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1、焦炉调温操作,任务一 煤气设备,1、上升管和桥管,一、荒煤气导出设备,荒煤气导出设备包括：上升管、桥管、水封阀、集气管、吸 气弯管、焦油盒、吸气管及相应的喷洒氨水系统。,作用：一是将出炉荒煤气顺利导出，不致因炉门刀边附近煤 气压力过高而引起冒烟冒火，但又要保持和控制炭化室在结焦过 程中为正压；二是将出炉煤气适当冷却，不致因温度过高而引起 设备变形、阻力升高和鼓风、冷凝的负荷增大，但又要保持焦油 和氨水有较好的流动性。,2、集气管、吸气弯管和吸气管,集气管为钢板焊接或铆接成的圆形或槽形管道，朝氨水流出 方向有610的倾斜度，集气管与吸气管间的吸气弯管上，设 自动和手动调节翻板；沿集气管全长设若干
2、清扫孔，可通过此波 动和清扫集气管底沉积的焦油渣。集气管上设有带水封阀的放散 管，当因故粗煤气不能导出或导出不畅时，由此放散以减轻炉门 冒火冒烟，放散管上设有点火装置，防止粗煤气污染大气。集气 管端部设有蒸汽清扫管、工业水管、氨水管和高压氨水清扫管。,集气管有单、双两种形式，单集气管一般布置在机侧，其优 点是钢材用量少、投资省，炉顶通风较好，但装煤时炭化室内气 流阻力大，容易冒烟冒火。双集气管煤气从炭化室两侧析出，可 降低集气管两侧的压力，使全炉炭化室压力分布较均匀，可减轻 冒烟冒火，易于实现无烟装煤；生产时荒煤气在炉顶空间停留时 间短，可减轻荒煤气裂解，提高化产品产率和质量；双集气管有 利于
3、实现炉顶机械化清扫炉盖等操作。但双集气管消耗钢材多， 基建投资大，炉顶通风较差，使操作条件变坏，且氨水、蒸汽消 耗量也较多。,二、加热煤气供入设备,加热煤气供入设备的作用是向焦炉输送和调节加压煤气。,三、废气导出系统,焦炉废气导出系统有交换开闭器，机侧、焦侧分烟道及总烟 道翻板。,1、提杆式双砣盘交换开闭器,2、杠杆式交换开闭器,两分式火道,任务二 煤气燃烧特性分析,一、煤气的基本性质,焦炉加热用的气体燃料主要是焦炉煤气和高炉煤气。,1、煤气的组成,煤气中H2、CH4、CO和不饱和烃（主要是C2H4）为可燃成 分。焦炉煤气可燃成分较高，在90以上，主要为H2和CH4，高 炉煤气可燃成分低，仅3
4、0左右，主要是CO。煤气组成是决定 煤气燃烧特性的基本因素。,2、煤气的发热值,气体燃料的发热值是指单位体积的气体完全燃烧时所放出的 热量（kg/m3）。,煤气(标态)中可燃组分的低热值（kJ/m3）为：CO，12728； H2，10844；CH4，35840；CmHn，71179，则煤气的低热值为：,焦炉煤气的发热值约为高炉煤气的4倍。,焦炉煤气和高炉煤气的低发热值是多少？,？,3、煤气的密度,煤气的密度是指每立方米煤气的质量，记为，每立方米煤 气在标准状态下（OoC，101325Pa）下的密度则记为0，可根据 组成按加和法计算。,高炉煤气和焦炉煤气的密度是多少？,？,高炉煤气的密度远大于焦
5、炉煤气。,4、燃烧特性,焦炉煤气可燃成分浓度大，发热值高，提供一定热量所需煤 气量少，产生废气量少，理论燃烧温度高。,由于H2的体积分数在50以上，因此燃烧速度快，火焰短，煤气和燃烧产生的废气密度小，焦炉加热系统阻力小。,高炉煤气可燃成分少，发热值低，提供一定热量所需煤气多， 产生废气多。,煤气中可燃成分为CO，且含量低，故燃烧速度慢，火焰长， 高向加热均匀，可适当降低燃烧室的温差。但高炉煤气不预热时 理论燃烧温度低，故使用前必须预热到1000oC以上，才能满足燃 烧室温度的要求。,二、煤气的燃烧,煤气的燃烧是指煤气中的可燃成分和空气中的氧在足够的温 度下所发生的剧烈氧化反应。燃烧需要三个条件
6、，即可燃组分、 氧和一定的温度。,1、煤气的燃烧和燃烧极限,可燃气体与氧气组成的混合气体，只是在其中可燃组分达到 一定浓度范围和着火温度下，当燃烧产生的热量高于系统的散热， 从而可以保证系统温度不断升高的条件下，才能进行稳定的燃烧， 这种极限浓度称燃烧极限。,2、燃烧与爆炸,着火温度是使可燃混合物开始正常稳定燃烧的最低温度。,煤气达到着火温度或点火都可使煤气燃烧。,可燃混合气靠火星、灼热物体等火源形成火焰中心，然后经 火焰传播使可燃混合气燃烧，叫点火燃烧。,点火燃烧时，火焰具备一定的能量，使可燃混合气在某一局 部首先产生火焰，由燃烧放出的热量使其温度升高，并很快将热 能传给临近的冷可燃混合气，
7、使其升温达到着火温度而着火。如 此一层层地将热能传下去，使整个可燃混合物燃烧起来。,爆炸与燃烧本质基本一样，两者均以一定的可燃混合气浓度 极限（燃烧极限）为前提，并要有火源或达到燃烧温度。爆炸与 燃烧的不同点是：燃烧是稳定的连锁反应，在必要的浓度极限条 件下，主要依靠温度的升高，使反应加速；而爆炸是不稳定的连 锁反应，在必要的浓度极限条件下，主要依靠压力的升高，使活 性分子浓度急剧提高而加速反应。,焦炉煤气、氢气下限较低，故管道、管件、设备不严时，漏 入空气中，遇到火源，就容易着火爆炸。相反，高炉煤气、氢气 上限较高，当设备、管道不严并出现负压时，容易吸入空气形成 爆炸性可燃混合物。另外，当管
8、道内煤气低压或流量过低时，也 会形成回火爆炸。,3、燃烧方式,根据上述内容，在一定的条件下，煤气的燃烧过程一般可分 为三个阶段：,（1）煤气与空气混合，并达到极限浓度，属纯物理过程；,（2）将可燃混合气体加热到着火温度或点火燃烧使其达到 着火温度；,（3）可燃物与氧气反应而连续稳定的燃烧，属化学动力学 过程，主要和反应的浓度和温度有关。,根据上述前两个阶段的次序和混合方式的不同，煤气燃烧可 分为扩散燃烧和动力燃烧。,（1）扩散燃烧,将煤气和空气分别送入燃烧室后，靠对流扩散和分子扩散作 用，边混合边燃烧的过程叫扩散燃烧。,扩散燃烧的速度主要取决于可燃物分子和空气分子相互接触 的物理扩散过程。扩散
9、燃烧过程中，由于局部氧的供给不足，而 使碳氢化合物热解产生游离碳，使燃烧带中有固体颗粒存在而产 生强烈的光和热辐射，形成光亮的火焰，故也称有焰燃烧。火焰 的长短，表征煤气燃烧过程速度的大小。,为拉长火焰，改善高向的加热均匀性，焦炉火道内应使煤气 和空气缓慢接触。煤气与空气的接触快慢取决于气流沿高向的运 动速度、煤气与空气流的夹角、出口轴心间距、扩散系数等因素。,（2）动力燃烧,煤气与空气先混合再着火燃烧的方式为动力燃烧。,动力燃烧的燃烧速度取决于化学反应速率，即取决于燃烧气 的压力和温度。由于动力燃烧化学反应速率极快，可以达到很高 的燃烧强度，并且燃烧完全，燃烧产物中亦没有固体颗粒，因此 燃烧
10、室中透彻明亮，好像没有火焰存在，故称为无焰燃烧。,无焰燃烧时，可在很小的空气过剩系数下就能达到完全燃烧， 燃烧强度大，燃烧温度高。无焰燃烧时，煤气和空气是在冷态时 预先混合的，在进入燃烧室前必须加热至着火温度以上，且气流 速度要稍大于火焰传播速度，否则容易引起回火，甚至爆炸。,4、燃烧温度燃烧热平衡,（1）实际燃烧温度,煤气燃烧产生的热量，除掉废气中CO2和H2O部分离解所吸 收的热量和传给周围介质的热量后，其余部分用来使废气温度升 高，此时的温度称为实际燃烧温度。,由上式可知：实际燃烧温度不仅与燃料性质有关，还与燃烧 条件、炉体结构、材料、煤料的性质、结焦过程等因素有关。,（2）理论燃烧温度
11、,为了比较燃料在燃烧温度方面的特征，假设：煤气能完全 燃烧，即Q不0；废气不向周围介质传热，即Q效0，Q损0， 这种情况下废气所能达到的最高温度叫理论燃烧温度t理。,由上式可知：t理与燃料性质和燃烧条件有关。,在相同的Q煤和Q空的条件下，Q低越高，V废越小，则燃烧温 度越高。高炉煤气因Q低小，V废大，难以达到焦炉所需要的燃烧 温度，故使用前必须预热。,为提高燃烧温度，还应保证在煤气完全燃烧的条件下，降低 空气过剩系数以减少废气量，并降低装炉煤水分，缩短炭化室处 理时间和加强炭化室表面隔热，以减少热损失。,任务三 热工效率、炼焦耗热量的计算,进行物料平衡计算时，一般以1000kg干煤或湿煤为基准
12、。 入方为干煤和配煤水分，出方为焦炭、无水焦油、粗苯、氨、化 合水、煤气，出方为实际测量值。,根据物料平衡和温度制度，可计算出各物料带入焦炉和带出 焦炉的热量，然后作出焦炉的热平衡计算。,由热平衡可知，供给焦炉的热量有98%来自煤气的燃烧，故 可近似认为煤气的燃烧热为热量的唯一来源，这样便于简化计算 过程。,根据热平衡基本原理，Q入Q出，要降低煤气的燃烧量，需 降低出方的热量。出方14项为传入炭化室的热量，是有效的， 称为有效热。,二、焦炉的热效率及热工效率,根据焦炉的热平衡，可进行热工评定。为了评定焦炉的热量 利用程度，以有效热（Q效）占供入总热量（Q总）的百分比称为 焦炉的热工效率（热工）
13、。,由于计算Q散比较困难，也可用热效率（ 热）的方式来评定 焦炉的热量计算情况。,它表示理论上可被利用的热量占供入总热量的百分数。,三、炼焦耗热量,炼焦耗热量是将1kg煤在炼焦炉内炼成焦炭所需供给焦炉的 热量，是生产上对焦炉进行热工评定的重要指标，也是表示焦炉 结构的完善程度、焦炉热工操作及管理水平和炼焦消耗定额的重 要指标，也是确定焦炉加热用煤气量的依据。,1、湿煤耗热量,1kg湿煤炼成焦炭应供给焦炉的热量叫湿煤耗热量，用q湿来 表示，单位为kJ/kg(湿煤)。,2、干煤耗热量,1kg干煤炼成焦炭所消耗的热量叫干煤耗热量。干煤耗热量 中不包括煤中水分的加热和蒸发所消耗的热量，以q干表示。,每
14、1kg水分从炭化室带走的热量为：,如配煤水分为Mt%(湿基)，则：,q湿q干(1Mt%)+ 5100Mt%,3、相当耗热量,相当耗热量是在湿煤炼焦时，以1kg干煤为基准时，需供给 焦炉的热量（包括水分加热和蒸发所需热量），以q相表示。,由表可知：采用高炉煤气加热时，相当耗热量高于用焦炉煤 气加热。,四、降低炼焦耗热量、提高热工效率的途径,因Q入Q出，要降低煤气的燃烧量，需降低出方的热量，即 要降低由焦炭、化产品、煤气、水蒸气、废气带走的热量和向焦 炉周围散失的热量。,1、降低焦饼中心温度,5、降低炉顶空间温度,4、降低配合煤水分,6、提高炉体的严密性和改善炉体绝热,7、选择合适的加热煤气,2、
15、选择合理的空气过剩系数,3、降低废气排出温度,任务四 温度制度和压力制度的确定和测量,（一）直行温度,焦炉燃烧室火道数量较多，为均匀加热和便于检查、控制， 每个燃烧室的机、焦侧各选择一个火道作为测温火道，其温度代 表机、焦两侧温度，这两个火道称为标准火道，其所测的实际温 度称为直行温度。,标准温度是指机、焦侧测温火道平均温度的控制值，是在规 定时间内保证焦饼成熟的重要温度指标。,确定焦炉标准温度时，一般参考已投产的同类型焦炉的生产 实践资料来确定，然后根据实际测量的焦饼中心温度进行校正。,1、确定,一、温度制度的确定和测量,2、测量,测量直行温度是为了检查焦炉沿纵长方向各燃烧室温度的均 匀性和
16、全炉温度的稳定性。,直行温度的测温火道一般在机、焦两侧的中部，同时还应考 虑单双数火道均能测到，避开装煤车轨道和纵拉条等因素。,测温位置在下降气流立火道底部喷嘴和鼻梁转之间的三角区。 在换向后5或10min开始测量，一般从焦侧交换机端开始测量， 由机侧返回，在两个交换时间内测完全炉直行温度。测温顺序应 固定不变，测量速度应均匀。,直行温度每4h按规定时间测量1次。直行温度的均匀性和稳 定性，采用均匀系数和安定系数来考核。将一昼夜所测得的各燃 烧室机焦侧的温度分别计算平均值，求出各机焦侧测温火道与昼 夜平均温度的差值，如果中间某火道该差值大于20oC即为不合格 火道，边炉大于30oC的即为不合格。,均匀系数K均表示焦炉沿纵长向方向各燃烧室昼夜平均温度的 均匀性。,安定系数K安表示焦炉直行温度的稳定性。,（二）横排温度,同一燃烧室的各火道温度，称为横排温度。,炭化室宽度由机侧往焦侧逐渐变宽，为保证焦饼沿炭化室长 向同时成熟，每个燃烧室各火道温度应由机侧向焦侧逐渐增高， 要求从机侧第2火道至焦侧第2火道温度应均匀上升。,炭化室锥度不同，机焦侧温
