炼焦炉

一个炭化室又称为一个炉孔，一座炼焦炉由数十个炉孔组成。按加热系统的结构不同，现代炼焦炉有多种类型，大致可分为:①双联火道式，上升气流火道和下降气流火道成对组合，整个燃烧室由若干组双联火道组成;②两分火道式，整个燃烧室的半侧火道均走上升气流,另半侧火道均走下降气流;③上跨焰道式,整个燃烧室的各火道分为若干组，通过上跨焰道与相邻燃烧室的火道组相联。炼焦炉的生产能力决定于炭化室的尺寸和结焦时间。

无烟煤因没有任何粘结性被世界各国列入炼焦非用煤，只能作民用煤和作合成氨造气的原料。无烟煤的特点是固定碳高、挥发分低(小于或等于10%)、纯煤真密度高(1.35-1.9)、无任何粘结性、燃点高(380度--420度)、燃烧时无烟。

炼焦炉的一代炉龄一般为25年左右，在操作、维护好的情况下可达30年以上。

20世纪30年代以前，焦炉炭化室容积一般不超过20米3。1927年炭化室高6米、有效容积达30米3的大容积炼焦炉首次在德国建成投产。60年代起许多国家相继建造了大容积炉。广泛使用的大型炼焦炉尺寸为:炭化室高6~7.5米,长15~17米,平均宽0.4~0.46米，有效容积达50米3左右。

中国的第一批近代炼焦炉于1919年在鞍山建成投产，以后在石家庄、石景山、本溪、大连和吉林等地相继建成。由于长期战争，大都遭到破坏，1949~1959年，恢复了11座、448孔旧炼焦炉;新建、改建24座、1239孔炼焦炉。1957年起自己独立设计炼焦炉，1965年起开始研究设计大容积炼焦炉。1970年第一座36孔高5.5米,有效容积达35.4米3的大容积炼焦炉投产,生产中各项主要指标均达到较好水平。

现代炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。炭化室中煤料在隔绝空气条件下受热变成焦炭。一座焦炉有几十个炭化室和燃烧室相间配置，用耐火材料(硅砖)隔开。每个燃烧室有20~30个立火道。来自蓄热室的经过预热的煤气(高热值煤气不预热)和空气在立火道底部相遇燃烧，从侧面向炭化室提供热量。蓄热室位于焦炉的下部，利用高温废气来预热加热用的煤气和空气。斜道区是连接蓄热室和燃烧室的斜通道。炭化室、燃烧室以上的炉体称炉顶，其厚度按炉体强度和降低炉顶表面温度的需要确定。炉顶区有装煤孔和上升管孔通向炭化室，用以装入煤料和导出煤料干馏时产生的荒煤气。还设有看火孔通向每个火道，供测温、检查火焰之用，根据检测结果，调节温度和压力。整座焦炉砌筑在坚固平整的混凝土基础上，每个蓄热室通过废气盘与烟道连接，烟道设在基础内或基础两侧，一端与烟囱连接。

炼焦炉主要部位由硅砖砌成，为使密封性好，要采用异形砖砌筑。通常一座大型炼焦炉要使用400种以上的砖，甚至超过1000种。一座36孔容积为35.4米3的炼焦炉需用耐火材料约8400吨。要按照严格质量标准施工，并应在烘炉时充分考虑硅砖的性质，以保证运行良好并延长寿命。焦炉烘炉后，炭化室区域的膨胀近200毫米。烘炉的日膨胀率一般采取不大于0.035%，烘炉天数为50~60天。因炼焦炉烘炉时有较大的膨胀，某些与炉体相联接的设备和结构，要在烘炉末期炉体膨胀基本结束后，才最终进行联接、固定和密封。

这是为了最大限度地发挥炼焦炉的生产能力和最好的热工效率。调温分为三个阶段:刚投产时，炉温有较大波动，调温工作的主要内容是监督全炉燃烧室的温室保持均衡，调整某几个温度过高或过低的燃烧室。当结焦时间逐步缩短到16~18小时，就转入正式的调温阶段。这时以焦饼(炭化室中的整个焦体)沿高向和长向均匀成焦和焦饼中心温度达950~1050℃为依据，调节全炉加热系统的温度和压力，制定合理的加热制度并把它稳定下来。此阶段的调温工作约需半年时间。此后过渡到经常性的调温阶段，根据煤料、加热煤气和大气条件等情况的变化,及时调整供热,使各炭化室的焦饼在规定的结焦时间内沿长向和高向均匀炼成焦炭。炼焦炉的耗热量是评定焦炉热工管理的重要指标。一般用焦炉煤气加热时，每公斤干煤的耗热量约为550千卡;用高炉煤气加热时约为630千卡。

炼焦炉烘炉阶段由于硅砖的膨胀是非线性的，上下部位膨胀速度不一，有被拉成阶梯裂纹的可能。正常生产过程中，由于炭化室的周期性装煤和出焦，炉温波动很大，砌体也会产生一定程度的胀缩变化。再加各种机械设备对砌体的撞击，均可能导致砌体变形和开裂。因此要利用可调节的弹簧势能，通过护炉设备连续不断地向砌体施加数量足够、分布合理的保护性压力，使砌体从烘炉、开工到正常生产的整个过程中始终保持完整和严密，一直到焦炉停产,均应维持这种保护性压力,并定期检查、调整。护炉铁构件对焦炉施加的总负荷，按炉高计算，每米为1.5~2.0吨。由于硅砖的残存膨胀和不可避免地产生的裂缝，将导致炉长逐年膨胀，正常的年膨胀量应不大于10毫米,护炉设备管理较好的焦炉,投产二、三年后年膨胀量可在5毫米以下。炉长的总膨胀量是炉体衰老的标志之一。

连续炼焦炉有一个碳化室，它被间隔为第一直接加热式加热区(2A;2A')，在区内的加料侧装有排气口(3);辐射管式加热区(6;6')，区内装有若干焦炉煤气出口(8);和第二直接加热式加热区(2B;2B')，区内的出料侧装有排气口(3)。在第一(2A;2A')和第二(2B;2B')直接加热式加热区内装有若干燃烧器(5)，使之在低过量空气比条件下燃烧。在这样的连续炼焦炉内模制煤在连续传送中进行碳化处理。