煉焦工藝設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　分類號 TQ522.1 單位代碼 11395 </p><p>　　密 級 學(xué) 號 0906210201 </p><p><b>　　本科畢業(yè)論文<

2、;/b></p><p>　　榆 林 學(xué) 院</p><p>　　本科畢業(yè)論文誠信責(zé)任書</p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研

3、究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。</p><p>　　本人畢業(yè)論文與資料若有不實，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。</p><p>　　論文作者簽名: </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　摘 要<

4、;/b></p><p>　　搗固煉焦工藝能減少優(yōu)質(zhì)煉焦煤配入量，增加高揮發(fā)、弱黏結(jié)性煤的配比，有效降低生產(chǎn)成本，提高焦炭產(chǎn)量和質(zhì)量，從而獲得更好的經(jīng)濟效益。</p><p>　　本設(shè)計參照河北鋼鐵集團九江線材有限公司成熟的煉焦工藝，進行年產(chǎn)110萬噸冶金焦的搗固煉焦車間工藝設(shè)計。所采用配煤比為：氣煤40%、1/3焦煤25%、肥煤10%、焦煤10%和瘦煤15%。重點對焦?fàn)t進行物料衡算

5、和熱量衡算，得出干煤年耗量144.55萬噸，主要產(chǎn)品年產(chǎn)量：焦炭110.16萬噸、焦油5.48萬噸、粗苯1.65萬噸、氨0.33萬噸、凈煤氣23.29萬噸；并得出噸入爐煤耗煤氣量140.34m3，熱工效率76.12%。</p><p>　　在爐型選擇方面，本設(shè)計采用HXDK55—08F型搗固焦?fàn)t，炭化室高5.5m。計算得其有效容積40.27m3，孔數(shù)55×2，其技術(shù)特點為雙聯(lián)火道、焦?fàn)t煤氣下噴、廢氣循環(huán)

6、、復(fù)熱式。同時，對焦?fàn)t的機械設(shè)備和附屬設(shè)備進行簡要介紹和選擇，并對各主要工藝參數(shù)進行設(shè)定。最后，對所設(shè)計結(jié)果進行匯總，繪制出搗固煉焦工藝流程圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：煉焦，搗固焦?fàn)t，工藝設(shè)計</p><p>　　The technology design of tamping coking workshop</p><p><b>　　ABSTRA

7、CT</b></p><p>　　Tamping coking technology can reduce the consumption of high-grade coking coal, increase the consumption of high volatile, weakly caking coal, lower the cost and improve the quality of

8、coke, to obtain better economic benefits.</p><p>　　The topic of this technology-design is yearly 1.10 million tons cokes with tamping coking technology. And the design refers to the mature coking technology

9、of the Hebei Iron and Steel Group Jiujiang Wire Co., Ltd. The coal blending ratio is: gas coal 40%, 1/3 coking coal 25%, fat coal 10%, coking coal 10% and lean coal 15%. The material balance computation and energy balanc

10、e computation of coke oven is the main content. As a result, the annual consumption of dry coal was 1.4455 million tons, the</p><p>　　In the aspect of the selection of coke oven model, the design used the HX

11、DK55-08F tamping coke oven. The carbonization chamber is 5.5m in height. According to the annual output, the number of the carbonization chamber was determined as 55×2, and its available capacity was 40.27m3. The te

12、chnique of the twinflue, the coke gas spurts，and the waste gas circulation are applied in the coke oven. In addition, the design made a brief introduction and selection of the mechanics and accessory equipment, a</p&g

13、t;<p>　　Key words: coking，tamping coke oven，technology design </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTⅡ</p><p><

14、;b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 我國焦化行業(yè)概況1</p><p>　　1.2 搗固煉焦原理2</p><p>　　1.3 搗固煉焦的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 發(fā)展搗固煉焦的目的和意義3</p><p>　　2　煉焦工藝設(shè)計計算5&l

15、t;/p><p>　　2.1 設(shè)計方案的確定5</p><p>　　2.2 配煤方案的選擇5</p><p>　　2.2.1 原料煤性質(zhì)5</p><p>　　2.2.2 配煤方案選取6</p><p>　　2.2.2 焦炭質(zhì)量預(yù)測7</p><p>　　2.3 炭化室物料衡算

16、7</p><p>　　2.3.1 物料平衡入方7</p><p>　　2.3.2 物料平衡的出方8</p><p>　　2.3.3 物料平衡表11</p><p>　　2.4 焦?fàn)t熱量衡算12</p><p>　　2.4.1 熱量收入項的計算12</p><p>　　2.

17、4.2 熱量支出項的計算15</p><p>　　2.4.3 熱量平衡表18</p><p>　　2.5 焦?fàn)t的熱工效率19</p><p>　　3 煉焦設(shè)備的選型與計算20</p><p>　　3.1 焦?fàn)t爐型的選擇20</p><p>　　3.2 炭化室尺寸的選擇與計算22</p>

18、;<p>　　3.3 燃燒室尺寸的確定24</p><p>　　3.4 蓄熱室尺寸的確定24</p><p>　　3.5 焦?fàn)t的機械設(shè)備及附屬設(shè)備25</p><p>　　3.5.1 焦?fàn)t機械25</p><p>　　3.5.2 煤氣設(shè)備27</p><p>　　3.5.3 熄焦設(shè)備

19、29</p><p>　　4 設(shè)計結(jié)果匯總30</p><p>　　4.1 設(shè)計結(jié)果總覽表30</p><p>　　4.2 工藝流程圖32</p><p><b>　　5 結(jié)論33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p>

20、;<p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　煤在隔絕空氣條件下，加熱到950~1050℃，經(jīng)過干燥、熱解、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等階段最終制得焦炭，這一過程叫做高溫?zé)捊?，簡稱煉焦[1]。</p><p>　　煉焦制得到的主要產(chǎn)品為焦炭，可供

21、高爐冶煉、鑄造、氣化、生產(chǎn)電石等工業(yè)部門作為燃料或原料。此外，還有焦?fàn)t煤氣和煤焦油兩大副產(chǎn)品。焦?fàn)t煤氣經(jīng)凈化可得氨、硫以及多種芳香烴和雜環(huán)化合物，供合成纖維、染料、醫(yī)藥等工業(yè)做原料；凈化后的焦?fàn)t煤氣熱值高，既是重要的工業(yè)燃料，也可作為民用煤氣。煤焦油經(jīng)蒸餾可得輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、瀝青等多種餾分，作為一系列有機合成工業(yè)的重要原料[2]。</p><p>　　因此，高溫?zé)捊故菍γ哼M行綜合利用的重要方法之一，

22、同時也是國民經(jīng)濟的重要組成部分。</p><p>　　1.1 我國焦化行業(yè)概況</p><p>　　我國煤炭資源豐富，但其中動力煤較多，優(yōu)質(zhì)煉焦煤占比較少。根據(jù)中國煤炭資源網(wǎng)統(tǒng)計，截止2010年，我國煉焦煤儲量為2803億噸，僅占全國煤炭資源總儲量的23%，其中又以低變質(zhì)的氣煤和1/3焦煤較多，優(yōu)質(zhì)煉焦煤種如肥煤、焦煤則較稀缺。具體來說，氣煤和1/3焦煤儲量為1282億噸，占煉焦煤查明儲

23、量的45.73%，焦煤的比例占23.61%，瘦煤、貧瘦煤占15.89%，肥煤、氣肥煤占比最少，為12.81%[3]。</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可知，我國的煉焦煤資源中，具有強黏結(jié)性的肥煤、焦煤占比僅為1/3略多，黏結(jié)性較弱的高變質(zhì)瘦煤、貧瘦煤的占比也較少，最多的則是變質(zhì)程度較低的高揮發(fā)分氣煤和1/3焦煤。</p><p>　　我國是世界第一大焦炭生產(chǎn)國，據(jù)國家統(tǒng)計局快報數(shù)據(jù)顯示，20

24、10年，全國的焦炭產(chǎn)量已達3.88億噸，占到全球焦炭產(chǎn)量的60%以上，處于絕對的世界領(lǐng)先地位；2011年繼續(xù)走高，全國焦炭產(chǎn)量總計4.28億噸；至2012年，焦炭總產(chǎn)量更是達到了4.43億噸[4,5]。隨著人民生活水平的不斷提高，各行業(yè)更新改造速率的不斷加快，鋼鐵需求量仍會有所增加，而焦炭產(chǎn)品的市場也必將大有作為，同時，焦?fàn)t煤氣、煤焦油以及粗苯等焦化產(chǎn)品深加工市場廣闊，新產(chǎn)品潛力巨大，預(yù)計2013年，我國全年焦炭產(chǎn)量將有可能突破4.5億

25、噸。</p><p>　　面對如此大的市場需求，焦化工藝的設(shè)計便顯得非常重要。而隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤的大量消耗，在煉焦工業(yè)中，改進煉焦技術(shù)、擴大煉焦煤源無疑是目前急需解決的重要技術(shù)之一。</p><p>　　搗固煉焦工藝增大了入爐煤中高揮發(fā)、弱黏結(jié)性煤的配比，能夠大量節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源，其發(fā)展無疑對中國的煉焦工業(yè)和煤炭資源的合理利用起到了很好的推動作用。</p><p>

26、　　1.2 搗固煉焦原理</p><p>　　搗固煉焦是利用搗固機械，將入爐散煤搗固成致密的煤餅，再由炭化室機側(cè)裝入，進行高溫干餾的一種煉焦工藝[6,7]。</p><p>　　經(jīng)過搗固的煤料堆密度大大增加，可由常規(guī)頂裝散煤的0.70~0.75t/m3，提高到0.95~1.15t/m3，這樣便使得煤料顆粒間距大為縮小，從而減少了結(jié)焦時為填充空隙所需的膠質(zhì)體數(shù)量[8]。即用一定的膠質(zhì)體液相

27、產(chǎn)物可更多地配入高揮發(fā)、弱黏結(jié)性煤。結(jié)焦過程中產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物因煤粒間隙的縮小而不易析出，使膠質(zhì)體膨脹壓力變大，導(dǎo)致變形的煤粒受壓擠緊，結(jié)合力加強，因此也能改善焦炭的質(zhì)量。</p><p>　　1.3 搗固煉焦的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　自1882年德國首次使用搗固煉焦以來，至今已有130余年的歷史，但當(dāng)時搗固裝備過于落后，搗固煉焦的優(yōu)勢難以體現(xiàn)出來，因此并未引起人們的廣泛關(guān)注，

28、只有少數(shù)盛產(chǎn)高揮發(fā)、弱黏結(jié)性煤的國家一直在研究改進。直到20世紀(jì)80年代，德國開發(fā)了自動連續(xù)薄層給料、多錘連續(xù)搗固的新型技術(shù)，才使搗固煉焦工藝在世界范圍內(nèi)獲得了新生[9]。</p><p>　　搗固煉焦工藝優(yōu)勢顯著，得到了許多國家的認(rèn)可，而隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源供應(yīng)狀況的日益惡化，更加快了其在全世界的推廣速度。較早采用此工藝的有蘇聯(lián)、法國、波蘭、捷克等國家，又以德國的薩爾堡搗固技術(shù)最為先進[10]。印度由于高揮發(fā)、弱

29、黏結(jié)性煤儲量較多，搗固煉焦工藝發(fā)展很快，其國內(nèi)的塔塔鋼鐵公司依靠搗固煉焦靈活的配煤方案大量采用廉價煤生產(chǎn)焦炭，在過去十幾年里，一直是世界上生產(chǎn)成本最低的焦炭生產(chǎn)商之一[11]。</p><p>　　自20世紀(jì)30年代，我國就已經(jīng)引進了搗固煉焦工藝，但很長時期內(nèi)，一直處于生產(chǎn)規(guī)模小、技術(shù)裝備水平落后的狀態(tài)。直到近年來，隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤的大量消耗，搗固煉焦技術(shù)在我國獲得了快速發(fā)展[12]。</p><

30、;p>　　1997年，青島煤氣公司建成炭化室高3.8m的搗固焦?fàn)t，引進了國外先進的搗固設(shè)備，打破了我國搗固煉焦工藝數(shù)十年徘徊不前的局面。2002年，由我國自行設(shè)計的中國第一座炭化室高4.3m的搗固焦?fàn)t在山西同世達問世，標(biāo)志著我國的搗固煉焦工藝跨上了一個新臺階。2006年底，炭化室高5.5m的搗固焦?fàn)t在云南曲靖建成投產(chǎn)，拉開了我國興建大型搗固焦?fàn)t的序幕，隨后，一大批大型搗固焦?fàn)t在全國多個地區(qū)相繼建成。2009年3月，由中冶焦耐公司承

31、包的我國首座炭化室高6.25m大容積搗固焦?fàn)t在唐山佳華成功推出第一爐優(yōu)質(zhì)焦炭，標(biāo)志著我國的搗固煉焦工藝正向著超大型化發(fā)展。目前，我國的搗固焦炭產(chǎn)能已達焦炭總產(chǎn)能的1/3。</p><p>　　雖然我國的搗固煉焦工藝取得了極大發(fā)展，但與發(fā)達國家相比還有較大差距，這主要表現(xiàn)在自主創(chuàng)新少，對引進的技術(shù)不能靈活運用等。因此，我們應(yīng)積極開展與世界先進焦化企業(yè)的技術(shù)交流與合作活動，汲取國外的先進技術(shù)，以使我國的煉焦工業(yè)達到國

32、際先進水平。</p><p>　　1.4 發(fā)展搗固煉焦的目的和意義</p><p>　　作為一種成熟的煉焦工藝，搗固煉焦與常規(guī)頂裝散煤煉焦相比，有著極其顯著的優(yōu)勢，這主要體現(xiàn)在以下幾個方面。</p><p>　?。?）擴大煉焦用煤資源</p><p>　　搗固煉焦工藝可以多配入高揮發(fā)、弱黏結(jié)性煤。通常，常規(guī)煉焦只能配入30%~35%左右的氣

33、煤，而搗固煉焦卻可配入氣煤50%~55%左右，因此可以為國家節(jié)約大量的優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源[13]。</p><p><b>　?。?）改善焦炭質(zhì)量</b></p><p>　　采用相同的配煤方案時，搗固煉焦制得的焦炭，其質(zhì)量比常規(guī)煉焦有很大程度的提高。抗碎強度M40約提高5.6%~7.6%，耐磨強度M10約改善2%~4%，反應(yīng)后強度CSR約提高4%~6%[14]。<

34、/p><p><b>　　（3）經(jīng)濟效益顯著</b></p><p>　　雖然搗固焦?fàn)t的機械費用投資比常規(guī)頂裝焦?fàn)t要高，但其入爐煤餅的堆密度卻比頂裝散煤高約1/3，故當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模相同時，搗固焦?fàn)t可減少炭化室孔數(shù)，因而其總投資并不會比常規(guī)焦?fàn)t高。搗固煉焦可以增加高揮發(fā)、弱黏結(jié)性煤用量，減少焦煤、肥煤用量，故原料的采購費用較低，直接降低了生產(chǎn)成本。加之搗固焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量提高

35、，其銷售收入自然也能相應(yīng)增加。</p><p>　?。?）環(huán)保方面的優(yōu)勢</p><p>　　與常規(guī)頂裝焦?fàn)t相比，當(dāng)二者產(chǎn)量相同時，搗固焦?fàn)t的出焦次數(shù)少，所以在進行裝煤、推焦操作時排放到周圍的煙塵就少，從而減輕了污染，同時也減少了機械磨損，降低了勞動強度，改善了作業(yè)環(huán)境。</p><p>　　綜上所述，搗固煉焦是一項節(jié)約能源、保護環(huán)境、焦炭產(chǎn)量高質(zhì)量好的新型工藝，符

36、合我國煉焦工業(yè)的發(fā)展方向?！懂a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011）》將其歸為鼓勵類，屬國家鼓勵發(fā)展的煉焦新技術(shù)[15]。隨著國內(nèi)外能源，尤其是優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源的日益減少，以及對環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，大力發(fā)展搗固煉焦技術(shù)，將具有極其顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　2　煉焦工藝設(shè)計計算</p><p>　　2.1 設(shè)計方案的確定</p><p>　　本次設(shè)計為年

37、產(chǎn)110萬噸冶金焦的煉焦車間工藝設(shè)計，采用炭化室高5.5m搗固型焦?fàn)t，借鑒河北鋼鐵集團九江線材有限公司煉焦車間實際生產(chǎn)經(jīng)驗，與常規(guī)頂裝焦?fàn)t相比，具有節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源、保護環(huán)境、焦炭產(chǎn)量高、質(zhì)量好的優(yōu)點，經(jīng)濟效益顯著。</p><p>　　2.2 配煤方案的選擇</p><p>　　2.2.1 原料煤性質(zhì)</p><p>　　單種煤所具有的結(jié)焦特性是配煤煉焦的基

38、礎(chǔ)，現(xiàn)將幾種主要煉焦用煤性質(zhì)簡述如下[3]。</p><p><b>　　（1）氣煤</b></p><p>　　氣煤是煙煤中變質(zhì)程度較低的煤種，其揮發(fā)分高，加熱時產(chǎn)生的膠質(zhì)體熱穩(wěn)定性差、黏度小、流動性強。煉焦時能分解產(chǎn)生大量揮發(fā)性氣體，固化部分較少，且收縮性大，產(chǎn)生裂紋較多，故最終得到的焦炭細(xì)長易碎。</p><p>　　配合煤中氣煤的含量過

39、多會導(dǎo)致焦炭塊度小、強度低，但可增加其收縮性，利于推焦，而且還能得到較多化學(xué)產(chǎn)品。因我國的氣煤儲量較大，為促進資源的合理利用，煉焦時應(yīng)多配入氣煤。</p><p><b>　?。?）1/3焦煤</b></p><p>　　1/3焦煤的性質(zhì)介于氣煤、肥煤和焦煤之間，是含較高揮發(fā)分的黏結(jié)性煤，加熱時能產(chǎn)生較多的膠質(zhì)體。單獨煉焦時能生成一定塊度和強度的焦炭，是煉焦的較好煤料

40、。</p><p>　　煉焦時適當(dāng)配入1/3焦煤，有利于提高焦炭的塊度和強度，并能增加焦餅的收縮性，減小煉焦過程中的膨脹壓力。</p><p><b>　?。?）肥煤</b></p><p>　　肥煤的變質(zhì)程度高于氣煤，其在加熱時能夠產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，黏結(jié)性極強。肥煤單獨煉焦時所得焦炭橫裂紋多，易碎成小塊，抗碎強度較差，但耐磨強度較好。<

41、/p><p>　　在配合煤中加入肥煤，能夠起到提高黏結(jié)性的作用，從而可在配合煤中加入更多黏結(jié)性差的煤料。因此，肥煤是煉焦配煤中的重要組分。</p><p><b>　　（4）焦煤</b></p><p>　　焦煤是煙煤中變質(zhì)程度較高的煤，加熱時會形成熱穩(wěn)定性很好的膠質(zhì)體，所得焦炭不僅塊度大、裂紋少，而且機械強度也好。單論結(jié)焦性，焦煤是所有煉焦煤中最

42、適于煉制出優(yōu)質(zhì)焦炭的煤種。但是，由于其收縮度小、膨脹壓力大，因此可能會造成難推焦現(xiàn)象，甚至引起爐體損壞。</p><p>　　配煤中加入焦煤，可以提高焦炭的強度，但因為我國焦煤儲量有限，故在配煤時應(yīng)盡量減少其配入量，以節(jié)約焦煤。</p><p><b>　　（5）瘦煤</b></p><p>　　瘦煤的變質(zhì)程度比焦煤高，是低揮發(fā)分的黏結(jié)性煤，加

43、熱時產(chǎn)生的膠質(zhì)體數(shù)量少、黏度大。用瘦煤單獨煉焦時，所得焦炭塊度大、裂紋少、抗碎強度高，但熔融性差、耐磨性差。</p><p>　　煉焦配煤中加入瘦煤，可以起到緩和收縮應(yīng)力、增大焦炭塊度和提高焦炭致密度的作用。</p><p>　　2.2.2 配煤方案選取</p><p>　　在保證焦炭質(zhì)量的前提下，搗固煉焦工藝應(yīng)多配入高揮發(fā)、弱黏結(jié)性煤，少配入優(yōu)質(zhì)焦煤，努力做到合

44、理利用我國的煤炭資源。本設(shè)計為達到年產(chǎn)110萬噸冶金焦生產(chǎn)目標(biāo)，根據(jù)單種煤性質(zhì)，參照實際生產(chǎn)經(jīng)驗選用如下配煤方案，并將煤料工業(yè)分析列于表2-1[16,17]。</p><p>　　表2-1 配煤方案及工業(yè)分析</p><p>　　注：—干燥基灰分；—干燥無灰基揮發(fā)分；—干燥基全硫量；—黏結(jié)指數(shù)</p><p>　　與《煉焦工藝設(shè)計規(guī)范》[18]中提出的裝爐煤質(zhì)量要

45、求進行對照，知此配合煤各項指標(biāo)均在規(guī)定的范圍內(nèi)，其元素分析列于表2-2。</p><p>　　表2-2 配合煤元素分析</p><p><b>　　注：—干燥無灰基</b></p><p>　　2.2.2 焦炭質(zhì)量預(yù)測</p><p>　　焦炭的質(zhì)量受很多因素影響，諸如堆積密度、煉焦方式、結(jié)焦時間、成熟程度以及熄焦方

46、式等，但起決定性作用的因素是配合煤的性質(zhì)，它不僅影響焦炭的灰分、硫分，更能影響焦炭的機械強度[19-20]。</p><p>　　根據(jù)謝海深等在《焦炭質(zhì)量預(yù)測模型的研究》[21]中提出的用配合煤質(zhì)量預(yù)測焦炭質(zhì)量的公式：</p><p><b>　　公式（2-1）</b></p><p><b>　　公式（2-2）</b>&

47、lt;/p><p><b>　　公式（2-3）</b></p><p><b>　　公式（2-4）</b></p><p><b>　　計算得</b></p><p>　　根據(jù)我國制定的冶金焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1996—1994），所得焦炭、、均達一級冶金焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，達二級冶金焦

48、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2.3 炭化室物料衡算</p><p>　　炭化室物料衡算是以進入炭化室的原料為入方、煉焦所得各種產(chǎn)品為出方進行的衡算，其計算基準(zhǔn)是噸入爐煤[22]。進行物料衡算是煉焦車間設(shè)計的基本依據(jù)，也是研究各種設(shè)備操作負(fù)荷和經(jīng)濟估算的基礎(chǔ)。</p><p>　　2.3.1 物料平衡入方</p><p>　　物料平衡入

49、方包括入爐煤量、入爐煤配入水量和漏入炭化室空氣量。</p><p>　　（1）入爐煤量及配入水量</p><p>　　炭化室的物料衡算以1000kg濕煤為基準(zhǔn)，物料平衡入方的干煤量按下式計算：</p><p><b>　　，公式（2-5）</b></p><p>　　式中 1000——物料衡算基準(zhǔn)數(shù)；</p&g

50、t;<p>　　——入爐煤的水含量，%。</p><p>　　本設(shè)計中，入爐煤水含量為10%，則</p><p><b>　　入爐煤配入水量</b></p><p>　?。?）吸入炭化室空氣量</p><p>　　當(dāng)集氣管壓力保持在正常數(shù)值范圍內(nèi)時，整個結(jié)焦過程中，炭化室內(nèi)均為正壓，空氣和燃燒室產(chǎn)生的廢氣不

51、易進入其中，因此在物料衡算中可以不予考慮。</p><p>　　2.3.2 物料平衡的出方</p><p>　　物料衡算的出方包括煉焦所得的各項產(chǎn)品，現(xiàn)逐一計算如下。</p><p><b>　?。?）全焦量</b></p><p>　　全焦量是指煉焦所得全部粒度范圍內(nèi)的焦炭總和，按下式計算：</p>&

52、lt;p><b>　　，公式（2-6）</b></p><p>　　式中 ——入爐煤收到基全焦率，%；</p><p>　　——入爐煤干燥基全焦率，%。</p><p>　　可用如下經(jīng)驗公式計算：</p><p><b>　　公式（2-7）</b></p><p>

53、　　式中 ——推焦前15min測定的煤餅中心溫度，本設(shè)計取=1000℃；</p><p>　　——入爐煤干燥基揮發(fā)分，%。</p><p><b>　　因 </b></p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　全焦量</b></p>

54、<p><b>　?。?）焦油量</b></p><p><b>　　，公式（2-8）</b></p><p>　　式中 ——入爐煤收到基焦油產(chǎn)率，%；</p><p>　　——入爐煤干燥無灰基焦油產(chǎn)率，%；</p><p>　　——入爐煤收到基灰分，%。</p>&l

55、t;p>　　當(dāng)入爐煤的干燥基揮發(fā)分在20%~30%之間時，采用以下經(jīng)驗式進行計算：</p><p><b>　　公式（2-9）</b></p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　焦油量</b></p><p><b>　?。?）粗苯

56、量</b></p><p>　　，公式（2-10）</p><p>　　式中 ——入爐煤收到基粗苯產(chǎn)率，%；</p><p>　　——入爐煤干燥無灰基粗苯產(chǎn)率，%。</p><p>　　當(dāng)入爐煤的干燥基揮發(fā)分在20%~30%之間時，采用以下經(jīng)驗式進行計算：</p><p><b>　　公式（2

57、-11）</b></p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　粗苯量</b></p><p><b>　　（4）氨量</b></p><p>　　氨是由煤中的含氮化合物轉(zhuǎn)化而成的，其回收方式主要有生產(chǎn)硫銨和氨水兩種，所以在進行物料衡算時應(yīng)

58、換算為純氨量。</p><p>　　，公式（2-12）</p><p>　　式中 ——入爐煤收到基氨產(chǎn)率，%；</p><p>　　——入爐煤干燥基氨產(chǎn)率，%。</p><p>　　經(jīng)多方研究證實，煉焦時煤中氮量有12%~16%轉(zhuǎn)化成氨，所以氨產(chǎn)率可用以下經(jīng)驗式計算：</p><p><b>　　公式（2

59、-13）</b></p><p>　　式中 ——煤中總氮量轉(zhuǎn)化為氨的轉(zhuǎn)化系數(shù)，一般取0.12~0.16，本設(shè)計中取0.14；</p><p>　　——入爐煤干燥基氮含量，%；</p><p>　　14、17——定值系數(shù)。</p><p><b>　　已知配合煤的，，則</b></p><

60、p><b>　　故 </b></p><p><b>　　氨量</b></p><p><b>　　（5）凈煤氣量</b></p><p>　　，公式（2-14）</p><p>　　式中 ——入爐煤收到基凈煤氣產(chǎn)率，%；</p><p>　

61、　——入爐煤干燥基凈煤氣產(chǎn)率，%。</p><p>　　可根據(jù)入爐煤揮發(fā)分含量求出：</p><p><b>　　公式（2-15）</b></p><p>　　式中 ——比例系數(shù)，對一般配合煤a=3.1；</p><p>　　——入爐煤干燥基揮發(fā)分，%。</p><p><b>　　已

62、知配合煤的，</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　凈煤氣量</b></p><p><b>　?。?）水量</b></p><p>

63、　　水量包括兩部分，一部分是入爐煤配入水量，另一部分是煉焦時煤中氫和氧反應(yīng)生成的化合水。</p><p>　　，公式（2-16）</p><p>　　式中，為干燥基化合水產(chǎn)率，可按以下經(jīng)驗式求得：</p><p><b>　　公式（2-17）</b></p><p>　　式中 ——煤中總氧量轉(zhuǎn)化為化合水的轉(zhuǎn)化系數(shù)，一

64、般取0.3~0.5，本設(shè)計取0.4；</p><p>　　——入爐煤干基含氧量，%；</p><p>　　16、18——定值系數(shù)。</p><p>　　已知配合煤干燥無灰基含氧量，</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　故 </b><

65、/p><p><b>　　化合水量 </b></p><p><b>　　水量</b></p><p><b>　?。?）差值</b></p><p>　　物料衡算差值是入方物料量總和與出方物料量總和之差，能夠判斷物料衡算中的誤差或生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的損失。以目前生產(chǎn)條件，難以準(zhǔn)確規(guī)

66、定此差值允許范圍，但一般不能大于1%，否則需對各收入項和支出項做進一步檢驗，以查明誤差原因。</p><p>　　檢驗 ，此差值在允許范圍內(nèi)。</p><p>　　2.3.3 物料平衡表</p><p>　　現(xiàn)將物料平衡入方與出方的各項目計算結(jié)果匯總于表2-3中。</p><p>　　表2-3 物料平衡表</p><

67、p>　　2.4 焦?fàn)t熱量衡算</p><p>　　煤氣與空氣進入燃燒室內(nèi)混合燃燒產(chǎn)生熱量，對炭化室中的煤料進行加熱，從而制得焦炭。其熱量平衡的計算是在物料平衡的基礎(chǔ)上，根據(jù)能量守恒定律進行的[22]。</p><p>　　焦?fàn)t收到的總熱量等于其支出的總熱量，即：</p><p><b>　　公式（2-18）</b></p>

68、<p>　　2.4.1 熱量收入項的計算</p><p>　?。?）加熱用煤氣的熱量</p><p>　　加熱用煤氣的熱量包括煤氣的燃燒熱和物理顯熱兩部分，本設(shè)計中，焦?fàn)t采用焦?fàn)t煤氣加熱。</p><p>　　國內(nèi)在焦?fàn)t設(shè)計中，為統(tǒng)一熱工計算數(shù)據(jù)，焦?fàn)t煤氣的組成采用下表所示數(shù)據(jù)，以便前后對照。</p><p>　　表2-4 焦

69、爐煤氣（干基）組成</p><p>　　根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得焦?fàn)t煤氣的低發(fā)熱值為：</p><p>　　1)加熱煤氣的燃燒熱</p><p>　　加熱煤氣的燃燒熱是噸入爐煤所需加熱煤氣量與加熱煤氣低發(fā)熱值的乘積，設(shè)噸入爐煤所需加熱煤氣量為Vm3/t ，則</p><p>　　，公式（2-19）</p><p>　　2)加

70、熱煤氣帶入的顯熱</p><p>　　，公式（2-20）</p><p>　　式中 ——加熱煤氣的入爐溫度，本設(shè)計中取50℃；</p><p>　　——0~溫度內(nèi)加熱煤氣的平均比熱，。</p><p>　　圖2-1 空氣、焦?fàn)t煤氣及其廢氣的比熱容與溫度關(guān)系圖[23]</p><p>　　由圖2-1查得，0~內(nèi)焦?fàn)t

71、煤氣的平均比熱，則</p><p><b>　　，</b></p><p>　?。?）空氣帶入的顯熱</p><p>　　，公式（2-21）</p><p>　　式中 ——每燃燒1 m3煤氣所需空氣量，m3；</p><p>　　——0~溫度內(nèi)空氣的平均比熱，；</p><

72、p>　　——入爐空氣的平均溫度，本設(shè)計中取50℃。</p><p>　　用焦?fàn)t煤氣加熱時，空氣過剩系數(shù)α一般取1.20~1.25，本設(shè)計取α=1.25。</p><p>　　由《焦化設(shè)計參考資料》[23]附錄十二查得，當(dāng)α=1.25時，。</p><p>　　由圖2-1查得，0~內(nèi)空氣的平均比熱，則</p><p><b>　

73、　，</b></p><p>　?。?）入爐煤帶入的顯熱</p><p>　　裝入炭化室的煤料包括入爐干煤和配入水分兩部分，應(yīng)分別計算。</p><p>　　1）入爐干煤帶入的顯熱</p><p>　　，公式（2-22）</p><p>　　式中 ——入爐煤的溫度，本設(shè)計取25℃；</p>

74、<p>　　——干煤的平均比熱。</p><p>　　在0~25℃范圍內(nèi)，可按以下經(jīng)驗式計算：</p><p>　　，公式（2-23）</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　2）配入水分帶入的顯熱

75、</p><p>　　，公式（2-24）</p><p>　　式中，水在0~25℃范圍內(nèi)的平均比熱[24]。</p><p><b>　　則</b></p><p>　?。?）漏入荒煤氣的燃燒熱</p><p>　　焦?fàn)t在正常狀況下漏入加熱系統(tǒng)的荒煤氣幾乎沒有，故這部分燃燒熱可不予考慮，即。&l

76、t;/p><p>　　（5）收入項熱量總和</p><p><b>　　，</b></p><p>　　2.4.2 熱量支出項的計算</p><p><b>　　（1）焦炭帶出熱量</b></p><p>　　，公式（2-25）</p><p>　　式

77、中 ——噸入爐煤得到的焦炭質(zhì)量，；</p><p>　　——焦炭的平均比熱，；</p><p>　　——焦餅中心溫度，本設(shè)計取1000℃。</p><p>　　焦炭平均比熱的算法可參見表2-5。</p><p>　　表2-5 焦炭的比熱</p><p>　　注：AJ—焦炭的灰分。</p><p&

78、gt;　　根據(jù)前面焦炭質(zhì)量的預(yù)測，AJ=11.39% ，根據(jù)表2-5算得焦炭平均比熱分別為1.535和1.461，取二者平均值為1.498。</p><p><b>　　則</b></p><p>　?。?）焦油帶出的熱量</p><p>　　一般認(rèn)為焦油氣在結(jié)焦前半期由炭化室排出，溫度取，其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的蒸發(fā)潛熱可取418.68kJ/kg，故焦油

79、帶出熱量可按下式計算：</p><p>　　，公式（2-26）</p><p>　　式中，為0~t1溫度內(nèi)焦油氣的平均比熱，按以下經(jīng)驗式計算：</p><p>　　，公式（2-27）</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　故</b><

80、;/p><p>　?。?）粗苯帶出的熱量</p><p>　　一般認(rèn)為粗苯氣在結(jié)焦前半期由炭化室排出，溫度取，其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的蒸發(fā)潛熱可取431kJ/kg，故粗苯帶出熱量可按下式計算：</p><p>　　，公式（2-28）</p><p>　　式中，為0~t1溫度內(nèi)粗苯氣的平均比熱，按以下經(jīng)驗式計算：</p><p>　　

81、，公式（2-29）</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　?。?）氨帶出的熱量</b></p><p>　　氨帶出的熱量用下式計算：</p><p>　　，公式（2-30）<

82、;/p><p>　　，公式（2-31）</p><p>　　，公式（2-32）</p><p>　　式中 ——整個結(jié)焦時間荒煤氣離開炭化室時的加權(quán)平均溫度；</p><p>　　——結(jié)焦后半期荒煤氣離開炭化室的平均溫度，一般取800；</p><p>　　——0~溫度內(nèi)氨的平均比熱。</p><p

83、><b>　　則 </b></p><p><b>　　故</b></p><p>　?。?）凈煤氣帶出的熱量</p><p>　　炭化室內(nèi)煤氣大部分產(chǎn)生于結(jié)焦前半期，后半期產(chǎn)生的只有少部分，所以應(yīng)分別計算，前半期乘以2/3的系數(shù)，后半期乘以1/3的系數(shù)，即：</p><p>　　，公式（

84、2-33）</p><p>　　式中，，為結(jié)焦前半期煤氣離開炭化室溫度；，為結(jié)焦后半期煤氣離開炭化室溫度；、分別為、溫度下煤氣的比熱，查圖2-1得，</p><p><b>　　，。</b></p><p><b>　　已知，</b></p><p><b>　　則</b>&l

85、t;/p><p>　?。?）水分帶出的熱量</p><p>　　水分帶出的熱量由以下三部分構(gòu)成：入爐煤帶入水分加熱和蒸發(fā)所消耗的熱量；煉焦時形成的化合水被蒸發(fā)所消耗的熱量；水與赤熱焦炭反應(yīng)所消耗的熱量。</p><p>　　1）入爐煤帶入水分加熱和蒸發(fā)所消耗的熱量</p><p>　　，公式（2-34）</p><p>

86、　　式中，為0~650℃范圍內(nèi)水的平均比熱，根據(jù)《焦?fàn)t加熱調(diào)節(jié)與節(jié)能》[25]附錄，查得</p><p><b>　　則</b></p><p>　　2）煉焦時形成的化合水被蒸發(fā)所消耗的熱量</p><p>　　在物料衡算中，化合水量的確定是指經(jīng)回收車間所得總水量減去入爐煤帶入水量所得數(shù)值。事實上，煉焦過程中，煤中氫與氧元素形成的初次化合水和入

87、爐煤帶入水，有20%會與赤熱的焦炭反應(yīng)被消耗，即僅有其余80%的水量進入回收車間。為了簡化，一般將入爐煤帶入水分始終看成不變，而將剩余水量記為化合水量（即物料衡算中所得化合水量）。</p><p>　　故進入回收車間總水量為：</p><p><b>　　公式（2-35）</b></p><p><b>　　得初次化合水量 <

88、/b></p><p>　　初次化合水中的大部分是在膠質(zhì)體形成的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的，小部分產(chǎn)生于半焦轉(zhuǎn)變?yōu)榻固康臏囟确秶?，其溫度平均值可取，且其在形成過程中將放出熱量，此項在支出項目內(nèi)為負(fù)值。</p><p>　　故化合水消耗熱量為：</p><p>　　，公式（2-36）</p><p>　　根據(jù)《焦?fàn)t加熱調(diào)節(jié)與節(jié)能》[25]附錄計算

89、得，450~650℃范圍內(nèi)，水的平均比熱。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　3）水與赤熱焦炭反應(yīng)所消耗的熱量</p><p>　　高溫條件下，水不僅能和焦炭反應(yīng)，也能和甲烷、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，但在煉焦過程中以前者為主，故為簡化計算，只考慮水與焦炭反應(yīng)消耗的熱量。</p><p>　　與焦炭反

90、應(yīng)消耗水量 </p><p>　　一般情況下，1kg水分與焦炭反應(yīng)將吸收6594kJ的熱量，則</p><p><b>　　綜上所述，</b></p><p>　?。?）廢氣帶出的熱量</p><p><b>　　公式（2-37）</b></p><p>　　式中 V——

91、噸入爐煤所需加熱煤氣量，；</p><p>　　——每加熱煤氣燃燒所產(chǎn)生的理論廢氣量，；</p><p>　　——廢氣的平均溫度，本設(shè)計?。?lt;/p><p>　　——廢氣的平均比熱，。</p><p>　　由《焦化設(shè)計參考資料》[23]附錄，查得當(dāng)空氣過剩系數(shù)時，燃燒每焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生廢氣量。</p><p>　　由圖2-

92、1查得，溫度為時，廢氣的比熱。</p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　?。?）爐體表面的散失熱量</p><p>　　大型焦?fàn)t的散熱損失約占熱量總消耗的8~12%，本設(shè)計取10%，則</p><p><b>

93、;　　，</b></p><p><b>　?。?）支出熱量總和</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　2.4.3 熱量平衡表</p><p><b>　　根據(jù)熱量平衡，得</b></p><p><b&

94、gt;　　解得</b></p><p>　　將V帶入各項求解，并將熱量平衡收入與支出的各項目計算結(jié)果匯總于表2-6中。</p><p>　　表2-6 熱量平衡表</p><p>　　2.5 焦?fàn)t的熱工效率</p><p>　　焦?fàn)t的熱工效率是指在煉焦生產(chǎn)中有效熱量占供入總熱量的百分比，可用來評定焦?fàn)t的熱量利用程度。</p

95、><p><b>　　公式（2-38）</b></p><p>　　式中，是指傳入炭化室的熱量，其數(shù)值等于供入焦?fàn)t的總熱量減去廢氣帶出的熱量和爐體散失的熱量，故</p><p>　　3 煉焦設(shè)備的選型與計算</p><p>　　現(xiàn)代焦?fàn)t已基本定型，但分類方法有多種。可以按照裝煤方式、炭化室高度、燃燒室火道結(jié)構(gòu)、煤氣入爐方式

96、及實現(xiàn)高向加熱均勻方式等分成很多類型，每一種爐型均由以上各分類組合而成。</p><p>　　“三室兩區(qū)”是焦?fàn)t的主體，即炭化室、燃燒室、蓄熱室和爐頂區(qū)、斜道區(qū)。焦?fàn)t的頂部是爐頂區(qū)，爐頂區(qū)之下是間隔排列的炭化室和燃燒室。炭化室中的煤料被隔絕空氣加熱到950~1050℃，經(jīng)一個結(jié)焦周期煉得焦炭，其間產(chǎn)生的荒煤氣由爐頂空間經(jīng)上升管、橋管、閥體等匯集于集氣管，并經(jīng)吸氣管道送至化產(chǎn)回收車間。燃燒室是空氣和煤氣混合燃燒的地

97、方，產(chǎn)生的熱量傳給炭化室中的煤料，燃燒后的廢氣則向下流經(jīng)蓄熱室，其所攜帶的熱量被蓄熱室中的格子磚儲存，用以預(yù)熱換向后吸入的空氣（貧煤氣加熱時用以預(yù)熱空氣和貧煤氣）。蓄熱室下部是小煙道，回收熱量后的廢氣由此經(jīng)交換開閉器和分煙道匯入總煙道，最終從煙囪排出。斜道區(qū)是連接蓄熱室和燃燒室的通道，在不同的換向周期分別走上升氣流和下降廢氣。</p><p>　　此外，還有裝煤車、推焦車、攔焦車、熄焦車等焦?fàn)t機械設(shè)備，供加熱煤氣

98、導(dǎo)入、荒煤氣和廢氣導(dǎo)出的煤氣設(shè)備，保持爐體堅固、嚴(yán)密的護爐鐵件設(shè)備等，以保證焦?fàn)t的連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)。</p><p>　　3.1 焦?fàn)t爐型的選擇</p><p>　?。?）燃燒室火道結(jié)構(gòu)</p><p>　　燃燒室是加熱系統(tǒng)的主要部分，根據(jù)其火道組合方式，大致分為兩分式、雙聯(lián)式、和過頂式三種。</p><p><b>　　1）兩分式

99、火道</b></p><p>　　此種結(jié)構(gòu)是將每一燃燒室內(nèi)的全部火道分作兩半，一半火道走上升氣流，另一半走下降廢氣，換向后氣流反向流動。這種火道結(jié)構(gòu)簡單，但需在頂部設(shè)置水平集合煙道，故燃燒室長向氣流壓差大，煤料受熱不均。</p><p><b>　　2）過頂式火道</b></p><p>　　此種結(jié)構(gòu)是將兩個燃燒室劃為一組，以過頂煙

100、道相連，一個燃燒室全部走上升氣流，另一個全部走下降廢氣，換向后氣流反向流動。每個燃燒室的火道沿長向分成若干組，每組以短的水平集合煙道相連，氣流較為均勻，缺點是爐頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、溫度較高。</p><p><b>　　3）雙聯(lián)式火道</b></p><p>　　此種結(jié)構(gòu)中，每個燃燒室設(shè)有偶數(shù)個立火道，每兩個火道為一組，一個走上升氣流，另一個則走下降廢氣，換向后氣流反向流動。

101、這種燃燒室沒有水平集合煙道，具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和氣體嚴(yán)密性，而且沿整個燃燒室長向氣流阻力小，分配較為均勻，故炭化室內(nèi)煤料受熱比較均勻。目前中國大中型焦?fàn)t廣泛采用此種火道形式。</p><p>　　本設(shè)計中，焦?fàn)t采用雙聯(lián)式火道結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　?。?）煤氣入爐方式</b></p><p>　　煤氣入爐方式可分為側(cè)入式和下噴式兩種

102、。</p><p><b>　　1）側(cè)入式</b></p><p>　　此種方式中，用來加熱的富煤氣是由機焦兩側(cè)的水平磚煤氣道引入爐內(nèi)的，缺點是無法調(diào)節(jié)進入每個立火道的煤氣量，且沿磚煤氣道長向氣流壓差大，從而導(dǎo)致煤氣分配不均，故不利于焦?fàn)t長向加熱；優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省投資。國內(nèi)小型焦?fàn)t多選用此種方式。</p><p><b>　　2）

103、下噴式</b></p><p>　　此種方式中，加熱用的富煤氣是由爐體下部通過下噴管垂直進入爐內(nèi)的，可以分別調(diào)節(jié)進入每個立火道的煤氣量，故調(diào)節(jié)方便、準(zhǔn)確，有利于焦?fàn)t加熱均勻，但煤氣管道較為復(fù)雜，并需要設(shè)置地下室，投資相應(yīng)加大。</p><p>　　本設(shè)計中，煤氣的入爐方式采用下噴式。</p><p>　?。?）高向加熱均勻方式</p>&l

104、t;p>　　煤氣在火道中燃燒時，因火焰短而造成高度方向溫差大，導(dǎo)致炭化室上部焦炭不熟、下部焦炭過火，影響產(chǎn)品質(zhì)量。為實現(xiàn)高向加熱均勻，主要有以下四種解決方法。</p><p><b>　　1）高低燈頭</b></p><p>　　雙聯(lián)火道中，單雙號火道采用高、低燈頭交錯排列的方式，使火焰在不同高度進行燃燒，以促進加熱均勻。但此種方法成效并不顯著。又因高燈頭離燃燒

105、室底部有一段距離，故自斜道來的空氣容易燒掉底部磚縫中的石墨，造成串漏。</p><p><b>　　2）分段燃燒</b></p><p>　　將空氣和煤氣沿火道墻上的通道，分上、中、下三段通入火道中進行燃燒。此種方法雖然可以使高向加熱均勻，但爐墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣流量調(diào)節(jié)困難，加熱系統(tǒng)阻力大。</p><p>　　3）隨炭化室高度改變爐墻厚度<

106、/p><p>　　即底部爐墻加厚，上部爐墻逐漸減薄，以利于加熱均勻。但由于爐墻加厚使得傳熱阻力增大，結(jié)焦時間延長，因此這一方法現(xiàn)已不用。</p><p><b>　　4）廢氣循環(huán)</b></p><p>　　雙聯(lián)火道焦?fàn)t在火道之間的隔墻底部開循環(huán)孔，依靠氣流上升時的噴射力以及上升、下降兩種氣流因溫差造成的熱浮力，將下降氣流中的部分廢氣經(jīng)循環(huán)孔抽入上

107、升氣流，從而降低煤氣中可燃組分濃度，使燃燒速率減慢，火焰拉長。這是使高向加熱均勻最簡單有效的方法，現(xiàn)被廣泛采用。</p><p>　　本設(shè)計中，焦?fàn)t采用廢氣循環(huán)措施。</p><p>　　3.2 炭化室尺寸的選擇與計算</p><p>　　炭化室是接受煤料、并對煤料進行隔絕空氣干餾的爐室，其工藝尺寸直接決定著焦?fàn)t的生產(chǎn)能力。近年來，炭化室不斷向著大型化發(fā)展，但大型

108、化的同時，又不免受到技術(shù)、設(shè)備等多方面因素的限制，因此其尺寸的選擇應(yīng)充分考慮這些因素，做到經(jīng)濟化、合理化。</p><p><b>　?。?）炭化室高度</b></p><p>　　按照2004年我國發(fā)布的《當(dāng)前部分行業(yè)制止低水平重復(fù)建設(shè)目錄》中的規(guī)定，炭化室高度低于4.3m的焦?fàn)t已被列入禁止范圍，建設(shè)炭化室高度5.5m的搗固焦?fàn)t，是當(dāng)前搗固煉焦行業(yè)的主要發(fā)展目標(biāo)，結(jié)

109、合焦化行業(yè)現(xiàn)況，我國的焦?fàn)t發(fā)展方向可大致歸結(jié)為：4.3m搗固焦?fàn)t在未來幾年內(nèi)仍會是多數(shù)中小型焦化企業(yè)樂于選擇的爐型；5.5m搗固焦?fàn)t則是多數(shù)大型焦化企業(yè)的首選爐型；而對6m以上的搗固焦?fàn)t而言，因我國多數(shù)焦化企業(yè)生產(chǎn)管理水平落后、維修力量薄弱、建設(shè)資金匱乏等多種原因，在短期內(nèi)市場不太看好，只能作為儲備技術(shù)[15]。</p><p>　　本設(shè)計中，采用炭化室高5.5m的HXDK55—08F型搗固焦?fàn)t，具有技術(shù)成熟、工

110、藝先進的特點。</p><p>　　炭化室高度減去爐頂空間高度，稱為有效高度。爐頂空間作為荒煤氣的流動通道，一般大型焦?fàn)t為300mm，中小型焦?fàn)t為150~200mm。在本設(shè)計中，焦?fàn)t爐頂空間高度250mm，則有效高度</p><p><b>　?。?）炭化室寬度</b></p><p>　　炭化室寬度對焦?fàn)t生產(chǎn)能力和焦炭質(zhì)量都有影響。</

111、p><p>　　增大寬度可使裝煤量增多，但結(jié)焦速率變低，結(jié)焦時間變長；減小寬度可縮短結(jié)焦時間，但按生產(chǎn)每噸焦炭計，所需操作時間增加，污染增大。除此之外，還應(yīng)考慮煤料的結(jié)焦性能、焦炭用途等因素。煤料黏結(jié)性較強、或需生產(chǎn)塊度較大的焦炭時，一般選用寬炭化室；煤料黏結(jié)性較差，需快速煉焦，則選用較窄炭化室。綜合考慮上述因素，目前國內(nèi)大容積焦?fàn)t炭化室寬度一般為400~550mm，小型焦?fàn)t炭化室寬度350mm左右。因本設(shè)計為年產(chǎn)1

112、10萬噸冶金焦的大型焦?fàn)t，故擬定炭化室平均寬度為554mm。因搗固焦?fàn)t側(cè)裝，搗固煤餅與兩側(cè)爐墻各留有25mm逢隙，所以有效寬度為</p><p>　　為保證順利推焦，炭化室的水平呈梯形，焦側(cè)寬于機側(cè)，此差值稱為錐度，一般為20~70mm。搗固焦?fàn)t因煤餅與爐墻兩側(cè)留有縫隙，所以錐度較小。</p><p>　　在本設(shè)計中，焦?fàn)t錐度采用20mm，則機側(cè)寬度為544mm，焦側(cè)寬度為564mm。&l

113、t;/p><p><b>　?。?）炭化室長度</b></p><p>　　炭化室長度受長向加熱均勻性限制，也受推焦阻力和推焦桿熱態(tài)強度的限制。結(jié)合焦?fàn)t生產(chǎn)能力，國內(nèi)大型焦?fàn)t炭化室長度一般為14~16米，本設(shè)計中，焦?fàn)t炭化室長度為15980mm。</p><p>　　炭化室長度減去機焦側(cè)爐門磚深入炭化室內(nèi)部的距離，為有效長度。擬定深入距離為380m

114、m，則有效長度</p><p>　　綜上所述，本設(shè)計中，焦?fàn)t的有效容積：</p><p>　?。?）炭化室孔數(shù)的確定</p><p>　　干全焦年產(chǎn)量計算公式（按330天計）如下：</p><p>　　式中 ——干全焦的年產(chǎn)量，110萬噸/年；</p><p>　　2n——炭化室孔數(shù)（2座焦?fàn)t一組），孔；</p

115、><p>　　V——炭化室有效容積，40.27m3；</p><p>　　——干煤堆比重，本設(shè)計取1.03 t/m3；</p><p>　　——焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時間，本設(shè)計=25h；</p><p>　　K——全焦率，根據(jù)熱量衡算，入爐煤干燥基全焦率=76.21%。</p><p><b>　　故</b>&l

116、t;/p><p>　　解得 n=54.92孔</p><p>　　n取整為55孔，則干全焦年產(chǎn)量</p><p><b>　　年消耗干煤量</b></p><p>　　3.3 燃燒室尺寸的確定</p><p>　　焦?fàn)t的燃燒室是煤氣與空氣混合燃燒的地方，所產(chǎn)生的熱量傳給爐墻，對炭化室中的煤料進行間

117、接加熱。燃燒室與炭化室交錯排列，其數(shù)量比炭化室多一個，故在本設(shè)計中，每座焦?fàn)t的燃燒室數(shù)量為：</p><p>　　燃燒室的長度與炭化室的長度相等，在本設(shè)計中，其值為15980mm。</p><p>　　燃燒室的錐度與炭化室的錐度相等但方向相反，以使炭化室的中心距相等，其寬度一般比炭化室略寬，以利于傳熱。在本設(shè)計中，焦?fàn)t燃燒室平均寬度為606mm，則其機側(cè)寬為616mm，焦側(cè)寬為596mm。

118、</p><p>　　一般大型焦?fàn)t每個燃燒室設(shè)有26~32個立火道，為保證焦?fàn)t長向加熱的均勻性，燃燒室設(shè)立火道32個，立火道中心距480mm，并以8號和25號立火道分別作為機焦兩側(cè)標(biāo)準(zhǔn)火道，代表機焦兩側(cè)的平均火道溫度。</p><p>　　燃燒室高度要比炭化室低，以防止炭化室頂部空間溫度過高，從而減少荒煤氣中化學(xué)產(chǎn)品的熱解損失。兩者差值稱為加熱水平高度，可按下式計算：</p>

119、<p>　　式中 h——炭化室頂部空間高度，250mm；</p><p>　　——煤料結(jié)焦后的垂直收縮量，一般為有效高度的5%~7%，本設(shè)計中取6%；</p><p>　　200——考慮到輻射傳熱，允許降低的燃燒室高度。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　故本設(shè)計中，焦?fàn)t的燃燒室高

120、度為：</p><p>　　3.4 蓄熱室尺寸的確定</p><p>　　焦?fàn)t的蓄熱室位于炭化室正下方，上部通過斜道與燃燒室相連，下部與交換開閉器相通，其作用是儲存廢氣攜帶的熱量，用來預(yù)熱入爐的空氣和貧煤氣，主要由頂部空間、格子磚、箅子磚和小煙道組成。</p><p>　　由燃燒室出來的廢氣溫度約1200℃，經(jīng)過蓄熱室中的格子磚吸收熱量后，溫度降至300℃左右；換

121、向后，空氣或貧煤氣經(jīng)過蓄熱室，吸收格子磚儲存的熱量后，溫度上升至1000℃左右。所以，蓄熱室在節(jié)約煉焦能耗方面起到了十分重要的作用。</p><p>　　焦?fàn)t煤氣不需經(jīng)蓄熱室預(yù)熱，而是直接由主墻內(nèi)的直立磚煤氣道進入立火道進行燃燒，這是因為焦?fàn)t煤氣熱值高，燃燒速率快，預(yù)熱后會使火焰變短，影響高向加熱均勻性，而且其中的某些烴類組分易受熱分解生成石墨，阻塞蓄熱室。</p><p>　　箅子磚位于

122、格子磚的下方，起到支撐格子磚的作用，同時也促進氣流沿長向的分布均勻。</p><p>　　本設(shè)計中，焦?fàn)t采用橫蓄熱室，即其縱軸與炭化室縱軸平行，數(shù)量比燃燒室多一個，比炭化室多兩個，則每座焦?fàn)t的蓄熱室數(shù)量為：</p><p>　　在本設(shè)計中，所采用的焦?fàn)t蓄熱室高為3600mm，寬為420mm。</p><p>　　3.5 焦?fàn)t的機械設(shè)備及附屬設(shè)備</p>