焦炉热平衡系统的设计.docx

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焦炉热平衡系统的设计

焦炉热平衡系统的设计

摘　要

焦炉是炼制焦炭的窑炉，是炼焦主要的热工设备，焦炉主要生产的是冶金焦。

焦炉采用煤气进行加热，消耗煤气量约占炼焦厂总能消耗的70%左右。

为了节约能源和降低能耗，对焦炉进行热平衡测试有着重要的意义。

焦炉热平衡又称能平衡或能量平衡，它仅分析热量在数量上的平衡。

热平衡的方法又俗称“热诊断”。

焦炉热平衡是根据能量守恒定律对进入焦炉的物料和产出的炼焦产品进行的热量衡算。

焦炉热平衡足在焦炉物料平衡和燃烧计算的基础上进行的。

物料平衡是对炼焦过程中焦炉系统的进料量和出料量进行的衡算。

煤料经焦炉炭化室内结焦过程得到焦炭、焦炉煤气和化学产品等物料，焦炉物料平衡就是对这些物料的量进行测定，列出进出料淸单，根据物质不灭定律进行衡算，求得炼焦产品的产率和损失率，为焦炉热平衡计算提供依据。

通过热平衡计算，可具体了解焦炉热量的转移、分配、利用和损失情况，获得焦炉热功效率和炼焦耗热量数据，明确节能途径和方向，为评定焦炉炉型和焦炉热工状况提供依据。

关键词：

焦炉，焦炉热平衡，物料衡算，焦炉热工效率，炼焦耗热量

Abstract

Cokeovenfurnacerefiningcoke,cokethermalequipmentisthemain,mainlytheproductionofmetallurgicalcokeoven.Cokeovengasheating,gasconsumptionvolumeaccountsforabout70%totalconsumptionofcokingplant.Inordertosaveenergyandreduceenergyconsumption,heatbalancetestingofthecokeovenhasimportantsignificance.

Heatbalanceofcokeovenisalsoknownasenergybalanceorenergybalance,itisonlyinthenumberofheatbalance.Methodofheatbalanceandcommonlyknownas"thermaldiagnosis".Heatbalanceofcokeovenisaheatbalanceaccordingtothelawofconservationofenergyintothecokeovencokingproductsofthematerialandtheoutputis.Basedontheheatbalanceofcokeovencokeovenandcombustionfootmaterialbalancecalculation.Materialbalanceisthecokeovensysteminthecokingprocessoffeedanddischargeamountofbalance.Coalcokingprocesscokeovencarbonizationchamberisobtainedbycoke,cokeovengasandchemicalproductsandothermaterials,determinationofmaterialbalanceofcokeovenistothosethequantityofmaterial,feedingwiththesinglelist,accordingtothelawofconservationofmattertobalance,thecokeyieldandlossrate,andprovidethebasisforthecalculationofheatbalanceofcokeoven.Throughthecalculationofheatbalance,wecanknowthecokeovenheattransfer,distribution,utilizationandlossesfromcokeoven,thermalefficiencyandheatconsumptionincokingdata,aclearenergy-savingwayandthedirection,providethebasisfortheassessmentofcokeovenandtheovenheatcondition

Keywords:

Cokeoven,Heatbalanceofcokeovencokeoven,Materialbalance,Thermalefficiency,Heatconsumptionincoking

关键词：

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目录

目录

第1章【焦炉整体构造】1

1.1【现代焦炉的结构】1

1.1.1【JN型焦炉】1

1.2【焦炉炉型的分类】1

第2章【炼焦炉的机械与设备】2

2.1【护炉铁件】2

2.1.1【护炉铁件的作用】2

2.2【焦炉加热设备】2

第3章【焦炉热平衡测试相关理论】3

3.1【焦炉物料平衡和热平衡分析】3

3.1.1【物料平衡分析】3

3.1.2【热量平衡分析】3

第4章【键入一级标题】错误！

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4.1【键入二级标题】错误！

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4.1.1【键入三级标题】错误！

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4.2【键入二级标题】错误！

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第5章结论4

参考文献5

致谢6

第1章【焦炉整体构造】

1.1【现代焦炉的结构】

现代焦炉虽有多种炉型，但都有共同的基本要求：

1）焦并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。

现代焦炉主要由炉顶区、炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、烟道区（小烟道、分烟道、总烟道）、烟囪、基础平台和抵抗墙等部分组成，蓄热室以下为烟道与基础。

炭化室与燃烧室相间布置，蓄热室位于其下方，内放格子砖以回收废热，斜道区位于蓄热室顶和燃烧室底之间，通过斜道使蓄热室与燃烧室相通，炭化室与燃烧室之上为炉顶，整座焦炉砌在坚固平整的钢筋混凝土基础上，烟道一端通过废气开闭器与蓄热室连接，另一端与烟囱连接口根据炉型不同，烟道设在基础内或基础两侧。

1.1.1【JN型焦炉】

1.1炭化室

炭化室是煤隔绝空气干馏的地方，是由两侧炉墙、炉顶、炉底和两侧炉门合围起来的。

炭化室的有效容积是装煤炼焦的有效空间部分;它等于炭化室有效长度、平均宽度及有效高度的乘积。

炭化室的容积、宽度与孔数对焦炉生产能力、单位产品的投资及机械设备的利用率等均有重大影响。

炭化室顶部还设有1个或2个上升管口，通过上升管、桥管与集气管相连。

炭化室锥度：

为了推焦顺利，焦侧宽度大于机侧宽度，两侧宽度之差叫做炭化室锥度。

炭化室锥度随炭化室的长度不同而变化，炭化室越长，锥度越大。

在长度不变的情况下，其锥度越大越有利于推焦。

生产几十年的炉室，由于其墙面产生不同程度的变形，此时锥度大就比锥度小利于推焦，从而可以延长炉体寿命。

1.2燃烧室

双联式燃烧室每相邻火道连成一对，一个是上升气流，另一个是下降气流。

双联火道结构具有加热均匀、气流阻力小、砌体强度高等优点，但异向气流接触面较多，结构较复杂，砖形多，我国大型焦炉均采用这种结构。

每个燃烧室有28个或32个立火道。

相邻两个为一对，组成双联火道结构。

每对火道隔墙上部有跨越孔，下部除炉头一对火道外都有废气循环孔。

砖煤气道顶部灯头砖稍高于废气循环孔的位置，使焦炉煤气火焰拉长，以改善焦炉高向加热均匀性和减少废气氮氧化物含量，还可防止产生短路。

图1.2JN型焦炉斜道区结构图

1.3斜道区

燃烧室与蓄热室相连接的通道称为斜道。

斜道区位于炭化室及燃烧室下面、蓄热室上面，是焦炉加热系统的一个重要部位，进人燃烧室的焦炉煤气、空气及排出的废气均通过斜道，斜道区是连接蓄热室和燃烧室的通道区。

由于通道多、压力差大，因此斜道区是焦炉中结构最复杂，异形砖最多，在严密性、尺寸精确性等方而要求最严格的部位。

斜道出口处设有火焰调节砖及牛舌砖，更换不同厚度和高度的火焰调节砖，可以调节煤气和空气接触点的位置，以调节火焰高度。

移动或更换不同厚度的牛舌砖可以调节进人火道空气。

1.4蓄热室

蓄热室位子斜道下部，通过斜道与燃烧室相通，是废气与空气进行热交换的部位。

蓄热室预热煤气与空气时的气流称为上升气流，废气称为下降气流。

在蓄热室里装有格子砖，当由立火道下降的炽热废气经过蓄热室时，其热量大部分被格子砖吸收，每隔一定时间进行换向，上升气流为冷空气，格子砖便将热量传递给冷空气。

通过上升与下降气流的换向，不断进行热交换。

1.5小烟道

小烟道位于蓄热室的底部，是蓄热室连接废气盘的通道，上升气流时进冷空气，下降气流时汇集废气。

1.6炉顶区

炼焦炉炭化室盖顶砖以上的部位称为炉顶区，在该区有装煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉孔、拉条沟等。

烘炉孔是设在装煤孔，上升管座等处连接炭化室与燃烧室的通道。

烘炉时，燃料在炭化室两封墙外的烘炉炉灶内燃烧后，废气经炭化室，烘炉孔进入燃烧室。

烘炉结束后，用塞子砖堵死烘炉孔。

图1.3JN型焦炉炉顶

1.7分烟道、总烟道、烟囱、焦炉基础平台

蓄热室下部设有分烟道，来自各下降蓄热室的废气流经废气盘，分别汇集到机侧成焦侧分烟道，进而在炉组端部的总烟道汇合后导向烟囱根部，借烟囱抽力排人大气。

烟道用钢筋混凝土浇灌制成，内砌勃土衬砖。

分烟道与总烟道连接部位之前设有吸力自动调节翻板，总烟道与烟囱根部连接部位之前设有闸板，用以分别调节吸力。

焦炉基础平台位于焦炉地基之上。

位于炉体的底部，它支撑整个炉体，炉体设施和机械的重量，并把它传到地基上去。

图1.4下喷式焦炉的基础结构型式

1.2【焦炉炉型的分类】

现代焦炉因火道结构，加热煤气种类及其入炉方式，实现高向加热均匀性的方法不同等分成许多型式。

因火道结构形式的不同，焦炉可分为二分式焦炉，双联火道焦炉及少数的过顶式焦炉。

根据加热煤气种类的不同，焦炉可分为单热式焦炉和复热式焦炉。

根据煤气入炉的方式不同，焦炉可分为下喷式焦炉和侧入式焦炉。

第2章【炼焦炉的机械与设备】

2.1【护炉铁件】

焦炉砌体的外部应按装护炉设备，如图2-1。

这些护炉设备包括：

炉门框和保护板，护炉柱、纵横拉条、弹簧及炉门等。

炉门采用弹簧刀边，弹簧门栓、悬挂式空冷炉门，炉门对位时位置的重复性好，弹性刀边对炉门框能始终保持一定压力，防止炉门冒烟冒火。

保护板为工字型大保护板，有效保护了炉头免受破坏。

炉柱采用单Ｈ型钢，沿焦炉高向设置七线小弹簧。

在纵横拉