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焦炭的挥发分与炼焦煤料、炼焦最终温度有关。
炼焦煤挥发分高，在一定的炼焦工艺条件下，焦炭挥发分略高。
随着炼焦的最终温度升高，焦炭挥发分降低。
焦炭挥发分过高，说明焦炭没有完全完全成熟；
挥发分过低时，说明焦炭过火，焦炭裂纹增多，易碎。
硫分：
焦炭的硫分是受炼焦煤料影响的，煤中的硫全部转入焦炭，它是生铁中的主要有害杂质，当焦炭含量高时，在高炉冶炼中为了脱硫，就要多加石灰石，使铁产量降低。
磷分：
焦炭的磷分含量很少，一般焦炭含磷量约0.02％。
磷可使生铁变脆。
2、焦炭的机械性能
焦炭的机械性能。
用焦炭的抗碎强度和耐磨强度二项指标说明焦炭的机械强度。
焦炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力叫焦炭的机械强度，M25（M40）是焦炭的抗碎强度指标。
焦炭抵抗摩擦力破坏的能力，叫焦炭的耐磨强度，M10是焦炭的耐磨强度指标。
我公司焦炭分为≤10mm、10mm～25mm和≥25mm三级。
焦炭的机械性能指标数值是用米库姆转鼓试验得来的。
焦炭块度均匀系数，安是评价焦炭块度是否均匀的指标。
3、焦炭的热性质
CRI表示在高温下焦炭同CO2反应性
CSR表示焦炭反应后强度。
焦炭反应性是焦炭在1100℃与CO2的反应能力，其好坏会显著影响高炉燃料比。
反应后强度是测定反应后焦炭的Ⅰ型转鼓强度。
三、焦炭的质量指标
冶金焦（采用干熄焦工艺）可满足：
Ad≤13.5%
Std≤0.7%
机械强度：
M40≥82%
M10≤7.5%
热性能：
CRI≤26%（反应性）
CSR≥60%（反应后强度）
第二节 炼焦用煤
一、煤的工业分析
1、水分：
水分分为内水和外水，二者之和称全水，在一定温度条件下将煤干燥，失去的质量即为全水。
2、灰分：
一定量的试样在一定温度下（815±
10℃）下灼烧至恒重，以残留物质量占试样质量的百分数作为干基灰分。
3、挥发分：
挥发分主要是煤中有机质热分解的产物。
测定方法是：
称取1克的风干煤样，放入带盖的瓷坩锅内，在高温（900±
10℃）隔绝空气下，加热7分钟，煤受热分解，以气体状态析出的部分即为挥发分与内水之和。
4、固定碳：
FC（%）=100-（Vf+Wf+Af）
Vf－试样分析基挥发分％。
Af－试样分析基灰分％。
Wf－试样分析基水分％。
二、煤的粘结性与结焦性
1、烟煤的热解过程
将烟煤隔绝空气进行加热，随温度升高，烟煤发生错综复杂的变化，大体经历以下几个阶段：
干燥和预热（常温－200℃）水分蒸发吸附在烟的气孔和表面上的CO2和CH4等气体逐渐析出。
开始分解（200－350℃），此阶段的分解产物主是化合H2O、CO2、CO、CH4等气体及少量焦油蒸汽。
生成胶质体（350－450℃），煤进一步分解，生成气态、液态和固态产物。
由于气体不能立即析出，形成气、液、固三相共存体塑性体，煤开始软化，塑性体有一定粘度，其中气体产物不能自由析出，因此会出现膨胀现象。
塑性体固化与半焦形成（450－650℃），塑性体中的液态产物逐渐分解呈气态析出，与塑性体中固态产物相互凝聚、固化生成半焦。
固化温度与软化温度之差，称为塑性体的温度间隔。
它愈宽、时间越长，说明热稳定性越好，塑性体中气、液、固三相之间的作用愈充分，半焦内的结合情况越好。
半焦收缩（550－650℃），半焦继续析出气体，半焦出现裂纹，析出的气体主要是H2↑和CH4↑。
生成焦炭（650－900℃），半焦继续析出气体，裂纹逐渐扩大、加深、延长，析出的气体主要是H2↑。
2、煤的粘结性
煤的粘结性就是烟煤在干馏时粘结其本身或外加惰性物的能力。
粘结性是评价炼焦用煤的主要指标，煤的粘结性是煤结焦的必要条件，以肥煤的粘结性最好。
3、煤的结焦性
是指在一定条件下，煤形成具有一定块度和强度的焦炭的能力。
结焦性是评价炼焦煤的主要指标。
三、煤的结焦特性
1、气煤（QM），挥发分较高，粘结性低，炼焦时焦饼收缩大，气煤配比多时，焦炭块小，强度低，适当配比可使推焦容易，化产收率提高。
2、肥煤（FM），粘结性很高，单独炼焦时容易出现“蜂窝焦”，焦炭的抗碎强度较好，但耐磨性差。
配煤中有肥煤时，可以适当配入粘结性差的煤。
3、焦煤（JM），能单独成焦的最好的炼焦煤，焦炭块度大，裂纹少、耐磨性好，在配煤中起到提高焦炭强度的作用。
4、瘦煤（SM），粘结性不好，配入适当的瘦煤，可以降低半焦收缩，焦炭块度较大，但配入过多时，使配煤的粘结性过低，焦炭的耐磨性下降，焦炭质量不好。
5、1/3焦煤（1/3JM），它是介于焦煤、气煤、肥煤之间的煤，单独可以成焦，是配煤的骨架煤之一。
6、气肥煤（QFM），是挥发分和粘结性都较高的特殊的煤种，可以单独成焦，焦炭强度低于肥煤，煤气发生量大，化产回收率高。
第二章捣固炼焦
第一节 捣固炼焦技术
捣固炼焦是利用弱粘结性煤炼焦的最有效加工方法。
与煤预热、配型煤炼焦技术相比，捣固炼焦技术的综合效果最好。
1、捣固炼焦的基本原理
一般采用高挥发分弱粘结性或中等粘结性煤作为炼焦的主要配煤组分。
将煤粉碎至一定细度后，用机械捣固成煤饼，送进焦炉炭化室内炼焦。
2、捣固炼焦的工艺流程
气煤瘦化剂
↓↓
洗精煤焦煤→选择性粉碎→配煤→洗粉碎→煤塔→捣固成型→焦炉
↑↑
瘦煤调湿
3、捣固炼焦的技术要求和效果
1）煤质要求：
捣固炼焦采用高挥发分弱粘结性煤或中等粘结性煤为配煤的主要组分，要求挥发分在30%左右，粘结性指标y值11-14mm。
如用60%-70%的高挥发分气煤或1/3焦煤，配以适量的焦、瘦煤，则其捣固炼焦的效果更好。
2）煤料粉碎：
为了确保捣固煤饼的稳定性，捣固煤料的粉碎度应保持在粒度≤3mm的占90%-93%，其中粒度∠0.5mm的应在40%-50%之间。
3）煤料水分：
捣固煤料的水分是煤粒之间的粘结剂，水分少于8%时，煤饼松散，不能粘结在一起；
水分过大时，煤饼容易塌落，合适的水分一贯在8%-11%，最好控制在9%-10%。
因此，在配煤之前，对煤料的水分要严格控制。
4）煤料的捣固：
煤料在煤箱内用捣固锤捣成煤饼。
煤饼的尺寸应与焦炉炭化室尺寸相当，其长度应较炭化室有效长度小250mm左右，高度应较炭化室高度低200-300mm，宽度应较炭化室宽度窄40-60mm。
5）捣固设备：
它包含料仓、给料机、捣固机和捣固煤箱。
料仓、给料机和捣固机组合成一个固定的地面捣固站，捣固煤箱与推焦机组合成装煤推焦机（成为移动机械）。
6）捣固炼焦效果：
装炉煤料捣固成煤饼后装炉，其体积目睹可以提高到950-1150kg/m3，重量增加27%。
炼出的焦炭比顶装焦炉生产的焦炭M40提高1%-6%，M10降低2%-4%，反应后强度（CSR）提高1%-6%。
在相同焦炭质量下，可多用20%－25%的高挥发分弱粘结性煤，可使入炉煤料中高挥发分弱粘结性煤的配入量高达70%-80%。
第二节捣固炼焦机械
1、捣固机
捣固机是将煤槽中的煤粉捣实并最终形成煤饼的机械。
有可移动式的车式捣固机和固定位置连续成排捣固机两种。
可移动式的捣固机上有总行传动机构，连续捣固机的捣固锤头多，沿煤饼排开。
在加煤时，锤头不必来回移动或在小距离内移动，实现连续捣固，煤塔给料器采用自动控制均匀薄层连续给料。
2、装煤推焦机
捣固焦炉的装煤推焦车完成的功能除了有顶装焦炉推焦机的摘门、推焦外，增加了推送煤饼的操作，取消平煤操作。
相应的车辆上增加了捣煤饼用的煤槽及往炉内送煤饼的托煤板等机构，取消了平煤机构。
通常装煤箱的一侧是固定壁，另一侧是活动壁，装煤饼前活动壁张开，行程约20mm。
煤箱前部有一可张开的前臂板，装煤饼时打开，煤饼由此推出。
煤饼箱后部有一顶板，装煤时与托煤板一起运动，装完煤抽托煤板时由煤箱侧壁锁紧机构夹住，顶住煤饼，抽完托煤板后，夹紧机构放开，由卷扬机构拉回。
煤饼箱下有托煤板，有一链式传动机构带动，在装煤时托着煤饼一起进入炭化室，装完煤后抽出。
3、消烟车
消烟车的作用是将在推送煤饼过程中产生的大量荒煤气抽出燃烧，废气经洗涤处理后外排。
消烟车通常有燃烧室、洗涤器、脱水器、风机、供水槽、排水槽及车体的钢结构与走行机构等组成。
复习思考题
1、捣固炼焦的基本原理？
答：
2、捣固炼焦的技术要求？
1）煤质要求捣固炼焦采用高挥发分弱粘结性煤或中等粘结性煤为配煤的主要组分，要求挥发分在30%左右，粘结性指标y值11-14mm。
2）煤料粉碎为了确保捣固煤饼的稳定性，捣固煤料的粉碎度应保持在粒度≤3mm的占90%－93%，其中粒度∠0.5mm的应在40%-50%之间。
3）煤料水分捣固煤料的水分是煤粒之间的粘结剂，水分少于8%时，煤饼松散，不能粘结在一起；
水分过大时，煤饼容易塌落，合适的水分应在8%-11%，最好控制在9%-10%。
4）煤料的捣固煤料在煤箱内用捣固锤捣成煤饼。
煤饼的尺寸应与焦炉炭化室尺寸相当，其长度应较炭化室有效长度小250mm左右，高度应较炭化室高度低200-300mm，宽度应较炭化室宽度窄40--60mm。
第三章焦炉概述
第一节我公司炉型及焦炉炉体结构
一、焦炉炉型：
双联、底喷、侧入、废气循环、复热式
2×
65孔5.5m复热式捣固焦炉，年产干全焦130万t，备煤、筛焦、煤气净化及公辅设施等车间（工段）生产能力按130万t/a焦炭配套设计。
二、焦炉的结构尺寸
焦炉主要尺寸及技术指标表
序号
名称
单位
数量
1
炭化室全长
mm
15980
2
炭化室有效长
15220
3
炭化室全高
5550
4
炭化室有效高
5300
5
炭化室平均宽
554
6
炭化室锥度
20
7
炭化室中心距
1350
8
炭化室有效容积
m
44.7
9
燃烧室立火道中心距
480
10
燃烧室立火道个数
个
32
11
加热水平
806
产品产量表
指标名称
指标
备注
焦炭（干基）
t/a
1340189
其中：
≥25mm
1246268
10-25mm
33543
<
10mm
60378
沉淀池粉焦
1536
焦炉煤气
103m3/a
616469.25
外供
用焦炉煤气加热时
356621.37
用高炉煤气加热时
526416.45
硫铵
18131
焦油
61647
粗苯
17769
硫磺
3194
我公司焦炉的特点：
①焦饼长向和高向加热均匀，加热水平适当，以减轻化学产品的裂解损失。
②劳动生产率和设备利用率高。
③加热系统阻力小，热工效率高，能耗低。
④炉体坚固、严密、衰老慢、炉龄长。
⑤劳动条件好，调节控制方便，环境污染少。
第二节护炉设备
一、护炉设备的作用
护炉设备的主要作用是利用可调节的弹簧的势能，连续地向砌体施加足够的、分布均匀合理的保护性压力，使砌体在自身膨胀和外力作用下仍能保持完整、严密，从而保证焦炉的正常生产。
1、炉体纵向膨胀及护炉设备的作用
炉体纵向膨胀靠设在斜道区和炉顶区的膨胀缝吸收，正常情况下，抵抗墙只产生有限的向外倾斜，砌体在纵向膨胀时对两端抵抗墙产生向外的推力。
与此同时，抵抗墙和纵拉条的合结构给砌体以保护性压力。
纵拉条失效是抵抗墙向外倾斜的主要原因，这不仅不利于炉体的严密性，而且使炭化室墙呈扇形向外倾斜。
2、炉体横向膨胀及护炉设备的作用
炉体横向（即燃烧室长向）膨胀不设膨胀缝，烘炉期间，随炉温升高炉体横向逐渐伸长。
投产后4.2年内，由于二氧化硅继续向鳞石英转化，炉体继续伸长，以后逐渐稳定。
正常情况下，年伸长量在5mm以下。
要求护炉设备加给砌体的高向保护性压力，应同各部位的膨胀量相适应。
3、护炉设备的其它作用
在结焦过程中煤料膨胀以及推焦时焦饼压缩所产生的侧压力，使燃烧室整体受弯曲应力，在伸长的一侧产生拉应力。
炉墙内从炭化室侧到燃烧室侧的温差，也使炭化室墙产生拉应力。
因此护炉设备的作用也在于用保护性压力来抵消这些拉应力。
此外，开关炉门时炉体受到强大的冲力。
摧焦时焦饼被压缩后产生的静弯摩擦力等，都需要护炉设备将砌体箍紧，才能具有足够的结构强度。
另外，炉柱还是机焦侧操作台和集气管等设备的支架。
二、保护板和炉门框
保护板与炉门框的主要作用是将保护性压力均匀合理地分布在砌体上，同时保证炉头砌体、保护板、炉门框和炉门刀边之间的密封。
因此，要求其紧靠炉头且弯曲度不能过大。
炉门框是固定炉门的，为此要求炉门框有一定的强度和刚度，加工面应光滑平直，以使与炉门刀边严密接触，密封炉门。
炉门框安装时，应垂直对正，四周均匀填好密封材料，并使其压紧。
炉门框周边的筋可以减少炉门冒出的烟火直接接触炉柱，起保护炉柱的作用，故不能过矮。
生产中，炉门框的刀封面应保持清洁，炉门刀边才能与其严密接触，避免冒烟冒火。
三、炉柱、拉条和弹簧
1、炉柱的作用
炉柱是用工字钢（或槽钢）焊接而成的，也可由特制的方型的空心钢制成，安装在机、焦侧炉头保护板的外面，由上下横拉条将机、焦两侧的炉柱拉紧。
上部横拉条的机侧和下部横拉条的机焦两侧均装有大弹簧。
焦侧的上部横拉条因受焦并推出时烧烤，故不设弹簧。
炉柱内沿高向装有若干小弹簧。
炉柱是护炉设备的最主要的部件。
炉柱的作用就是将弹簧的压力传给炉体，只要这个压力使砖的裂缝和砖缝始终处于压缩状态，就可以控制炉体伸长，使炉体完整严密。
炉柱还起着架设机、焦侧操作台、支撑集气管的作用。
生产上一般采用三线法测量炉柱的曲度。
三线法是在焦炉两端抵抗墙，分别在炉门上下横铁和篦子砖的标高处，设置上中下三个测线架沿焦炉炉组方向安装三条直径为1～1.5mm的用松紧器拉紧的细丝，三条线应在同一垂直平面上，不使碰触任何物体，然后测出从炉柱到钢丝的水平距离，其计算公式为：
W＝（a-b）+（c-d）h/H
W---炉柱曲度
a---上线到炉柱的距离
b---中线到炉柱的距离
c---下线到炉柱的距离
h---上线到中线的距离
H---上线到下线的距离
炉柱曲度的测量周期规定：
每月测量一次，炉柱每年刷油保养一次。
在测量时，注意视线垂直于钢板尺，钢板尺应水平放置，尺上的刻度线应平行于钢丝线，读出钢丝到各测定点的距离，并作好记录。
测量数据必须与上次的测量数据相比较，超过允许公差时，应及时找出原因，并加以处理。
炉柱曲度正常不超过25mm，调节时应结合弹簧压力，炉柱与保护板间隙的情况综合考虑。
曲度最大不能超过50mm。
在确定炉柱曲度时，应注意到由公式法或图表法得出的曲度应减去炉柱自由状态下的曲度，才是由于炉体膨胀使炉柱产生的实际曲度。
2、拉条
焦炉用的拉条分为横拉条和纵拉条两种。
横拉条系用∮50mm的圆钢制成，沿燃烧室长向安装在炉顶和炉底。
上部拉条放在炉顶的砖槽沟内，下部拉条埋设在机、焦侧的炉基平台里。
拉条的材质一般为低碳钢。
它在250~350℃时强度极限最大，延伸率最低，随温度的升高，强度显著下降，延伸率增大。
上升管孔，装煤孔等温度较高处拉条直径往往变细，上升管附近除温度较高外，还有氨水的腐蚀，故拉条变细更快。
拉条变细可由大弹簧的负荷经常变小来发现。
纵拉条是由扁钢制成，设于炉顶。
其作用是沿炉组长向拉紧两端抵抗墙，以控制焦炉的纵向膨胀。
纵拉条两端穿在抵抗墙内，并设有弹簧组，保持一定的负荷。
纵拉条对炉组，特别是对保持端部燃烧室的完好十分重要。
3、弹簧
分大小弹簧两种。
由大小弹簧组成弹簧组，安装在焦炉机、焦侧炉柱的上下横拉条上。
炉柱的高向不同部位还装有几组小弹簧。
弹簧能反映出炉柱对炉体施加的压力，使炉柱靠紧保护板，又能控制炉柱所受的作用力，以免炉柱受力过大。
炉柱上下弹簧组所受的压力，指示出炉体所受的总负荷。
小弹簧所受的压力只能指示出各点负荷的分布情况。
弹簧在最大负荷范围内，负荷与压缩量成正比。
烘炉和生产过程中，弹簧的负荷必须经常检查和调节。
生产中弹簧的测量周期一般为每月测量一次，按选好的测量点，进行大小弹簧压缩量的测定，并作好准确记录。
测量结束，根据测量数值按弹簧的压力，确定弹簧的负荷值，并填好记录表。
弹簧压力超过规定值时，根据炉柱曲度，炉柱与保护板间隙的情况，综合考虑调节。
应经常检查各弹簧的工作状态。
各弹簧、拉条丝扣的清扫、加油每季一次，使弹簧压紧炉柱，发现弹簧有压靠或断裂时，及时更换，但必须采取有效措施，防止炉柱外移。
弹簧在安装前必须进行测试，测出各弹簧的压缩量与负荷的关系，然后编组登记，分部位分组安装。
各组弹簧的测试数据应作为原始资料保存，以备检查对照。
上部大小弹簧组在长期的生产使用中易发生弹性疲劳现象，明火烧烤会加速疲劳。
一经发现失效弹簧应及时处理。
大小弹簧组加保护罩可以延长使用寿命。
四、炉门
焦炉的炉门采用铁对铁自封式，即刀边炉门，炉门的严密对防止冒烟冒火和炉框、炉柱变形、失效有密切关系。
因此，通常不属于护炉设备的炉门实际上是很重要的护炉设备。
炉门的外壳由生铁铸成，外壳上设有提钩，刀边支架和顶丝装置，还附有安挂炉门的横铁.和螺栓，炉门上的横铁卡在炉门框的挂钩上，炉门安放在炉门框中间。
安炉门时，拧紧横铁螺栓。
摘门时，先放松螺拴，转动横铁脱离挂钩，就可取下炉门。
炉门内侧没有砖槽，槽内砌粘土砖衬砖，衬砖太薄时，炉头保温不好，散热量大，增加边火道的热负荷，易使炉头温度降低，出现炉头生焦，降低焦炭质量。
炉门刀边是否完好，与防止冒烟冒火关系很大。
为此，当炉门摘下后，要立刻清扫刀边、炉门框和炉门衬砖上的焦油渣及焦粉等残留物质。
否则残余物越积越厚，炉门刀边将逐渐失去自封作用，造成冒烟冒火。
炉门由于摘挂频繁，且与大气接触，温度变化剧烈，所以炉门刀边和衬砖易损坏。
为此，焦炉都设有炉门修理站，按计划循环进行炉门修理工作。
敲打刀边炉门刀边用扁钢制成，靠螺栓固定。
调节时，将螺冒松开，敲打固定卡子，使刀边紧靠炉门框。
国外推荐一种带凸轮卡子的刀边，它是用一块带凸轮的卡子卡住刀边，凸轮顶住刀边，当外力加于刀边上时，同刀边接触的凸轮半径将随螺栓转动而增大，从而防止刀边后退。
第三节煤气设备
炼焦炉的煤气设备包括：
荒煤气导出设备和加热煤气设备两大系统。
加热煤气设备中又包括有定期换向用的交换设备。
一、荒煤气导出设备
荒煤气导出设备包括有上升管、桥管、水封阀、集气管、吸气管和它们的附属设备。
1、上升管和桥管
上升管直接与炭化室相连，由钢板焊接成或铸造而成，内部衬以耐火砖。
桥管为铸铁弯管，桥管上设有氨水喷嘴和蒸汽管。
水封阀靠水封翻板及其上的喷洒氨水形成水封，切断上升管与集气管的连接。
翻板打开时，上升管与集气管联通。
由炭化室进入上升管的温度达700－800℃左右的荒煤气，经桥管处连续不断地喷洒氨水（氨水温度约75℃），由于氨水蒸发需大量吸热，煤气温度迅速下降至80～100℃，并使大部分（约70％）焦油冷凝下来。
若用冷氨水喷洒，氨水蒸发量降低，煤气冷却效果反而不好，并使焦油粘度增加，容易造成集气管堵塞。
为保证氨水的正常喷洒，循环氨水必须不含焦油，氨水压力应稳定，并经常检查喷洒氨水的导管及喷嘴，发现堵塞及时清扫，如循环氨水因故中断，荒煤气不能有效冷却而使集气管温度升高；
若温度超过200℃或在较高温度下突然供给大量氨水，集气管因受热膨胀和剧冷收缩而变形，严重时会损坏集气管。
为此，当短期停氨水时，应迅速关闭各处氨水喷头，荒煤气放散；
当长时间停氨水时，应关闭氨水总开闭器，接通蒸汽或工业水，工业水如果不足，可仅供给处于结焦初期炭化室的上升管喷嘴及与集气管切断的上升管以形成水封。
事故期应控制集气管温度不超过200℃，并防止突然冷却。
当恢复氨水供
应时，应首先关闭工业水，然后逐步打开氨水喷洒，使集气管温度逐步降至正常。
氨水冷却煤气的效果与其雾化程度有关，雾化程度好，则冷却效果好。
通常使用的涡旋式空心喷嘴，虽然边部的喷射较大，有利于桥管的冲刷，但喷水量大时，雾化不好，冷却效果差。
用涡旋式实心喷嘴或一线式螺旋喷嘴，均较现用的涡旋空心式喷嘴为佳。
上升管内结石墨及预防措施上升管内壁结石墨并迅速增厚，堵塞荒煤气的导出通道，使炭化室内压力增加导致炉门冒烟冒火。
清除石墨采用多种机械清扫装置或用压缩空气吹扫。
2、集气管和吸气管
集气管是用钢板焊接而成的圆型或槽型的管子，沿整个炉组长向置于炉柱的托架上，以汇集各炭化室来的荒煤气。
集气管上部每隔一个炭化室设有带盖的清扫孔，以清扫沉积于底部的焦油和焦油渣。
通常上部还设有氨水喷嘴，以进一步冷却煤气。
集气管通过“N”型管、焦油盒与吸气管相连。
集气管中的氨水、焦油和焦油渣等靠集气管的坡度及液体的位差流走。
故集气管可以
水平安装（靠位
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