间大大缩短，但宽度太窄会使推焦困难，操作次数频繁，污染环境，耐火材料用量增加，所以炭化室宽度一般不小于350mm。宽度也不宜过大，因为增加宽度，虽然焦炉的容积增大，装煤量增多，但煤料传热不良，随炭化室宽度的增加，结焦速度