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焦爐蓄熱室各部位結構分析及其耐火材料配置

發布日期: 2020-12-10 11:33:01    閱讀量(120)    作者:

為了提高焦爐熱效率,充分利用焦爐加熱產生的高溫煙氣余熱,現代焦爐設有蓄熱室。按照預熱氣體的種類不同,蓄熱室分為煤氣室與空氣室。用貧煤氣加熱時,煤氣、空氣分別經蓄熱室的煤氣室、空氣室預熱后進入火道燃燒;富煤氣預熱會使其中的高碳氫化合物裂解,所生成的炭粒堵塞格子磚孔道,增加燃燒系統的阻力,此外,碳氫化合物裂解后,焦爐煤氣在火道內的火焰變短,不利于高向加熱均勻。因此,焦爐煤氣是經過磚煤氣道直接供入火道內的,而不預熱,此時蓄熱室的煤氣室、空氣室后用以預熱焦爐加熱用的空氣。磚煤氣道分為側入式與下噴式兩種,前者經斜道區進入火道,后者位于主墻內。

蓄熱室位于斜道下部,通過斜道與燃燒室相通,是廢氣與空氣(和高爐煤氣)進行熱交換的部位。蓄熱室預熱煤氣與空氣室的氣流稱為上升氣流,廢氣稱為下降氣流。在蓄熱室里裝有格子磚,當由火道下降的熾熱廢氣經過蓄熱室時,其熱量大部分被格子磚吸收,每隔一定時間(20min或30min)進行換向,上升氣流為冷空氣或高爐煤氣,格子磚便將熱量傳遞給空氣或高爐煤氣。就這樣,通過上升與下降氣流的換向,不斷進行熱交換,使廢氣由1200℃左右經過蓄熱室降低到400℃以下,而經過蓄熱室的上升氣體(空氣和高爐煤氣)被預熱到1000℃以上,可以提高高爐煤氣和空氣在火道內的燃燒溫度,使焦爐熱效率提高。一座沒有蓄熱室的廢熱式焦爐,大約要燒掉本身所產生煤氣的80%以上,而帶有蓄熱室焦爐一般只燒掉自身所產生煤氣的45%左右。蓄熱室由小煙道、箅子磚、格子磚、隔墻、封墻等組成(圖1)。

圖1 蓄熱室結構

1-小煙道;2-小煙道黏土磚;3,4-隔墻;5-格子磚;6-箅子磚

(1)小煙道

小煙道位于蓄熱室的底部,小煙道是蓄熱室連接廢氣盤的通道,上升氣流時進冷空氣或高爐煤氣,下降氣流時匯集廢氣,因此溫度變化劇烈,故硅磚小煙道內均襯以黏土磚。如用黏土磚砌小煙道隔墻,就要考慮與上層硅磚的相互滑動問題。故結構復雜且易拉裂,一般不予采用。

(2)箅子磚

小煙道上的箅子磚,既用以支承格子磚,更主要的是通過箅子磚孔徑的變

化,使氣流沿蓄熱室長向均勻分布。箅子磚有圓孔形和方孔形兩種(圖2),方孔形是工字或王字形磚,排列后由兩塊磚上的缺口構成箅子磚孔;圓孔形箅子磚在磚中間有圓錐孔,根據氣體在小煙道內壓力的分布,配置不同孔徑的擴散或收縮孔型。下降氣流時都能實現氣流沿蓄熱室長向均勻分布,故國內焦爐均采用圓形擴散孔型箅子磚。孔型和尺寸分布需經試驗和實踐確定。

圖2方孔形和圓孔形格子磚

有的焦爐采用蓄熱室分格,即將蓄熱室分成若干格,每對(或每個)火道與其,對應的下方一格蓄熱室形成一個單獨的加k熱系統,這樣可以根據火道需要的溫度,在地下室分別調節各格的煤氣和空氣供應量,國內設計的下調式焦爐采用帶調節磚的箅子磚(圖3)實現下部調節各分格蓄熱室的煤氣量和空氣量,有利于蓄熱室長向的氣流分布調節,但這種蓄熱室隔墻多,主墻結構復雜,用磚量大,格子磚必須在分隔墻砌筑的同時進行安放,生產中不能清掃和更換。

圖3 下調式焦爐箅子磚

1-固定孔箅子磚;2-蓄熱室分隔墻;3-可調孔箅子磚;4-蓄熱室隔墻

(3)格子磚

蓄熱室內放置格子磚,現代焦爐均采用薄壁型格子磚,我國焦爐所用的九孔薄壁格子磚(圖4),上下層對孔排列,可降低格子磚的阻力,增大蓄熱面積,且易于清掃。格子磚是熱交換的介質,由于氣流變化頻繁而劇烈,因此采用黏土耐火材料制作。

圖4九孔格子磚

格子磚的磚形有條形和異形兩種,異形格子磚具有阻力小、蓄熱面積大、熱工效率高、清掃方便、更換容易等優點。缺點是制造工藝復雜、成本高。異形格子磚有厚壁六孔格子磚與薄壁九于孔格子磚,寶鋼M形爐采用薄壁十六孔格子磚。薄壁九孔及以上格子磚蓄熱效果更好。

格子磚通常都是黏土制作的,因為其價格低廉、抗急冷急熱性能好。它的缺點是在長期高溫的作用下,會產生蠕變現象。格子磚也有半硅質的,它的導熱性比黏土質好,在高溫下沒有蠕變現象,抗急冷急熱性也較好。故蓄熱室頂層常常放置數層半硅質格子磚。

(4)隔墻

目前一般的蓄熱室都設有中間隔墻,中心隔墻在蓄熱室長向中間位置,它把蓄熱室分為機、焦兩個單室,這樣有利于兩側煤氣、空氣與分煙道吸力的調節,但它必須嚴密,否則將引起機、焦側氣體竄漏。蓄熱室隔墻是“主墻”(異向氣流蓄熱室的隔墻)和“單墻”(相鄰蓄熱室同向氣流間隔墻)的總稱;下噴式焦爐的蓄熱室主墻內還有直立磚煤氣道,因此主墻采用帶溝槽的異形磚砌建(圖5),單墻則可用標準磚砌筑;頂部溫度經常在1200℃左右,

圖5帶溝槽異形磚蓄熱室隔墻示意

并且蓄熱室的隔墻幾乎承受著爐體的全部重量,所以現代大型焦爐的蓄熱室隔墻都用硅磚砌筑,否則將影響焦爐生產能力的發揮。當缺少硅磚時,也可用黏土磚砌筑,但要考慮與上部硅磚砌體連接處的處理,否則上下膨脹不一,容易將黏土磚砌體拉裂。在大銦黏土磚蓄熱室的焦爐上,曾設置滑動層和相互咬合砌筑。生產實踐表明,在硅磚與黏土磚交界面設置滑動層,由于整個上層砌體及其他設備負荷很重,未能實現滑動,結果使蓄熱室墻頭部拉成較寬的梯形裂紋;采用硅磚與黏土磚相互咬合砌筑,蓄熱室隔墻雖然也出現裂紋,但因相互咬合,裂紋分散且較窄,對生產影響不大。

(5)封墻

封墻是封閉機、焦側兩端蓄熱室洞口的墻,因蓄熱室內處于負壓,封墻應當嚴密和隔熱,如果不嚴密,外界冷空氣就會被吸人蓄熱室里,使端部格子磚溫度降低,當用高爐煤氣時,又使高爐煤氣燃燒,從而降低爐頭溫度。如果隔熱不好,散失熱量,會降低熱工效率并惡化蓄熱室走廊的操作環境。封墻用黏土磚砌筑,中部砌一層絕熱磚.墻外抹以石棉和白云石混合的灰層,以減少散熱和漏氣,有的焦爐蓄熱室封墻上粘貼了硅酸鋁纖維,明顯降低了蓄熱室封墻的散熱。

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