現(xiàn)代焦爐爐體的炭化室結(jié)構(gòu)
時間：2019-11-25 來源：http://www.aitmy.com
現(xiàn)代焦爐雖有多種爐型，但無非是因火道結(jié)構(gòu)、加熱煤氣種類及其人爐方式、蓄熱室結(jié)構(gòu)及裝煤方式的不同而進行的有效排列組合。焦爐結(jié)構(gòu)的變化與發(fā)展，主要是為了更好的解決焦餅高向與長向的加熱均勻性，節(jié)能降耗，降低投資及成本，提高經(jīng)濟效益。為了保證焦炭、煤氣的質(zhì)量及產(chǎn)量，不僅需要有合適的煤配比，而且要有良好的外部條件，合理的焦爐結(jié)構(gòu)就是用來保證外部條件的手段從而減少焦爐熱修。為此，需從焦爐結(jié)構(gòu)的各個部位加以分析，現(xiàn)代焦爐爐體最上部是爐頂，爐頂之下為相間配置的燃燒室和炭化室，爐體下部有蓄熱室和連接蓄熱室與燃燒室的斜道區(qū)，每個蓄熱室下部的小煙道通過交換開閉器（也稱廢氣盤）與煙道相連從而減少焦爐熱修。煙道設(shè)在焦爐基礎(chǔ)內(nèi)或基礎(chǔ)兩側(cè)，煙道末端通向煙囪，故也稱焦爐由三室兩區(qū)組成，即炭化室、燃燒室、蓄熱室、斜道區(qū)、爐頂區(qū)和基礎(chǔ)部分。
炭化室是接受煤料，并對裝爐煤料隔絕空氣進行干餾變成焦炭的爐室。一般由硅質(zhì)耐火材料砌筑而成。炭化室位于兩側(cè)燃燒室之間，頂部有3～4個加煤孔，并有1～2個導出干餾煤氣的上升管孔。它的兩端為內(nèi)襯耐火材料的鑄門。整座焦爐靠推焦車一側(cè)稱為機側(cè)，另一側(cè)稱為焦側(cè)。
頂裝煤的焦爐，為順利推焦，炭化室的水平呈梯形，焦側(cè)寬度大于機側(cè)，兩側(cè)寬度之差稱錐度，一般焦側(cè)比機側(cè)寬20～70mm.炭化室愈長，此值愈大，大多數(shù)情況下為50mm。搗固焦爐由于裝入爐的搗固煤餅機側(cè)、焦側(cè)寬度相同，故錐度為零或很小。炭化室寬度一般在400～550mm之間，寬度減?。Y(jié)焦時間能大大縮短，但是一般不小于350mm。因?qū)挾忍瓡雇平估щy，操作次數(shù)頻繁和耐火材料用量增加。炭化室長度為13～16m，從推焦機械的性能來看，該長度已接近最大限度。炭化室高度一般為4～6m（國外可達8m或更高），增加高度可以增加生產(chǎn)能力．但受高度方向加熱均勻性的限制。增大炭化室的容積是提高焦爐生產(chǎn)能力的主要措施之一，一般大型焦爐的炭化室有效容積為21～40m3，中國5.5m高的大型焦爐為35.4m3，6m高的大型焦爐為38.5m3。炭化室尺寸的確定，通常受到多種因素的影響。下面分別敘述有關(guān)的影響因素。
(1)炭化室的寬度。炭化室的寬度對焦爐的生產(chǎn)能力與焦炭質(zhì)量均有影響．增加寬度雖然焦爐的容積增大，裝煤量增多，但因煤料傳熱不良，隨炭化室寬度的增加．結(jié)焦速度降低，結(jié)焦時間大為延長，如表4-1所示（火道溫度按1300～1350℃）。因此寬度不宜過大，否則會降低生產(chǎn)能力。寬度減小，結(jié)焦時間大為縮短，但不應(yīng)太窄，否則推焦桿強度降低．推焦困難，而且，結(jié)焦時間縮短后，操作次數(shù)增加，按生產(chǎn)每噸焦炭計，所需操作時間增多，增加污染，耐火磚用量也相應(yīng)增加，從而降低了生產(chǎn)能力從而需要焦爐熱修。
?、俑绅s過程的傳熱，是炭化室兩側(cè)的燃燒室通過爐墻向炭化室中心的單向不穩(wěn)定傳熱。由于煤料的導熱系數(shù)遠低于硅磚，即干餾過程中傳熱的熱阻主要來自煤料。
?、诟邷馗绅s過程中煤料給予炭化室爐墻的膨脹壓力，起因于膠質(zhì)體層內(nèi)的煤氣壓力，其值大小因裝爐煤料性質(zhì)、顆粒組成、堆密度以及燃燒室溫度不同而異，也與炭化室寬度有關(guān)。
炭化室膨脹壓力危險值約15kPa左右，故允許承受的極限負荷約7～10kPa。因此，當裝爐煤的膨脹壓力偏高時宜采用寬炭化室。
?、劢固克槌尚K，起因于裂紋。焦塊的統(tǒng)計平均尺寸大小取決于裂紋之間的距離。而裂紋的間距與裂紋的深度取決于不均勻收縮所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。在相同的結(jié)焦溫度下，焦炭塊度隨著炭化室寬度增加而加大。與此同時，當煤料和干餾條件相同時，炭化室越寬，由于結(jié)焦速度減慢而使焦炭裂紋減少，故焦炭的抗碎強度也越高。
但是，從生產(chǎn)能力與技術(shù)經(jīng)濟指標來看，由于隨著寬度的增加結(jié)焦時間將延長，每孔炭化室單位時間出焦率將隨著寬度的增加而降低，所以，在一定范圍內(nèi)，炭化室寬度越窄，生產(chǎn)能力將越高。故應(yīng)綜合考慮確定炭化室寬度，對黏結(jié)性好的煤料宜緩慢加熱，否則在半焦收縮階段，應(yīng)力過大，焦炭裂紋較多，小塊焦增加，因此炭化室以較寬些為宜。對于黏結(jié)性較差的煤料，快速加熱能改善其黏結(jié)性，對提高焦炭質(zhì)量有利，故以較窄的炭化室為好。JN43-58 (JN43-58-Ⅰ，JN43-58-Ⅱ)型焦爐炭化室的平均寬取407mm和450mm兩種規(guī)格，大容積焦爐的平均寬度仍為450mm，目前有些新建焦爐寬度為500mm；小型焦爐炭化室的平均寬度為300mm左右。
(2)炭化室長度。焦爐的生產(chǎn)能力與炭化室長度成正比，而單位產(chǎn)品的設(shè)備造價隨炭化室長度增加而顯著降低。因此，增加炭化室長度有利于提高產(chǎn)量，降低基建投資和生產(chǎn)費用，但長度的增加受下列因素的限制。
?、偈芴炕义F度與長向加熱均勻性的限制，因為炭化室錐度大小是取決于炭化室長度和裝爐煤料的性質(zhì)。一般情況下，煤料揮發(fā)分不高、收縮性小時，要求錐度增加。而隨著炭化室長度的增加，錐度也增大。國內(nèi)大容積焦爐炭化室的長度為15980mm，錐度為70mm；卡爾斯蒂式焦爐炭化室長度為17090mm，錐度為76mm。隨著炭化室長度和錐度的增大，長向加熱均勻性問題就比較突出，導致局部產(chǎn)生生焦，這不僅使質(zhì)量和產(chǎn)率降低，而且使粉焦量顯著增加。
?、谑芡平棺枇巴平箺U的熱態(tài)強度的限制。隨著炭化室長度的增加，不僅由于長向加熱不均勻使粉焦量增加而促使推焦阻力增大，還由于焦餅質(zhì)量增加，焦餅與炭化室墻面、底面之間的接觸面增加，從而使整個推焦阻力顯著升高。
隨著炭化室長度的增加，推焦桿的溫度在推焦過程中逐漸上升，而一般鋼結(jié)構(gòu)的屈服點隨著溫度升高而降低，到400℃時，約降低1/3。因此，炭化室長度增加也受此限制。此外，炭化室長度還受到技術(shù)裝備水平和爐墻砌磚的限制。
(3)炭化室高度。國內(nèi)大型焦爐一般為4～6m，增加炭化室高度是提高焦爐生產(chǎn)能力的重要措施，且煤料堆密度的增加有利于焦炭質(zhì)量的提高。隨著高度的增加，為使爐墻具有足夠的強度，必須相應(yīng)增大炭化室的中心距及炭化室與燃燒室的隔墻厚度；為了保證高向加熱均勻性，勢必在不同程度上引起燃燒室結(jié)構(gòu)的復雜化；為了防止爐體變形和爐門冒煙，應(yīng)有堅固的護爐設(shè)備和有效的爐門清掃機械；由此，使每個炭化室的基建投資及材料消耗增加。因此，應(yīng)以單位產(chǎn)品的各項技術(shù)經(jīng)濟指標進行綜合平衡，選定炭化室高度的適宜值。目前大型焦爐的高度一般不超過8m。
綜上所述，由炭化室的長度、寬度和高度昕決定的炭化室的容積，必須與焦爐的規(guī)模、煤質(zhì)及所能提供的技術(shù)裝備水平等情況相適應(yīng)．不能脫離實際．片面的追求焦爐炭化室的大型化。
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