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1、7.63米超大型焦炉新技术介绍校对：编写： 7.63米超大型焦炉新技术介绍1第一节 焦炉炉体结构简介1第二节 焦炉加热系统22.1蓄热室42.2燃烧室内的可调节跨越孔52.3加热壁62.4加热系统72.5焦炉煤气加热82.6混合气体加热102.7 废气交换开闭器112.8转换设备122.9废气系统13第三节 荒煤气导出系统133.1荒煤气导出系统构成133.2Proven系统构成14第四节 7.63米超大型焦炉成套技术分析164.1烘炉164.2护炉铁件214.3交换机系统244.4 PROven系统274.5 BLEEDER放散系统3246炉体密封344.7稳定熄焦（CSQ）36焦炉炉体结构
2、简介焦炉由蓄热室、斜道、燃烧室、炭化室和炉顶组成，蓄热室下面是烟道和基础。7.63米焦炉横断面如下图所示焦炉的地下结构也是坚固基础底板的钢筋混凝土结构，焦炉及其基础的重量全部由焦炉基础底板支承。在机侧均设有以基础底板为基础的钢筋混凝土结构的挡水墙和操作走台。各其他焦炉不同的是：由于操作走台的高度设置在蓄热室上部，与炭化室底部有一定距离，而且焦侧拦焦车的轨道不再设计在焦侧走台上，因此机焦侧操作走台边缘均设计有安全栏杆，该栏杆不会影响推焦车、推焦杆和拦焦车的正常运行。而且焦侧走台没有拦焦车行走时的振动，使焦侧走台更加严密。整座焦炉为单侧烟道设计。燃烧产生的废气，由下降火道、斜道、蓄热室，经金属喷嘴
3、板分配后，进入小烟道，全部废气经过位于焦侧的废气盘，由位于焦炉地下室焦侧的废气集中烟道收集，经总烟道进入烟囱排入大气。为了防止外部混凝土钢筋建造。为了防止烘炉时产生膨胀造成烟道砌体损坏，废气集中烟道和总烟道内部红砖通过膨胀接点分成若干部分。第二节 焦炉加热系统a）7.63m焦炉炉体为双联火道、分段供空气加热及废气循环，焦炉煤气下喷、低热值混合煤气及空气均侧入，蓄热室分格及单侧烟道的复热式超大型焦炉。此焦炉具有结构先进、严密、功能性强、加热均匀、热工效率高、环保优秀等特点。b）焦炉蓄热室为煤气蓄热室和空气蓄热室，上升气流时，分别只走煤气和空气，均为分格蓄热室。在分格蓄热室中，每个立火道单独对应2
4、格蓄热室构成1个加热单元。用焦炉煤气加热时，在地下室用设有孔板的喷嘴调节煤气，孔板调节方便，准确；空气是通过小烟道顶部的金属调节板调节。用低热值混合煤气加热时，煤气和空气均用小烟道顶部的金属调节板调节，使得加热煤气和空气在蓄热室长向上分布合理，均匀。c）蓄热室主墙，单墙和隔墙结构严密，用异型砖错缝砌筑，保证了各部分砌体之间不互相串漏。主墙和单墙下部采用半硅砖，上部采用硅砖砌筑，半硅砖砌体和硅砖砌体之间设有滑动缝。由于蓄热室高向温度不同，蓄热室上、下部分别采用不同的耐火材料砌筑，从而保证了主墙和各分墙之间的紧密接合。d）蓄热室的小烟道采用单侧烟道。单侧烟道可节省煤气和废气的管道及设备，还能优化环
5、境。e）分段加热使斜道结构复杂，砖型多。但斜道的通道内设计为无膨胀缝使斜道严密，防止了斜道区上部高温事故的产生。f）燃烧室由36个共18对双联火道组成。分3段供给空气进行分段燃烧；并在每对火道隔墙间下部设循环孔，将下降火道的废气吸入上升火道的可燃气体中，用此两种方式拉长火焰，达到高向加热均匀的目地。当用高炉煤气和焦炉煤气的低热值混合煤气加热时，空气通过燃烧室底部斜道出口，,距燃烧室底部1/3处的立火道隔墙出口，2/3处的立火道隔墙出口分别喷出，与燃烧室底部斜道另一个出口喷出的低热值混合煤气形成3点燃烧加热；当焦炉单用焦炉煤气加热时，混合煤气通道也和空气通道一样走空气，空气通过燃烧室底部两个斜道
6、出口，距燃烧室底部1/3处的立火道隔墙出口，2/3处的立火道隔墙出口分别喷出。焦炉煤气由燃烧室底部煤气喷嘴喷出，形成3点燃烧加热。由于3段燃烧加热和废气循环，炉体高向加热均匀，废气中的氮氧化物含量低，可以达到先进国家的环保标准。焦炉煤气双联火道下喷式加热图为了在焦炉里分布热以适应于装煤的需要，准确的调整每一个燃烧介质的流量是不可缺少的，即：分别调整焦炉煤气、混合气体、燃烧空气、废气的流量以适应工艺的要求。气体流量的测定仅仅能由产生的压力损失来实现。这被称为具有精确的调节和控制装置的分布系统。到焦炉的气体流量被传入到焦炉长度方向，炭化室长度和高度方向，每个地方都需要适合的介质分布。基于伍德公司焦
7、炉复合技术“COMBIFLAMER”，它具有可调装置，对于所有燃烧介质提供确切的压力损失。第一个装置是用于加热壁的气体流量的测定，第二个装置用于双通道每一个系统的气体流量，第三个装置允许用于加热整个高度上的分布，这些应用适合于燃烧介质的进口流量和出口流量两种情况。为了满足这些需要，“COMBIFLAMER”焦炉的加热系统由单个的、独立的加热单元组成。每个加热单元由2个加热通道组成（双烟道），烟道与用于混合气体，燃烧空气和废气的恰当的蓄热室单元相连，这些单个的加热单元被设计成在相邻加热单元中能够独立工作，并因此独立地被调节。具有“COMBIFLAMER”复合焦炉技术的蓄热室和加热壁结构的特性进一
8、步详细的说明如下所示：2.1蓄热室蓄热室被安置在炭化室和加热室的下面，作为连续的单个蓄热室。它们从机侧连续延伸到焦侧，并且再分布成为单个的蓄热室。这个划分由蓄热室分隔墙的砖来实现的，用这种方式，在底部烟道上的单个的蓄热室到蓄热室上部的盖板都能够完全的互相分开。由于在蓄热室中的这种严格的分隔，确保了单个的燃烧介质的体积流量能够测量以及相关的蓄热室的调节保持不变直到它们达到相关的加热烟道。每一套双烟道都配置一个蓄热室，那么蓄热室的数量由加热烟道的数量来决定，即：蓄热室的数量是加热烟道的一半。每一个蓄热室有一个篦子板，单个的篦子板用简单的方式互相钩住，以至于在一个蓄热室下面的所有篦子板能从台阶通道方
9、向的合理的截面中抽出和/或再次推进到下部烟道。这些篦子板上所有的开孔尺寸能够由可调盖板改变。因此相关的介质流量（空气和混合气体）被确定，这个流体进入到底部烟道，由在蓄热室上测量用篦子板来分布，用这个篦子板在每个加热壁的长度方向上的温度是可调的。在调试期间，篦子板被适当地调节并达到要求。通常在以后操作进程中、没有其他变化或实施修改除非操作条件非常严重。然而，如果以后焦炉存在进程中出现严重的变化，篦子板有利于允许在冷侧进行调节。在焦炉加热模式里，燃烧空气在两个邻接的蓄热室分隔区里被预热，这时两个其它的分隔区储存排放烟道的热量。在混合气体加热模式里，燃烧空气和混合气体在一个蓄热室分隔区里预热。空气预
10、热器的分隔也在长度方向上划分，尽管在底部烟道和废气阀之中的连接件上的开口是可调的，但是，在底部空气段之间的空气分布能够从外部调节，用这种方法，在焦炉高度上的热分布可被调节。蓄热室由双层的砌砖被互相分离，这个砖墙的垂直和水平胶泥缝确保了蓄热室隔板和支撑壁有一个最适宜的气密。这对于下喷式的焦炉（”underjet oven”）具有特殊的重要性。在焦炉煤气加热模式里，气体经过蓄热室支撑壁进入到加热烟道。基于热量收集和排放这种功能，蓄热室在蓄热循环中要受温度波动的影响，在蓄热室里用的耐火材料要考虑这个物性。在底部炭化室、底部烟道和蓄热室（大约蓄热室高度的65%）的底部区域里，工作温度是在1000到80
11、0之间的范围内。因此，这个部分用耐火砖建造，在这个温度范围内其线膨胀是硅砖线膨胀的一半。由于这个原因，耐火砖比硅砖有较好的抵抗温度变化的特性。但硅砖有利于支撑和隔板壁的气密。在蓄热室的上部的温度是800，因此，在上部蓄热室区、“COMBIFLAMER”炭化室的坚固的炭化室中心结构都用硅砖材料建造。这是因为硅材料的热膨胀和机械性能的特殊性质。2.2燃烧室内的可调节跨越孔为了适应不同收缩特性的煤和结焦时间变化，减少炉顶空间过多生成石墨并消除因此造成的推焦阻力，同时保证炭化室上部焦饼能完全成熟，该焦炉采用可调节的跨越孔，可升高或降低炉顶空间温度。可调节的跨越孔如下图所示，跨越孔分上下设计，上孔有两块
12、可滑动的砖，可以根据需要调节控制孔的开度。当上孔全开时，从上面的通道可以分流部分废气，提高上部的温度，火焰拉长；当上孔部分打开时，从上面的通道分流废气量减少，相当于跨越下移；当上孔全关时，废气仅从下孔通过，相当于跨越孔下移到最低点，火焰缩短。因此，通过调节上孔的开度大小，相当于调节跨越孔的高度和阻力，调节火焰的长短。因此，可根据现场的实际工艺需要，对跨越孔的高度进行调节，以保证不同配比的煤上部能够成熟，并降低炉顶空间温度，减少石墨生成量。2.3加热壁每个加热壁被再分为一对加热烟道，这些双烟道中的每一个都包括在上部燃烧加热烟道和下部燃烧加热通道。在加热烟道底部介质的进口（煤气和第一空气段）以及结
13、合通道（第二、第三空气段）。每一段都能满足单独加热烟道的需要。这种对进口气体所做的调节能够对加热烟道产生影响，但不影响邻接的加热烟道。这种调节可用于进气口和气体排放侧。在“COMBIFLAMER”焦炉的加热烟道装备有底部空气段和侧壁空气段以及内部废气再循环系统（Koppers-再循环加热）。它意味着燃烧空气被送到3个阶段（第一段是加热烟道底部，第二段和第三段分别是壁高度的1/3和2/3）进入到加热烟道。仅这一特点就能导致减少NO2的形成，这是由于在加热烟道底部的燃烧是经过化学计量的计算。此外，在隔墙底部的废气再循环能够使废气从下部燃烧再循环进入到上部燃烧的加热烟道。因此，在底部的燃烧变成贫气。
14、火焰最高点的温度下降，而且NOX的形成进一步的降低。除此之外，在加热烟道里可达到非常一致的温度分布。两种办法的结合使得用于焦炉加热的加热系统是极好的，它能确保NOX的生成量最小，而且优化温度的分布。燃气-焦炉煤气或混合气仅被送到加热烟道的底部，在加热烟道的最高区域里，在转化点或被称为“突转点（急变点）”。“COMBIFLAMER”焦炉装有不同的加热系统，如下所述：当热焦碳被推出时，加热壁表面的温度为1000到1250之间。确切的温度取决于相关的操作时间。硅材料的膨胀在这个温度范围内几乎是不变的，在这出现的温度变化对于加热壁的砖的影响实际上可以忽略不计。加热壁端头（焦炉外角）采用硅线石砖建造，这
15、种材料与硅砖相比，能够适应较高的温度和突然的温度变化。因而对于在加热壁外角出现的温度变化，例如：在开、关炉门时，这种材料都能够有较好的适应性。以这种设计和结构方式，即：由硅线石砖砌筑的加热壁外角与硅砖用互相嵌入的方式进行连接，这样能够确保在硅线石与硅砖之间没有砖缝。2.4加热系统7.63米焦炉的加热系统分为独立的加热单元，每个加热单元包括两个加热火道（双联火道），由煤气（混合煤气或焦炉煤气）、燃烧空气和废气相关的蓄热室单元组合而成，在调节分配到每个燃烧室的气流量，调节分配到单个燃烧室每一组双联火道流量和调节分配到燃烧室高向的气流量等方面均比较容易。加热系统如下图所示。装入焦炉的煤的性质和结焦的时间长度是以煤的收缩性为确定因素，结合温度的“急变点”，在上部燃烧和下流体加热烟道之间都将影响到热辐射进入到焦碳上部空间煤气收集区的程度。为了防止过度的炭积聚在焦炉的上部空间，并且消除操作的麻烦，设计考虑了积炭产生的原因，从而确保煤在炉内一直到炉顶都能完全碳化。炭化室都配有不同的加热系统，这个系统允许在煤气收集空间的温度上升和下降，而且能够应对各种可能用到的不同收缩性的煤。特别是对于用混煤时有形成石墨的倾向时，这个特点具有明显的优点。因此这种
