现代大型蓄热式焦炉蓄热室结构的研究
印文宝; 韩冬; 王建波; 安虎; 贾楠
【期刊名称】《《煤化工》》
【年(卷),期】2019(047)005
【总页数】5页(P13-17)
【关键词】大型蓄热式焦炉; 蓄热室; 分格隔墙; 对称式烟道; 非对称式烟道; 滑动层
【作 者】印文宝; 韩冬; 王建波; 安虎; 贾楠
【作者单位】鞍山华泰环能工程技术有限公司 辽宁鞍山114001; 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 河南洛阳471039; 赛鼎工程有限公司 山西太原030032
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ522.15
炼焦炉构造的发展可分为4个阶段，即成堆干馏与窑、倒焰窑、废热式焦炉和现代蓄热式焦炉（炭化室高度＜6 m的焦炉，简称常规焦炉）[1]，其中现代蓄热式焦炉由蓄热室、斜道区、炭化室-燃烧室和炉顶区构成，且总体上没有大的变化。炼焦工业是高污染、高耗能、高排放且工作环境恶劣的基础工业，其中焦炉是重要的污染物排放源和能耗大户。因此，通过焦炉大型化、高效化和智能化实现节能减排是炼焦工业的必然发展方向[2]。
1 焦炉蓄热室基本结构介绍
蓄热室位于焦炉炉体下部，其内部填充蓄热体（格子砖）用于以直接换热方式回收焦炉燃烧高温废气的显热，并预热贫煤气和空气。蓄热室上部经斜道同燃烧室相连，下部经废气开闭器分别与分烟道、贫煤气管道和大气相通。
1.1 现代蓄热式焦炉的蓄热室结构
现代蓄热式焦炉的蓄热室均为横蓄热室（其中心线与燃烧室中心线平行），自下而上分为小烟道、篦子砖（可调或不可调）、格子砖和顶部空间。相同方向气流蓄热室之间的隔墙称单墙，异向气流蓄热室之间的隔墙称主墙，分隔同一蓄热室机侧和焦侧的墙为中心隔墙，
机侧、焦侧正面砌有封墙，其中单、主墙和中心隔墙采用硅砖砌筑，小烟道内砌有黏土衬砖。目前，国内自主设计的炭化室高度在7.65 m以下的焦炉基本都是采用此类结构。
节油器有用吗1.2 现代大型蓄热式焦炉的蓄热室结构
现代大型蓄热式焦炉（炭化室高度≥6 m的焦炉）的蓄热室与现代蓄热式焦炉的蓄热室结构基本一致，所不同的是现代大型蓄热式焦炉的蓄热室单、主墙在高度方向上接近1/2的位置处设置有水平滑动层，滑动层以下的单、主墙采用半硅砖砌筑，滑动层以上的单、主墙采用硅砖砌筑。另外，蓄热室在机、焦侧方向上由隔墙将其分隔成若干个独立的分格结构（一般2个立火道对应1个分格）。此外，蓄热室小烟道没有黏土衬砖且在其顶部设置有可调开度的调节板。值得关注的是，德国伍德（Uhde）公司设计上采用了分烟道布置在焦炉焦侧的非对称式烟道技术，供入贫煤气、空气以及下降废气的开闭器布置在焦侧，且分别与焦侧小烟道入口和位于焦侧的分烟道相通；另外意大利保尔-沃特（PaulWurth）公司设计上也采用了分烟道布置在焦炉焦侧的非对称式烟道技术，但是贫煤气和空气由位于蓄热室机侧的小烟道入口供入，废气由位于蓄热室焦侧的小烟道出口排入位于焦侧的分烟道，此即相对于常规焦炉对称烟道技术而言的非对称式烟道技术。
沪az车牌历史
2 现代大型蓄热式焦炉的蓄热室结构研究
2.1 蓄热室设计滑动层的必要性
蓄热室内填充有蓄热体（格子砖），是实现焦炉高温燃烧废气与贫煤气和空气逆流直接换热的场所，因此，蓄热室高向上存在着巨大的温度梯度（气流高向温差达到或接近1 000℃）。因为硅砖的晶型转化点恰好落于蓄热室温度场的温度区间之内，所以蓄热室单、主墙高度方向在此温度场的作用下势必存在着膨胀差异。鉴于上述因素，蓄热室应该根据温度场分布选用不同材质的耐火材料砌筑，且在不同材料之间应设置滑动层以缓冲膨胀差异。对于硅砖而言，基于理论和实践选择硅砖晶型转化点作为滑动层位置的设置依据是可行的，即根据硅砖晶型转化点将温度场在高向上划分为2个区间，在573℃以上的区域可以选择硅砖砌筑，在573℃以下的区域选择热震稳定性能优异的半硅砖砌筑，同时在2种材料之间设置缓冲膨胀差异的滑动层是十分必要且不可或缺的。
2.2 蓄热室设计分格结构的必要性奔驰g500报价
焦炉大型化带来一系列问题需要解决，其中之一就是焦炉横排温度的调节。在高温条件下
华泰现代
（标准温度1 250℃～1 350℃），当炭化室高度大于6 m时，燃烧室立火道内斜道出口的调节砖就极难进行人工调节，致使横排温度的调节无法实现。蓄热室小烟道位于焦炉下部低温区（小烟道气流温度小于450℃），在小烟道顶部不仅可以设置调节装置，而且易于在焦炉地下室或蓄热室操作走廊进行人工操作。另外，通过蓄热室分格可以实现对每个立火道气体流量进行定量调节，因此蓄热室分格有利于实现焦炉横排温度的冷端调节，对于大型焦炉的设计是十分必要的。
蓄热室分格结构是由隔墙实现的，隔墙的设计不仅需要考虑焦炉的高向、横向和纵向的膨胀处理，还要考虑其结构的稳定性和严密性，并且需要与分段加热统筹考虑。
2.3 蓄热室冷端调节的必要性
焦炉热工调节是炼焦生产的核心技术，长期以来，焦炉热工调节一直是困扰焦化企业的难题。热工调节的质量和效率不仅影响到产品的质量和生产效率，而且对于焦炉的使用寿命和污染物的排放也有重要影响。焦炉炉体的设计理念直接决定了热工调节方式和调节效果。降低调节频次、改善操作环境和减少工人体力劳动是焦炉设计人员不可推卸的责任。
焦炉蓄热室处于低温区有利于操作环境的改善，同时蓄热室小烟道顶部是焦炉加热系统阻力比较集中的地方，在此处设置调节装置对调节的灵敏性也有益处。因此，蓄热室冷端调节对于焦炉大型化是十分必要的。
2.4 蓄热室对称和非对称式烟道分析
2.4.1 对称式烟道
焦炉机、焦两侧都设置分烟道，贫煤气和空气由焦炉机、焦两侧经废气开闭器和小烟道供入焦炉的设计形式即为对称式烟道。国内自主设计的炭化室高7.65 m以下的常规焦炉大部分采用此种设计，该设计形式将焦炉加热系统分为机、焦侧2个独立的部分，且两侧可以独立进行调节。
2.4.2 非对称式烟道
今日限号北京只在焦炉的机侧或者焦侧设置一条分烟道的设计形式即非对称烟道，根据供气和废气排气方式的不同，非对称式烟道目前又可分为如下3种：
（1）烟道布置在焦炉的焦侧且机侧供气、焦侧排放废气（山东日照钢铁公司Paul Wurth 7.29 m焦炉）；
（2）烟道布置在焦炉的机侧且焦侧供气、机侧排放废气（南非Ispat Iscor Newcastle 2#OTTO式焦炉）；
（3）烟道布置在焦炉的焦侧且焦侧供气、焦侧排放废气（德国Uhde 7.63 m焦炉）。
非对称式烟道设计的焦炉具有同一的加热系统，焦炉的加热调节手段和方式具备同一性，焦炉的热工调节逻辑统一。
2.4.3 理论和实践基础
鉴于焦炉加热煤气主管、横管、小烟道和分烟道的气体在整个流通途径上的流量是变化的，故属变量气流，另外对于顶装焦炉，由于焦侧装煤量大于机侧装煤量，致使焦炉焦侧所需热量大于机侧；对于捣固焦炉，由于炭化室存在锥度，同样存在焦炉焦侧所需热量大于机侧的情况。对称式烟道使焦炉加热系统分为机、焦侧2个独立的部分。根据变量气流基本方程和焦炉加热系统特有的换向机制，机、焦侧2个独立部分的篦子砖和斜道口调节砖排
列规律完全相反，致使上述两部分的调节操作存在逻辑上的不一致。
鉴于上述原因，同一的加热系统和调节机制规律有利于焦炉生产调节在逻辑上的统一，且有利于实现焦炉的自动化调节，物理逻辑上的一致性为焦炉的智慧化发展奠定基础。因此非对称式烟道设计对于大型焦炉的设计是十分必要的。
3 现代大型蓄热式焦炉蓄热室设置滑动层的研究
蝴蝶桩技巧随着焦炉大型化的不断发展，炭化室高度在不断增加，目前世界上炭化室最高的焦炉是德国Schwelgern的8.43 m焦炉。焦炉高度和长度的增加特别是炭化室高度的增加，致使焦炉高温区域的绝对膨胀量大大增加，容易把焦炉低温区域的耐火砌体拉裂而产生串漏（蓄热室和炉顶区域砌体）。
鉴于上述原因，国际上20世纪50～60年代开始，在炭化室高度＞5 m的焦炉设计上采用了根据焦炉炉体的温度场和耐火材料的性能设置滑动层的结构形式，譬如：炉体与基础顶板之间，蓄热室单、主墙下部和上部之间，炭化室盖顶层和上部砌体之间。