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焦爐炭化室和燃燒室的詳細構造

發布日期: 2020-12-10 11:02:35    閱讀量(122)    作者:

炭化室與燃燒室依次相間,炭化室是隔絕空氣干餾的地方,是由兩側爐墻、爐頂、爐底和兩側爐門合圍起來的。炭化室的有效容積是裝煤煉焦的有效空間部分;它等于炭化室有效長度、平均寬度及有效高度的乘積。炭化室的容積、寬度與孔數對焦爐生產能力、單位產品的投資及機械設備的利用率等均有重大影響。

(1)炭化室

炭化室頂部設有數個裝煤口。搗固式焦爐的炭化室頂部的口用于導煙及備用。它的裝煤操作是在爐外用專門設備搗成煤餅后從爐門推入來完成的。

炭化室頂部還設有上升管口,通過上升管、橋管與集氣管相連。在上升管口和裝煤口的下方各有一排或兩排烘爐孔,每排為2?3孔,它是烘爐時連接燃燒室與炭化室的通道,在烘爐后于投產前用磚堵死。

兩側爐門均為鑄鐵槽,內嵌入黏土磚。機側爐門上部設置一個方孔,供平煤桿平煤時用。平完煤,此口利用小爐門關嚴。

在每個炭化室的兩側各有一個燃燒室,即炭化室、燃燒室相間設置,構成一座焦爐。

炭化室的長度通常為?18m,7.63m焦爐炭化室總長度達到18.8m。炭化室長度受長向加熱均勻和推焦桿熱態強度的限制,18m以上的不多。炭化室全長減去兩側爐門襯磚伸入炭化室的長度稱為炭化室有效長度。

根據我國的產業政策,不允許新建炭化室高度在6m以下的焦爐,現有的6m以下的焦爐將逐步被淘汰。炭化室全高減去平煤后頂部空間的高度部分,稱為炭化室的有效高度。炭化室上部在裝煤后應留出200?300mm的空間,供荒煤氣順利排出。提高炭化室高度,爐墻必須有足夠的極限強度,必須相應增大炭化室中心距和爐頂層厚度。此外,為保證高向加熱均勻,勢必要使燃燒室結構復雜化;為保護爐體和防止爐門冒煙,需設置更堅固的護爐設備和更有效的爐門清掃機械。這些都是炭化室增高的限制條件。

炭化室機側與焦側寬度的平均值稱為炭化室的平均寬度。由于煤的熱導率很小,因此炭化室是一個狹長的容器,一般大型焦爐平均寬400?500mm,小型焦爐的炭化室寬度為300?350mm。炭化室寬度對焦爐生產能力與焦炭質量均有影響。寬度增加,雖然容積增加,單爐裝煤量增多,但因煤料導熱率低,使結焦時間延長。當炭化室窄時,傳熱快,結焦時間短,但由于裝煤量過少,相對操作時間需要增加,生產效率低。根據相關研究,炭化室寬度超過600mm以上時,煉焦耗熱量將大幅提高。

提高運行效率,降低建設投資,促使人們開發建設更大的焦爐。環境保護也推動著焦爐大型化的步伐,受各種技術條件的制約,我國投產的最大焦爐為炭化室高7.63m的焦爐,8m焦爐的單孔試驗也已完成。目前世界上最大的焦爐是德國的8.43m焦爐,2×60孔,年產焦炭260萬噸。

為了推焦順利,焦側寬度大于機側寬度,兩側寬度之差叫做炭化室錐度。小型焦爐錐度為20mm,大型焦爐錐度為50mm,大容積焦爐錐度為60?70mm。

搗固焦爐由于為側裝煤,搗實的煤餅從炭化室機側推入,煤餅與兩側炭化室墻間各留約10mm的空隙,故搗固焦爐的炭化室小于頂裝焦爐。

(2)燃燒室

炭化室、燃燒室依次相間(圖1),為調節和控制燃燒室長向的加熱、增加爐體的強度,燃燒室均分隔成若干立火道,一般中小型焦爐為12?19個立火道,大型焦爐的燃燒室為26?32個立火道。燃燒室實際上是中空的墻,英文heating wall的稱謂,更為貼切。兩個燃燒室砌體之間隔出的空間即為炭化室。為保證相鄰炭化室中心線平行,燃燒室的錐度和炭化室相同但方向相反。炭化室墻厚度一般為100mm左右,使用致密桂磚,適當減薄爐墻可以提高傳熱速率,縮短結焦時間是焦爐高效化的重要途徑。

圖1 燃燒室與炭化室

1-炭化室;2-爐頭;3-隔墻;4-立火道

焦爐生產時,燃燒室墻面平均溫度約為1300℃,炭化室平均溫度約為1100℃,局部區域還要高些。在此溫度下,墻體承受爐頂機械和上部砌體的重力,墻面要經受干餾煤氣和灰渣的侵蝕,以及爐料的膨脹壓力和推焦側壓力。因此要求墻體嚴密性好、導熱性好、荷重軟化溫度高、高溫抗蝕性強、整體結構強度高。為此,現代焦爐的爐墻都用帶舌槽的異形硅磚砌筑。

燃燒室內立火道數量隨炭化室長度增加而增多,立火道寬度隨炭化室中心距增大而加寬,這也有利于立火道內廢氣的輻射傳熱。燃燒室頭部由于炭化室的定期裝煤出焦,以及向大氣散熱,因此溫度變化劇烈,又經常受機械撞擊和磨損,容易產生裂紋和變形。我國焦爐的燃燒室爐頭已大多采用耐急冷急熱優于硅磚的高鋁磚或硅線石磚砌筑,并于內部砌成直縫結構,這樣可以減少爐墻的拉裂。

立火道隔墻的結構對燃燒室的損壞有很大的關系,它直接影響爐體壽命。一般立火道隔墻有以下幾種形式:丁字磚結構(圖2)、酒瓶磚結構(圖3)、錘頭磚結構(圖4)及寶塔磚結構(圖5)。其中以丁字磚、酒瓶磚結構最為常見。我國過去使用的丁字磚結構,往往使炭化室墻面形成許多從頂至底的長直縫,破壞了砌體的完整并導致氣體在裂縫處竄漏,其優點是墻面變形較少。這種結構曾普遍采用,例如IIBP型、58型及部分奧托型都采用這種結構。酒瓶磚結構多見于老奧托爐,其特點是立火道隔墻為一塊形似酒瓶的整塊磚。它的體積大并帶磚溝和磚舌,形狀特殊,不易制作。植用這種結構不易導致墻皮磚斷裂,故墻面的完整性較好,但其端部斷面較小,容易斷裂,從而使爐墻產生大面積變形。錘頭磚結構的特點是:立火道隔墻的一部分與墻皮磚合并為一塊整體,故磚塊較大,不易制作,但立縫少,適用于立火道中心距小的焦爐,如瀝青焦爐等。寶塔磚與墻皮磚互相壓縫少,故當爐墻冷縮時,不致把墻皮磚拉斷而使炭化室墻面形成從頂至底的長直縫。由于寶塔磚的端部比酒瓶磚的端部大,故不易斷裂而使爐墻大面積變形,目前國內焦爐大多采用寶塔磚結構設計。

圖2丁字磚結構

1--丁字磚;2—墻皮磚;3—隔墻磚

圖3酒瓶磚結構

1一酒瓶磚;2—墻皮磚

圖4 錘頭磚結構

1-錘頭磚;2-墻皮磚;3-隔墻磚

圖5寶塔磚結構

1-寶塔磚;2-墻皮磚;3-隔墻磚

在炭化室寬度一定的條件下,燃燒室的強度與炭化室高度、燃燒室寬度、加熱水平、火道隔墻厚度、炭化室墻厚度、爐墻和爐頂磚厚度、跨越孔高度及火道中心距有關。炭化室高度增加,燃燒室強度會明顯下降。爐墻、爐頂砌體厚度和跨越孔高度一般變動不大。增加火道隔墻厚度及縮小火道中心距,砌體強度增加不多;增加炭化室墻厚度和加熱水平數值,有利于強度的提高,但卻會降低結焦速率和炭化室上部的溫度,所以,增加燃燒室強度一般是加大炭化室中心距與爐頂厚度。

為控制二次熱解,提高化學產品的質量和產率,同時減輕爐墻積炭,燃燒室頂低于炭化室頂,兩者高度差稱加熱水平高度。

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