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1、使用的煤气是焦炉煤气 （简称 ! 煤气） ， 高炉煤气 （简称 煤气） ， 混合煤气 （是 ! 煤气与 煤气的混合气， 简称 # 煤气） 等。! 煤气因发热量高称富煤气， 煤气， # 煤气因发热量低汤： 贫煤气。只使用某种煤气如焦炉煤气或高炉煤气的焦炉叫单热 式焦炉， 能够使用任何煤气的焦炉叫复热式焦炉。 （$） 蓄热室蓄热室的任务是回收燃烧室燃烧后废气的热量。如图 % & $ & %， 蓄热 室里堆砌着格子砖。废气在其中间通过时就将热传给格子砖。按一定时间 （( & $) 分钟左右） 把气流交换为反向后， 通入高炉煤气， 空气， 并被砖所预热。蓄热室是以 % 个为 组或以 * 个为 组来使用
2、的。一组废气向下流动， 另一组空气和高炉煤气就 向上流动。 图 % & $ & %格子砖 因焦炉煤气里有甲烷或重烃， 接触高温砖则热分解， 变成碳， 粘附于砖的表面， 则 发生石墨堵塞。所以焦炉煤气不通过蓄热室， 而直接进入燃烧室。 蓄热室和燃烧室的气体流动如图 % & $ & $ 所示。焦炉炉型主要是由蓄热室和燃 烧室的组合与排列方式的不同而划分的。 图 % & $ & $火道和蓄热室的组合 第二节焦炉炉型与特征 焦炉要满足制取均匀优质焦炭、 热效率高、 燃料消耗少、 便于操作和维护等条件。 日本的各类焦炉， 主要有考帕斯型、 奥托型、 卡尔斯蒂耳型、 新日铁 # 型等。为 满足上述条件，
3、都分别进行了各种改进。 关于各种焦炉的炉型和特征及气体流动说明如下。 (%* ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 一、 考帕斯型焦炉 燃烧室是由相邻两个立火道构成一组， 一个是上升气流， 另一个是下降气流。图 ! # $ 属于这种型式， 其气体流动为、 型。把这种火道组合叫做双联火道。 每个炭化室下部有一个蓄热室。蓄热室是沿着炭化室长向用前后两分型式组成 一组。把这样布置的蓄热室叫做前后布置。 用高炉煤气加热时， 高炉煤
4、气经焦侧 （熄焦车侧） 废气阀到蓄热室!预热， 空气也 这样预热， 是由焦侧空气阀到相邻的蓄热室!预热。焦侧火道的高炉气和空气是 由蓄热室直接输于立火道#。机侧火道#的高炉煤气和空气是由蓄热室经水平烟道 $输于立火道。 相反地焦侧废气经过水平烟道 %， 进入机侧蓄热室 $&， 机侧废气则直接进入机侧 蓄热室 $、 (。从一个蓄热室来看， 焦侧这一半是上升气流， 而机侧那一半为下降气 流。 烟道% &位于焦侧和机侧的两边， 按外吸和内吸而交替使用。现在图上表示的是 机侧烟道走废气， 因而称内吸， 反之焦侧走废气就叫做外吸 （参照图 ! # $、 图 ! # (、 图 ! # )） 。 图 ! #
5、 $考帕新型焦炉剖面图 换向加热就是与上述过程相反。 用焦炉煤气加热时， 焦炉煤气不经蓄热室而由煤气道% &(直接输于立火道#。 空气经上升气流的蓄热室!进入立火道。立火道以后的气体流动与用高炉煤气 )!$ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 图 ! # $考帕斯型焦炉气流动图 图 ! # %考帕斯型复热式焦炉加热系统的立体图 加热时的情况完全相同。 在每排立火道底的下边有两根煤气道! #， 而每隔一个立火道交替地分别与
6、火道 相连接。随每次加热的交换， 由交换旋塞交替地向两根煤气道送煤气， 而进入上升气 流的立火道。把这种靠立火道下边的水平煤气道分配煤气的方式叫做侧喷式。在蓄 热室内设隔墙等是从结构上考虑了煤气量和空气量的分配。此外还靠改变各立火道 底部的调节砖顶部辅助烟道的调节砖及废气循环调节砖的开度， 更换燃烧器的喷嘴 等手段来调节分配量。关于考帕斯型焦炉的最大特点 废气循环和顶部辅助焰道 说明如下。 废气循环型是指火道隔墙下部的一部分互相连通， 其机理就是把一次燃烧废气 由下降气流循环于上升气流。循环废气能稀释燃烧的煤气浓度， 降低燃烧速度， 使火 焰拉长。以废气循环调节砖的开度调节火焰长度， 这样用一
7、段烧嘴就能易于控制垂 直方向的温度 （图 ! # &） 。 &! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 图 ! # $循环加热的机理 此外， 在装炉煤水分或收缩率等操作条件与设计有不同时， 可使用顶部辅助火道 的机理来维持控制顶部的适当温度。操作滑砖能把火道顶部位置改为高、 低两段。 把这种加热叫做差动加热。此法可调节炭化室顶部温度， 所以也可控制发生石墨或 者可作为控制顶部焦炭成熟的措施 （图 ! # %） 。 图 !
8、# %顶部辅助火道的机理 %!& ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 二、 奥托型焦炉 日本很早就广泛使用的焦炉是奥托型和考帕斯型。奥托型焦炉的蓄热室与考帕 斯型的不同， 其蓄热室从焦侧到机侧是单室不分开的。蓄热室和炭化室平行， 以每个 炭化室下面有 ! 个蓄热室构成 组。在气流上升时， 一个进入高炉气， 一个进入空 气。当一组蓄热室为上升气流时， 而相邻的另一组即为下降气流。象这样和炭化室 平行建设的蓄热室叫作平行布置
9、。平行布置与前后布置比较， 平行布置的各个蓄热 室之间隔墙薄。所以， 在蓄热室由于空气和煤气泄漏产生的危险性大， 焦炉也不坚 固。但是， 从图 ! # $ # % 可知， 因不需要设阻力大的水平通道， 所以又有使煤气和废 气的压力差变小的优点。 图 ! # $ # %奥托型焦炉剖面图 奥托型焦炉火道!与考帕斯型的双联火道相同。由蓄热室直接连接于火道! 而没有水平道。高炉煤气和空气是从一组蓄热室、 &上升， 并汇合于上升气流的火 道!底部燃烧。从火道 !下降的废气到邻近的一组蓄热室， 经烟道#和烟囱向外 排。 用焦炉煤气加热时， 从两边蓄热室进空气， 焦炉煤气从蓄热室下边的地下室的煤 气管#进入
10、， 并通过蓄热室墙里的砖煤气道直接分配于各立火道。象这样从焦炉下 部送入煤气的方法叫做下喷型， 这是奥托型焦炉的特点 （图 ! # $ # (） 。每个燃烧室 配有两根焦炉煤气分配管， 一根与单号立火道相连， 另一根与双号立火道相连。因使 用焦炉煤气加热， 火焰短， 很难达到炭化室顶部要求温度。为此， 把焦炉煤气喷嘴高 度按单、 双号火道做成高低燃烧器式的。 随着焦炉大型化， 用高炉煤气加热时各火道也设两个高低燃烧器， 按单、 双号立 %!) ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
11、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 图 ! # $%下喷型 火道做成不同高度的燃烧器， 这就是已开始采用的两段高低燃烧器式 （图 ! # $） 。空气和高炉煤气通过低燃烧器进立火道。在高燃烧器里煤气和空气是隔开的， 在燃烧器口处两者混合燃烧。用焦炉煤气加热时， 和过去的奥托式一样是高低灯头， 但是两段给空气。 图 ! # $ （&） 加热系统立体图 %# ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 图 !
12、 # $ （%） 奥托型大型焦炉剖面图 图 ! # $ （&） 奥托型大型焦炉 在过去奥托型焦炉上的高炉煤气和焦炉煤气一样都是从地下室分配管分配于每 个火道的， 上升到蓄热室下部。因此， 改变地下室立管上的流量孔板的孔径， 即可调 整每个火道的煤气量。空气是从废气阀经小烟道进入蓄热室的。在全下喷式焦炉上 空气也是从地下室上来的。 在蓄热室里图 ! # ! 的格子砖每块都是对孔的。格子砖垒起来就形成烟囱 式， 从下边进来的煤气和空气就垂直上升。因此一叠格子砖组成一个独立的蓄热室 格， 一个蓄热室格与一个立火道相连 （图 ! # $!） 。 大型焦炉是在小烟道和蓄热室下部的当中装设流量孔板的， 可
13、控制从小烟道到 蓄热室的高炉煤气和空气的分配量。从外面更换流量孔板是很方便的。 如图 ! # $# 所示， 设在焦炉两侧的烟道平时都走废气， 如果把蓄热室底部的 小烟道的机焦侧连通的话， 采用单烟道也可。这时每隔一个蓄热室是下降号。单号 蓄热室下降时， 叫做单号下降， 双号蓄热室下降时叫做双号下降。 $# ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 图 ! # $!奥托型焦炉加热系统立体图 图 ! # $#双烟道式奥托型焦炉剖面
14、图 三、 卡尔斯蒂耳型焦炉 这种焦炉的最大特点就是多段燃烧。系以焦炉中心分为机侧组和焦侧组的两分 火道。把这种排列的火道叫做两分型。在火道顶部设有水平烟道! #。在立火道隔墙 内有空气道和高炉煤气道 （在以焦炉煤气加热时也为空气道） $%$ 、 $%& 。由于此通道 的垂直方向设有分配孔 $&， 各火道的上下方向产生多段火焰。把这种燃烧方式叫 做多段燃烧 （图 ! # $， 图 ! # $(） 。 !# ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
15、! 第二篇炼焦设备 图 ! # $%卡尔斯蒂耳型焦炉剖面图 图 ! # $&多段燃烧方法 此焦炉的蓄热室与考帕斯型相同， 空气蓄热室与高炉煤气蓄热室交替排列， 是采 用前后配置的。因此， 机焦两侧废气开闭器!也都交替地配有空气阀， 煤气阀。 分烟道# $%， 必须配置在机焦两侧， 在炉底部机焦侧各有 # 条， 计 条分烟道。 #% ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 新疆八一钢铁集团公司炼铁分公司技术资料 当用高炉煤气加
16、热时， 煤气自焦侧经煤气阀进入蓄热室!， 经预热后进入各立火 道隔墙内的煤气道 （!#） 。空气自相邻的空气阀进入蓄热室， 经预热进入各立火道隔 墙内的空气道 $!。从炉端数起单号隔墙内的通道进空气， 双号隔墙内的通道进 高炉煤气， 分别从多段相对着的分配孔进入立火道而燃烧 （图 % & & !(、 & !)） 。 图 % & & !(立火道隔墙结构 废气经立火道顶部水平烟道 #$进入机侧。从燃烧室机侧的各立火道下降。再通 过蓄热室 )*、 +*小烟道 ,*进入烟道 %&， 最后由烟窗排出。 加热每隔 % - 分钟交换一次。一改变加热方向， 煤气、 空气和废气的流程就 与上述方向相反。总之由于
17、交换而使炭化室从中心到机侧， 由中心到焦侧是交替加 热， 焦侧和机侧的蓄热室也是如此对应来改变 “加热” 和 “放热” 。 焦炉煤气是侧喷。焦炉气由焦炉两侧蓄热室顶部经横煤气道 %， 再由各立火道 底部的烧嘴.进入火道。这时的蓄热室!、 (全走空气， 立火道隔墙内的通道 !#， ! 也全走空气。为此， 在以焦炉煤气加热时， 系用 ! 段供给焦炉煤气， 只有空气是 从多段空气口出来而在各种高度上燃烧。 焦炉煤气的通道 %与考帕斯型不同， 每排燃烧室是 ! 根， 并分为机侧、 焦侧两段 （图 % & & !/） 。 废气的流向与用高炉煤气加热时的情况相同。 例如煤气与空气的分配量， 在设计上就考虑
18、了， 以使炭化室墙各部位得到最佳温 度分布。例如： 把蓄热室格子砖布置成对气流有不同的阻力等。除此以外， 在操作 中， 还能用立火道顶部的调节砖， 小烟道的调节砖， 焦炉煤气的烧嘴砖， 废气阀的调吸 / ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 图 ! # $%加热系统立体图 力用插板等进行调节。 四、 &() 型焦炉 &() 型焦炉的燃烧室是两分式的。立火道顶部使用灯笼形砖， 逐渐缩小火道 截面， 借以加快气流速度， 提高传
19、热效果。还由于火道顶部砖增加了蓄热量， 加快了 炭化室顶部焦炭的成熟期。这就是这种焦炉的特点之一， 叫做控制流量式 （图 ! # $*） 。 & ( ) 型焦炉蓄热室采用前后布置。每个蓄热室格与相应的底部水平小烟道 格相连接。在分； 陷小烟道!上设有流量控制阀， 能够调节高炉煤气、 空气及废气 的进出量。 用高炉煤气加热时， 高炉煤气来自焦炉地下室两侧的高炉煤气主管#， 经调节旋 塞、 交换旋塞、 高炉煤气连接管进入高炉煤气交换阀。从此通过气流控制阀分格小 烟道!进入蓄热室$的各格。在这里预热的高炉煤气经斜道上升到立火道底部。空 气从交换阀的空气口或从地下室的燃烧用空气阀的空气口% &进入交换
20、阀。经气流 控制阀 +,进入分格小烟道 -,进蓄热室预热。通过斜道而上升到立火道底部。 废气经立火道顶部水平烟道(进入下降气流的立火道 *,。在蓄热室 .,放热后， 经各单格小烟道!进入废气交换阀， 再由废气筒下降于炉端两侧的分烟道)。交换 -#+ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 图 ! # $%&() 型焦炉剖面图 加热后， 与上述流程相反。 用焦炉煤气加热时， 从布置在炉子一侧的焦炉煤气管道! #输入的焦炉煤气、
21、 经调 节旋塞和交换旋塞进入各个立火道下边的焦炉煤气分配管! $中的一根。焦炉煤气分 配管连接到与各立火道的煤气烧嘴砖连通的下喷煤气道上， 靠调节分配支管上的孔 板能控制焦炉煤气量。打开高炉煤气连接管的空气盖板， 从地下室能吸入空气。吸 进来的空气经交换阀、 分格小烟道， 在蓄热室被预热而上升到立火道。 废气与用高炉煤气加热时一样而从下降的立火道排出去。 五、 新日铁 * 型焦炉 新日铁 * 型焦炉是日铁型焦炉的大型化， 是日铁型焦炉的改良型。 图 ! # $+ 是日铁型焦炉剖面图。是双联火道的型式。平行布置的蓄热室与 奥托型相同。 图 ! # $+日铁型焦炉 为了炭化室上下均匀加热， 新日铁
22、 * 型焦炉采用三段燃烧方式， 如图 ! # !, 所示。为了炭化室长向均匀加热， 采用下喷式供给高炉煤气、 空气、 焦炉煤气的方式， 分配支管的孔板孔径是可调节的。在立火道最上段喷口处设有用于调节的滑动砖， 如图 ! # !$。在改变出炉率的时候， 以此可不改变上下的煤气 （空气） 分配比， 又 -#. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 可避免温差发生波动， 经常可做到炭化室上下均匀加热。 图 ! # !$新日铁 %
23、 型焦炉剖面图 图 ! # !&火道结构 用焦炉煤气加热的措施与奥托型相同， 在炭化室的长向交替排列有不同高度的 焦炉煤气燃烧器。沿炉组方向是以锯齿状排列的高 （低） 燃烧器。用焦炉煤气加热 #( ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 时、 是用一段给焦炉煤气、 用三段给空气。 六、 新日铁 ! 型焦炉 ! 型是两分式焦炉， 高炉煤气， 焦炉煤气， 空气都是下喷式供给方式。炉高 米， 采用一段燃烧的型式。图 # $ % $
24、 # 是 ! 型焦炉剖面图。 为了使炭化室上下均匀加热， 在设计上考虑了立火道底部斜道口的开度及焦炉 煤气灯头的高度。靠调节空气比和煤气发热值就能适应出炉率以及其它操作条件的 变化。 图 # $ % $ #新日铁 ! 型焦炉的剖面图 七、 威尔甫型焦炉 威尔甫型是四分式焦炉， 把燃烧室和蓄热室分成四个。其优点就是比两分型的 水平烟道阻力还小。 焦炉煤气下喷， 由小烟道供给高炉煤气 （图 # $ % $ #%） 。 用高炉煤气加热时， 由设在地下室的高炉煤气主管!供给的煤气， 经小烟道进 入蓄热室#预热， 输入立火道$。空气由小烟道 %&经蓄热室 &进入立火道$。 废气经水平烟道%进入下降气流的
25、立火道 ()， 蓄热室 )， )&。经小烟道 %)， %)& 外排于烟道&。 用焦炉煤气加热时， 大体也是如此。 *% ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 图 ! # !#威尔甫型焦炉剖面图 八、 各焦炉的特点 图 ! # !$ 是各炉水平方向气体压力与气体流速。 图 ! # !$水平方向的分配特性 为使炭化室上下温度均匀， 各炉采用如图 ! # !% 所示的 （&） 多段燃烧，（） 废 (#$ ! ! ! ! ! !
26、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 气循环，（!） 高低燃烧器，（） 两段高低燃烧器等方法。 图 # $ % $ #&上下均匀加热的方法 设计燃烧方法或布置蓄热室等要考虑燃烧效率及其它效率。不同炉型有各自不 同的燃烧方式和蓄热室配置。 （） ( （)） 各炉型的主要特征和说明归纳于表 # $ % $ 内。 *+ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
27、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二篇炼焦设备 表 ! # $主要的焦炉特征 共同的特征 $%垂直的竖式加热火道 !%蓄热室是平等排列于炭化室 日 铁 型 新 日 铁 & 型 考 帕 斯 型 奥 托 型 ( ) 型 卡 尔 斯 蒂 耳 型 新 日 铁 * 型 威 尔 甫 型 +%煤气分配方式 焦炉煤气 侧喷 下 喷 高炉煤气 小烟道 下喷 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ,%火道构成方式 两分式 四分式 双联火道 ! ! -%炭化室上下的均匀加热方式 高低燃烧器 两段高低燃烧器 多段燃烧 三段燃烧器 废气循环 火道截面是递减的 ! 焦炉气 ! ! ! ! !
28、%蓄热室的配置方式 两分式 四分式 空气和煤气是交替分开的 ! 排为 $ 组 # 排为 $ 组 ! ! ! ! 注：记号表示其焦炉有 ! 种不同型式。 第三节煤塔 为焦炉装煤， 一般把具有能满足陆续装煤容量的煤槽设在焦炉炉端或炉的中心。 煤塔本体是以混凝土或钢板等制作。容量是 ./ 吨 0 $1/ 吨左右， 贮槽下部倾 斜约为 2/30 4/3。为了煤料滑动顺利， 大多内衬钢板， 或在贮槽侧面装设振动器。 在贮煤塔下部沿着炉长方向装设放煤口， 其数量等于装煤车的煤斗数。放料闸 $55 # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # 第二篇炼焦设备