內蒙古科技大學畢業設計說明書PAGEPAGE52內蒙古科技大學本科生畢業設計說明書題目：年產135萬噸焦炭6m焦爐爐體設計學生姓名：韓冰學號：200540201205專業：化學工程與工藝班級：化工05—2班指導教師：徐喜民副教授設計任務書題目：年產105萬噸焦炭6m焦爐爐體設計設計參數生產能力：年產焦炭1050千噸。焦爐爐體的主要尺寸及技術指標（冷態尺寸）見下表：焦爐主要冷態尺寸及技術指標序號名稱單位數量1炭化室全長mm159802炭化室有效長mm151403炭化室全高mm60004炭化室有效高mm56505炭化室平均寬mm4506炭化室錐度mm607炭化室中心距mm13008炭化室有效容積m338.59立火道中心距mm48010加熱水平高度mm1005周轉時間：19h。焦、機側煤氣分配比：1：15設計任務收集焦爐爐體設計相關資料，進行方案設計；進行爐體設計相關計算，包括；蓄熱室計算、斜道阻力計算等；繪制煉焦車間平面布置圖（必有）、6米焦爐縱剖視圖、焦爐加熱系統圖、焦爐示意圖（任選一）撰寫畢業設計說明書、繪制相關工藝圖紙2張。要求；至少有一張徒手繪制或用計算機（AutoCAD）繪制的圖紙。摘要焦爐是焦化廠的基礎設備，是一種結構復雜和連續生產的熱工設備。焦爐在運轉周期內，大部分砌體不易熱修，焦爐砌筑的耐火材料，有其自身的基本要求，焦爐爐體的不同部位，所承擔的任務，經受的溫度，承載的結構負荷，遭受的機械損壞和介質侵蝕等各不相同，所以各部位用的耐火材料應具有不同的性能本焦爐的結構特點是雙聯火道帶廢氣循環焦爐煤氣下噴的復熱式焦爐。采用下噴和下調式焦爐結構。該設計闡述了焦爐的發展過程，以及焦爐建筑的基本工藝布置原則，焦爐設計的工藝指本標，同時對焦爐爐體的蓄熱室，燃燒室，炭化室，斜道，爐頂區等主要部位做了進一步的介紹，各部位建設時應注意的問題等。對焦爐的主體結構和熱工都有詳細的計算過程最后，簡單的介紹了焦爐的干熄焦原理以及焦爐個部分主體建設時所需磚的特點和要求等關鍵詞：焦爐；雙聯火道；熱工計算；耐火材料AbstractThecokeovenisthecokingplant’sfoundationalequipment,whichisakindofhotworkingequipmentwithcompletedstructureandthecontinuousproduction.Duringtheoperatingcycle,themajorityofthecokeoven’sbricking-upisnoteasyforheattreatment,andthefire-proofmaterialforthecokeoven’smasonryhasownessentialrequirements.Thedutyitundertakes,thetemperatureitundergoes,thestructuralloaditbears,themachinerydamageandthemediumcorrosionitsuffersaredifferentfordifferentpartofthecokeovenfurnace.Thereforetheperformanceoffire-proofmaterialfordifferentpartofthecokeovenfurnaceshouldbedifferent.Thiscokeoven'sstructuraluniquefeatureistherecalescencetypecokeovenunderthetwinfirepathwithrecyclingwastegascokegasspurts.Thecokestructureisdown-spurtinganddown-moving.Thisdesignelaboratedcokeoven'sdevelopingprocess,aswellasthecokeovenconstruction'sbasicprocessingset-upprinciple,thecokeovendesign'scraftreferstothissign,simultaneouslytakesafurtherintroductionaboutmainpartsofofthecokeoven,furnacebody'sheataccumulator,thecombustionchamber,thecarbonizationroom,theramp,thefurnacetopareaandsoon,andthequestionsshouldbepaidmoreattentiontovariouspartduringtheconstruction.There’sdetailedcomputationalprocesstocokeoven'smainbodystructureandthehotworking.Atlast,itsimplyintroducedthecokeoven’sdry-extinguishedprincipleaswellasbrick'scharacteristicandrequestsfordifferentpartsofcokeovenfurnace.Keyword:cokeoventwinfirepathhotworkingcalculationfire-proofmaterial目錄摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1煉焦技術的發展 11.2現代焦爐技術繼續發展階段 21.3現代焦爐的基本要求 2第二章焦爐的設計指標 32.1焦爐的劃分 32.2焦爐的特點 42.3焦爐工藝流程 52.4溫度標準 62.5壓力標準 72.6加熱制度包含的內容 72.7煤的質量要求 7第三章焦爐爐體各主要部位尺寸的確定 93.1焦爐爐型的分類 93.2炭化室尺寸的確定 93.2.1炭化室錐度 93.2.2炭化室長度 93.2.3炭化室高度 93.2.4炭化室寬度 103.2.5炭化室墻厚度 103.3燃燒室 103.3.1燃燒室的結構形式與材質 103.3.2燃燒室加熱水平高度 113.3.3燃燒室靜力強度計算 113.4蓄熱室 163.4.1小煙道 173.4.2箅子磚 173.4.3格子磚 173.4.4隔墻 183.4.5封墻 193.4.6蓄熱室計算 193.5斜道 303.5.1斜道的結構 303.5.2斜道阻力計算 313.6爐頂區 373.6.1爐頂區總高度的確定 373.6.2炭化室蓋頂磚的材質與厚度 373.7焦爐爐體設計的一般要求 38第四章焦爐燃燒及干熄焦系統 394.1燃燒系統 394.2熄焦系統 394.3干熄焦的工藝流程 40第五章焦爐車間工藝布置 42第六章焦爐用耐火材料及輔助材料 456.1耐火制品的分型和定義 456.2粘土磚，硅磚，高鋁磚及鎂鋁磚 456.3隔熱材料 466.4其他輔助材料 47參考文獻 49附錄 50致謝 51前言隨著國家經濟建設的飛速發展，近幾年來焦化工業亦呈快速增長的勢頭，中國的焦炭產量已多年居世界第一，目前以達世界總產量的50%以上。但目前我國焦爐技術裝備水平尚不能適應高爐煉鐵技術發展的需要，煉焦作為鋼鐵冶煉的必備環節，對焦炭質量提出了更高的要求，促進了大容積焦爐、干熄焦和焦爐加熱控制專家系統”等新技術的應用，隨著國家環保法規的不斷完善和監督力度的加大，焦爐環保、熱回收焦爐和焦爐自動控制等技術也有叫大的應用空間。現階段我國焦爐的大型化和高效化，勢在必行。本設計的焦爐是以JN60-6型焦爐為模型設計的。本設計說明書共分為五章。第一章對煉焦技術的發展及煉焦工藝做了簡要介紹，簡要介紹了煉焦工藝流程、焦爐的發展史和現代焦爐的基本要求。第二章為焦爐設計要求及設計參數，概述了焦爐對原料煤的要求和煉焦產品的質量指標，并對焦爐爐體設計的基本要求進行了介紹。第三章為焦爐爐體，敘述了焦爐的結構，確定了焦爐各部位尺寸，并對燃燒室靜力強度計算、斜道阻力計算和蓄熱室進行了計算。根據對焦爐結構及尺寸的，第四章總結了焦爐爐體結構特點及煉焦平面布置。為完善對JN60-6型焦爐爐體設計，第五章介紹了焦爐用耐火材料，概述了焦爐爐體各部位用耐火材料及焦爐用主要耐火材料。由于編寫時間短，編者水平有限，說明書中難免出現疏漏和不妥之處，懇請讀者提出寶貴意見。編者2009年6月第一章緒論1.1煉焦技術的發展煉焦化學工業，是隨鋼鐵工業發展而發展起來的。初期煉鐵是用木炭，由于木材缺乏和煤的開發利用，才開始從煤獲得焦炭。直到1735年，焦炭煉鐵獲得成功，從此，煉焦化學工業逐漸發展其來。煉焦爐是將煤料煉制成焦炭的大型工業爐組，由于煉焦生產能力和勞動生產率的不斷提高和化學產品的回收利用，使煉焦爐的爐型得到逐步改進。現代煉焦爐以室式煉焦為主，焦爐爐體由耐火耐火材料砌筑而成[1]。煉焦爐的發展，大體可分為四個階段，即成堆煉焦與窯式，導焰爐，廢熱式焦爐及現代的蓄熱室焦爐。最初的煉焦方法是煤成堆煉焦，此后有出現了窯式煉焦。這種煉焦的方法的特點是結焦和加熱在一起進行，靠干餾出的煤氣和一部分煤進行燃燒而將煤料直接加熱練成焦炭，所以焦炭產率低，灰分高，成熟度不均勻。經過發展，出現了結焦的炭化室與加熱的燃燒室完全分開的窯爐，干餾煤氣可直接進入燃燒室自上而下邊流動邊燃燒，加熱炭化室，這種煉焦窯爐稱為倒焰爐。由于沒未被燒掉使焦炭產率得到提高，灰分下降。后來由于有機化學工業的發展，找到了焦油的用途，開始出現了廢熱式焦爐。這種焦爐的特點是；煤氣用抽氣機吸出，經回收設備分離出化學產品后，在壓送到燃燒室燃燒。為保證發生一定的煤氣量和穩定煤氣成分，要求炭化室必需有一定數量，各炭化室按一定順序依次出煤，出焦，因此出現了焦爐爐組，實現了連續穩定的生產。廢熱式焦爐在燃燒室產生的高溫廢氣直接進入煙囪排出，浪費了這部分熱量，所生產的煤幾乎全部用于自身加熱。由于在結構上有了許多改進，由廢熱式焦爐發展到現在的蓄熱室焦爐。蓄熱室焦爐將燃燒室產生的高溫廢氣，通過蓄熱室換熱去加熱燃燒用的煤氣和空氣，由于廢熱得到回收，所以大大提高了焦爐的熱工效率。蓄熱室焦爐產生煤氣，用于自身加熱只需一半左右。另外還可以使用貧煤氣加熱，這不僅可降低成本，還可以濕資源更加合理。蓄熱室焦爐的蓄熱室，可分縱蓄熱室和橫蓄熱式兩種。縱蓄熱室其長的方向是與爐組平行的，一座焦爐共有兩個蓄熱室。橫蓄熱室其長的方向是與爐組垂直的，而與燃燒室平行。由于橫蓄熱室焦爐具有便于氣流調節便于維護檢修，廢熱回收率高等優點，所以，現代焦爐絕大部分都采用橫蓄熱室。1.2現代焦爐技術繼續發展階段現代焦爐技術到20世紀20年代已經基本定型，但各項工藝仍在不斷進行和完善，尤其是近幾十年來，又有重要發展。主要成就有焦爐容積大型化，干法熄焦及其大型化，焦爐煤預處理，焦化廠環境和生產自動化等。高爐煉鐵技術的發展，為滿足焦炭產量的要求，煉焦爐在筑爐材料，爐體構造，有效體積，裝備技術等方面都有顯著發展。焦爐發展的主要標志是大容積，致密硅磚，減薄炭化室爐墻和改善加熱均勻性等[1]。1.3現代焦爐的基本要求現代焦爐有多種爐型，爐型結構不斷改進，但焦爐的發展應滿足下列共同的基本要求。①焦餅均勻成熟，焦炭質量好，塊度均勻而適當；化學產品二次裂解損失少。②生產能力與相關要求相適應，勞動產率和設備利用率高③加熱系統阻力小。④熱工效率高，能耗低。⑤爐體堅固，嚴密，爐齡長。⑥生產操作可靠，熱工調節簡便，便于維護與檢修[1]。第二章焦爐的設計指標2.1焦爐的劃分大，中，小型焦爐按炭化室高度劃分；①炭化室高度在4米以上為大型焦爐。②炭化室高度在2.8米以上，四米以下為中型焦爐。③炭化室高度小于2.8為小型焦爐一、計算公式干焦年產量按下式計算t/年(2-1)式中Q一個路組生產全焦的能力，t/年N每座焦爐的炭化室孔數；M一個爐組的焦爐座數；B每孔炭化室一次裝干煤量，t/孔K干煤產全焦率，%；8760全年的小時數；0.97考慮到檢修炭化室的減產系數；h周轉時間，0.94按濕焦含水量6%計算的濕焦換算系數。炭化室的有效容積為38.5,B=38.50.74=28.5t/孔;取=19h;K=74%故，N=44.86三座焦爐的孔數分別是：45、45、45根據以上的內容本設計為大型焦爐。焦爐爐體最上部是爐頂，爐頂之下為相間配置的燃燒室和炭化室，爐體下部有蓄熱室和連接蓄熱室與燃燒室的斜道區，每個蓄熱室下部的小煙道通過交換開閉器與煙道相連。煙道沒在焦爐基礎內或基礎兩側，煙道末端通向煙囪。燃燒室和炭化室：燃燒室是煤氣燃撓的地方，通過與兩側炭化室的閑墻向炭化空提供熱量。裝爐煤在炭化室內經高溫干館變成焦炭。燃燒室分成許多立火道，立火道由立火道本體和立火道頂部兩部分組成。煤氣在立火道本體內燃燒。蓄熱室：為了回收利用焦爐燃燒廢氣的熱量預熱貧煤氣和空氣，在焦爐爐體下部設置蓄熱室。斜道區：位于燃燒室和蓄熱室之間的通道。用硅磚砌筑。爐頂：位于焦爐爐體的最上部。設有看火孔、裝煤孔和從炭化室導出荒煤氣用的上升管孔等。2.2焦爐的特點①本焦爐為雙聯火道、廢氣循環、焦爐煤氣下噴、貧煤氣和空氣側入的復熱式焦爐。該焦爐具有結構嚴密、合理、加熱均勻、熱工效率高的特點。②蓄熱室主墻采用帶有三條溝舌的型磚相互咬合砌筑，蓄熱室主墻對磚煤氣道處的外層墻面無直通縫，保證了磚煤氣通到的嚴密。蓄熱室單墻為單溝舌結構，用異型磚相互咬合砌筑，保證了墻的整體性和嚴密性。③蓄熱室內裝有薄壁大換熱面格子磚，比一般格子磚增加1/3的換熱面，可使廢氣溫度降低30℃～40℃④蓄熱室單墻和端墻爐頭溫度的提高起到一定的作用、⑤為保證炭化室的加熱均勻，設計采用加大廢氣循環量和設置焦爐煤氣高低燈頭與措施（高燈頭距離室底400mm,低燈頭距炭化室底250mm）.為了保證結構的合理和工作的順利進行，本設計的主要尺寸如下。表2.1焦爐爐體的主要尺寸及技術指標炭化室全長15980mm炭化室有效長15410mm炭化室全高6000mm炭化室有效高5650mm炭品均高450mm炭化室錐度60mm炭化室中心距1300mm炭化室有效容量38.5m燃燒室立火道中心距480mm燃燒室立火道個數32個加熱水平高度1000mm2.3焦爐工藝流程備煤車間送來的能滿足煉焦要求的配合煤裝入煤塔。由裝煤車煤塔下取煤，并經計算后按作業計劃將煤裝入炭化室內，然后蓋好裝煤孔蓋。煤在炭化室內進行一個結焦周期的高溫干餾生成焦炭和荒煤氣。炭化室內的焦炭成熟后，用推焦機推出并通過攔焦機導入由電機車牽引的熄焦車內，然后進入熄焦塔。經噴水熄焦后的焦炭卸到涼焦臺上，經涼焦后再送進篩焦樓，按篩分級別貯存。煤車干餾過程中生產中的荒煤氣匯集到炭化室的頂部空間，進入機焦兩側的上升管、橋管、在橋管處經過氨水噴灑，荒煤氣溫度降至90℃焦爐加熱用的焦爐煤氣或高爐煤氣，由外部管道架空引入，經調壓后送到焦爐地下室。上升氣流的煤氣和空氣在燃燒室的立火道底部回合燃燒，燃燒后的廢氣通過立火道頂部的跨越孔進入下降氣流的立火道，再經過蓄熱室，由格子磚把廢氣的部分顯熱回收后進入小煙道、廢氣交換開閉器、分煙道、總煙道、煙囪，最后排至大氣。上升氣流的煤氣和空氣與下降氣流的廢氣由加熱交換傳動裝置定時進行換向。但實際的流向要復雜的多，在這里就不做介紹，但結合實際焦爐的特點及實際生產情況，可得出一些參數值[2]。見下頁表2.2序號項目單位指標焦爐煤氣加熱時混合煤氣加熱時1標準火道溫度機側℃1290標準火道溫度焦側℃13402過剩空氣系數℃1.2～1.31.15～1.253焦餅上下溫差℃<70<504小煙道廢氣溫度℃<350<3005焦餅中心溫差℃1000506爐頭火道溫度℃11007下降氣流看火孔壓力Pa0～58炭化室底部壓力Pa59集氣管內荒煤氣溫度℃～9010低壓氨水管總管壓力MPa0.2511高壓氨水管總管壓力MPa～2.212地下室煤氣主管壓力Pa1200700～80013地下室煤氣橫管壓力Pa700～800——14柱上部彈簧負荷(總)kN14015爐柱下部彈簧負荷(總)kN10016縱拉條彈簧組負荷(總)kN240在涉及道溫度和壓力時，一般按照如下內容2.4溫度標準①準火道為第7眼和第26眼②燒室火道任何一點的溫度在交換后20秒不準超過1450℃,不低于③磚蓄熱室溫度不準超過1320℃也不許低于④化室頂部空間溫度為780～850℃⑤煙道溫度不準超過350℃，不低于⑥餅中心溫度為1000+50℃，上下部溫差不超過⑦集氣管溫度保持在80～100℃2.5壓力標準①集氣管壓力應保持120～140pa,以保證炭化室底部壓力在結焦末期不低于5pa在整個結焦時間內,燃燒系統內的氣體和外界空氣不得低于漏入炭化室,雙集氣管的壓力保持相等,防止荒煤氣倒流②火看火眼壓力應保持在0～50pa③用混合煤氣時,焦爐煤氣支管壓力應比高爐煤氣支管壓力大200pa,混合比控制在2-7%(體積)④壓氨水壓力不低于0.2mpa,高壓氨水壓力不得低于3.0mpa.2.6加熱制度包含的內容①準測火道的溫度②氣消耗量③煙道和兩側分煙道的吸力④升氣流蓄熱室頂部壓力⑤氣盤進風口開度⑥煤比及配合煤分析⑦爐裝煤量及裝煤的水份⑧熱用的煤氣發熱值用高爐煤氣加熱時，應注意，1兩側煙道走廊和地下室空氣中一氧化碳含量不得超過30mg/m3，2高爐煤氣含塵量不許超過15mg/m3，3進氣主管煤氣溫度不超過35℃，4煤氣蓄熱室內任何部位包括廢氣開閉器在內其吸力不低于5pa.但具體情況因實際的工作要求而定[1]2.7煤的質量要求經配煤車間配和好的煤料質量要求如下；表2.3煤料質量要求項目指標水分％粒度＜3mm～80％灰分＜10％硫分＜1％揮發份23～24％膠質層指數Y14～20mmX＞15mm粘結指數＞65表2.4煉焦產品的質量指標項目指標灰分＜13.3％硫分＜1％水分＜4％M4072～80％M108～10％焦爐煤氣組成表2.5化學成分（干基）％COCO2H2CH4CmHnN2O26.02.459.525.52.24.00.4低發熱值；17900KJ/m3第三章焦爐爐體各主要部位尺寸的確定3.1焦爐爐型的分類按加熱用煤氣供入方式分：由爐底供入的稱下噴式，由斜道區側面供入的方式稱側入式。按加熱煤氣使用的種分類：既可用貧煤氣（高爐煤氣，發生爐煤氣等），也可用富煤氣（焦爐煤氣，脫氫焦爐煤氣等）加熱的稱富熱式，只能用貧煤或只能用富煤氣加熱的稱單熱式。按火道配置方式分為：雙聯火道式，兩分火道式，上跨式。安裝煤方式分：頂裝煤式，搗固式。3.2炭化室尺寸的確定3.2.1炭化室錐度為了推焦順利，炭化室焦側寬度大于機側寬度，兩側寬度之差叫做炭化室錐度，其大小應根據炭化室長及裝爐煤的性質而定。炭化室錐度隨炭化室長度不同而變化，炭化室越長，錐度越大，在長度不變的情況下，其錐度越大越有利于推焦。配煤揮發分低應采用錐度大的炭化室；配煤揮發分高、收縮性較大，應采用錐度小一些的炭化室。目前，國內小型焦爐的炭化室錐度為20mm，大型焦爐錐度為50mm，大容積焦爐錐度為60~70mm［3］，63.2.2炭化室長度①炭化室最大長度應取決于推焦桿克服焦餅質量的慣性阻力，及爐磚與焦餅之間的摩擦及粘著阻力，且要求此力不應破壞機側爐頭焦餅的整體性。②平煤桿行程有一定限度，行程過長則選用平煤桿的材質和結構都較困難。當前設計的大型焦爐，炭化室長度一般為14～16m。搗固焦爐一般為13m左右。3.2.3炭化室高度炭化室高度取決于工廠的規模，技術經濟指標和設備制造能力。在同樣充分發揮設備能力的條件下，增加炭化室高度，可增加炭化室容積，提高裝爐煤堆積密度，提高單孔產量，提高焦爐生產能力和勞動生產率，還可降低單位焦炭產量的投資和操作費用，并減少對環境污染。但炭化室過于增高時，為保證爐墻有足夠的極限強度，必須相應增大炭化室中心距和爐頂層厚度，將使單孔炭化室的基建投資增加，故炭化室的高度采用6m炭化室全高減去平煤后頂部空間的高度部分，稱為炭化室的有效高度。炭化室上部在裝煤后應留出一定的空間，供荒煤氣順利排出，6m焦爐炭化室有效高度為5650mm。3.2.4炭化室寬度炭化室機側與焦側的平均值稱為炭化室的平均寬度。炭化室寬度主要取決于煤料的結焦性能、焦炭的用途等。煤料粘結性較強，或需生產塊度較大的焦炭，一般采用寬炭化室；煤料的粘結性較差，需快速煉焦，則采用窄炭化室。國內大、中型焦爐的炭化室寬度一般采用400～450mm，6m焦爐的平均寬度為450mm。3.2.5炭化室墻厚度除了利用不同厚度的炭化室墻來達到高向加熱均勻外，通常炭化室墻厚度從上至下都是一樣的。炭化室墻厚一般為100～105mm，6m焦爐炭化室墻厚度為100mm。3.3燃燒室燃燒室與炭化室依次相間，為調節和控制燃燒室長向的加熱，現代焦爐的燃燒室分成若干立火道。燃燒室是煤氣燃燒的地方，煤氣和空氣在其中混合燃燒，產生的熱量傳給爐墻，間接加熱炭化室中煤料，對其進行高溫干餾。燃燒室數量比炭化室多一個，長度與炭化室相等，燃燒室錐度與炭化室相等但方向相反，以保證焦爐炭化室中心距相等。一般中小型焦爐為12～19個立火道，大型焦爐為26～32個立火道，6m焦爐的燃燒室有32個立火道，各火道間的隔墻還起提高結構強度的作用。3.3.1燃燒室的結構形式與材質燃燒室內用隔墻分隔成若干立火道，通過調節和控制各火道的溫度，使燃燒室沿長度方向獲得所要求的溫度分布，同時又增加了燃燒室砌體的結構強度。由于增加了爐體的輻射傳熱面積，從而有利于輻射傳熱。燃燒室墻面溫度高達1300～1400℃，燃燒室的溫度分布由機側向焦側遞增，以適應炭化室焦側寬、機側窄的情況。因為燃燒室內每個火道都能分別調節煤氣量和空氣量，從而保證整個炭化室內焦炭能同時成熟。用焦爐煤氣加熱時，根據煤氣入爐方式不同，可以通過燈頭磚進行調節或更換加熱煤氣支管上的孔板進行調節。貧煤氣和空氣量的調節是利用斜道口設置人工阻力，大型焦爐采用更換和排列不同厚度的牛舌磚，可以達到調節氣量的目的［4］燃燒室材質關系到焦爐的生產能力和爐體壽命，一般均用硅磚砌筑。為進一步提高焦爐的生產能力和爐體的結構強度，其爐墻有發展為采用高密度硅磚的趨勢。3.3.2燃燒室加熱水平高度燃燒室頂蓋高度低于炭化室頂部，二者之差稱加熱水平高度，這是為了保證使炭化室頂部空間溫度不致過高，從而減少化學產品在爐頂空間的熱損失貨物石墨生成的程度。加熱水平高度由三個部分組成：一是煤線距炭化室頂部的距離，即爐頂空間高度；二是煤料結焦后的垂直收縮量，它取決于煤料的收縮性及炭化室的有效高度，一般為有效高度的5%～7%；三是考慮到燃燒室頂對焦炭的傳熱，炭化室中成熟后的焦餅頂面高應比燃燒室頂面高。因此不同高度的焦爐加熱水平是不同的。6m焦爐的加熱水平高度為1005mm。3.3.3燃燒室靜力強度計算焦爐燃燒室受垂直和水平負荷的作用，垂直負荷計有砌體自重和裝煤車重（應計入煤斗內煤的重量），水平負荷主要來自煉焦過程中煤的膨脹壓力和推焦時所產生的側壓力。爐墻的彎曲應力與砌體的自重和焦爐設計的結構有關，當燃燒室的頂與底未與相連接的砌體嵌在一起時，則爐墻容易變形，為此，應將燃燒室頂與底嵌入砌體內，增加爐墻的強度。煤料煉焦時作用于爐墻的膨脹壓力，按0.07kg/計算.若在此壓力下，相鄰炭化室又處于結焦末期，即焦餅因收縮而離開爐墻，則所有膨脹壓力全都加在砌體上，這就是爐墻處在最不利的情況。這時，取一個立火道作為單元燃燒室砌體，（如圖3.1所示），進行靜力強度計算［4］。爐體靜力強度計算尺寸示意圖S立火道中心距K隔墻厚度R立火道的長度D1加上爐墻后的寬度D2燃燒室的寬度L1炭化室高度L2燃燒室高度C加熱水平B爐頂厚度G爐墻厚度A炭化室中心距S=48K=13R=35D1=69.3D2=49.3L1=430L2=350CA=114.3裝煤車重q1=135t裝煤量q2=28.5t砌體重度根據上述已知條件得轉動慣量2、斷面抗彎矩3、靜力矩4、橫斷面積5、砌體本體負荷=3318.66kg看火孔斷面積6、設裝煤車（包括煤重）的負荷由兩個燃燒室承受，每個燃燒室有32個立火道（N=32）則每個立火道承受的裝煤車的負荷為；7、爐墻側負荷取p=0.07kg/cm28、燃燒室頂與底兩支點的彎矩9、砌體中彎曲應力10、垂直應力11、砌體的抗壓強度和抗拉強度為12、砌體的抗剪強度以上對炭化室墻的抗壓強度，抗拉強度以及抗剪強度的計算均符合要求。爐墻極限側負荷的計算：假設：①燃燒室是一種簡單結構；②不考慮磚縫的粘結力；③磚縫間有足夠的摩擦力；④磚有足夠的抗壓強度；⑤膨脹壓力均勻。則極限側負荷可按下式［6］計算：式中：P—爐墻的極限側負荷，kg/；S—立火道中心矩，cm；L—炭化室高，cm；—炭化室頂部每2S長度的抗彎矩，kgcm；A—炭化室中心矩，cm；圖3.2爐體靜力強度計算尺寸B—爐頂厚度，cm；D—燃燒室寬度，cm；—爐頂砌體重度，約為；1.4×103kg/cm3—炭化室底部每2S長度的抗彎矩，kgcm；C—加熱高度，cm；G—炭化室墻厚，cm；H—跨越孔高度，cm；K—立火道隔墻厚度，cm；—爐墻砌體重度，約為1.8×103kg/cm焦爐爐墻所允許承受的極限負荷應大于0.07kg/，一般宜在0.08kg/=2×48×130×130××==［］=∴==3從上述強度計算可以看出，對砌體強度影響最大的是炭化室高度，其次是爐頂厚度及帶有煤料的煤車負荷。當炭化室中心距相同時，炭化室越高，砌體強度越差；爐頂越厚，砌體強度不會明顯增加；增加炭化室墻的厚度，稍能增大一些砌體強度，但卻使熱阻增大，一般不宜采用。3.4蓄熱室為了提高焦爐熱效率，充分利用焦爐加熱產生的高溫煙氣余熱，現代焦爐設有蓄熱室。按照預熱氣體的種類，蓄熱室分為煤氣室與空氣室。用貧煤氣加熱時，煤氣、空氣分別經蓄熱室的煤氣室、空氣室預熱后進入立火道燃燒；富煤氣預熱會使其中的碳氫化合物裂解，所生成的炭粒堵塞格子磚孔道，增加燃燒系統阻力，所以不需要預熱。此外，碳氫化合物裂解后，焦爐煤氣在火道內的火焰變短，不利于高向加熱均勻。因此，焦爐煤氣是經過磚煤氣通道直接供入火道內的，此時蓄熱室的煤氣室、空氣室皆用以預熱焦爐加熱空氣。磚煤氣道分側入與下噴兩種，前者經斜道區進入火道，后者寓于主墻內。蓄熱室位于斜道下部，通過斜道與燃燒室相通，是廢氣與空氣進行熱交換的部位。蓄熱室預熱煤氣與空氣時的氣流稱為上升氣流,廢氣稱為下降氣流.在蓄熱室里裝有格子磚,當由立火道下降的熾熱廢氣經過蓄熱室時,其熱量大部分被格子磚吸收,每隔一定時間（20min）進行換向，上升氣流為冷空氣或高爐煤氣，格子磚便將熱量傳遞給空氣或高爐煤氣。通過上升與下降氣流的換向，不斷進行熱交換，使廢氣由1200℃左右經過蓄熱室降低到400℃以下，而經過蓄熱室的上升氣體（空氣和高爐煤氣）被預熱到蓄熱室由小煙道、箅子磚、格子磚、隔墻、封墻等組成。3.4.1小煙道小煙道位于蓄熱室的底部，是蓄熱室連接廢氣盤的通道，上升氣流時進冷空氣或高爐煤氣，下降氣流時匯集廢氣，因此溫度變化劇烈，故硅磚小煙道內均襯以黏土磚。為了使小煙道的阻力不致過大，以利于用篦子磚的內外阻力差去克服小煙道內的壓力差，一般小煙道流速取Nm/s。為了清掃小煙道方便，小煙道高度應不低于200mm。對于有地下室的焦爐，小煙道底可適當地開一些清掃孔。3.4.2箅子磚小煙道上的箅子磚，用以支承格子磚，更主要是通過箅子磚孔徑的變化，使氣流沿蓄熱室長向均勻分布。箅子磚有圓孔型和方孔型兩種。方孔型是工字或王字型磚，排列后由兩塊磚上的缺口構成箅子磚孔；圓孔型箅子磚在磚中間有圓錐孔，根據氣體在小煙道內壓力的分布，配置不同孔徑的擴散或收縮孔型，下降氣流時都能實現氣流沿蓄熱室長向均勻分布，故國內焦爐均采用圓形擴散孔型箅子磚。3.4.3格子磚設計格子磚要求單位體積內有較大的蓄熱面，同時要具有較小的水力直徑，因為蓄熱室的對流傳熱系數與流速和水力直徑有關。蓄熱室內放置的格子磚，現代焦爐均采用薄壁型。我國焦爐所用的九孔薄壁格子磚，上下層對孔排列，可降低格子磚阻力，增大蓄熱面積，且易于清掃。格子磚是熱交換的介質，由于氣流變化頻繁且劇烈，因此采用黏土耐火材料制作。格子磚的磚型有條形和異形兩種。異形格子磚具有阻力小、換熱面積大、熱工效率高、清掃方便、更換容易等優點，缺點是制造工藝復雜，成本高。異形格子磚有厚壁十六孔的格子磚與薄壁九孔格子磚，寶鋼M型爐采用薄壁十六孔的格子磚。薄壁九孔及以上格子磚蓄熱效果好。格子磚通常都是用黏土制作的，因為黏土價格低廉、抗急冷急熱性能好。黏土的缺點是在長期高溫的作用下，會產生蠕變現象。格子磚也有半硅質的，它的導熱性比黏土質好，在高溫下沒有蠕變現象，抗急冷急熱性能也好，故蓄熱室頂層常常放置半硅質格子磚。3.4.4隔墻目前一般的蓄熱室都設有中心隔墻，中心隔墻在蓄熱室長向中間位置，它把蓄熱室分為機、焦兩個單室，這樣有利于兩側煤氣、空氣與分煙道吸力的調節，但它必須嚴密，否則將引起機、焦側氣體竄漏。蓄熱室隔墻是“主墻”（異向氣流蓄熱室的隔墻）和“單墻”（相鄰蓄熱室同向氣流間隔墻）的總稱。下噴式焦爐的蓄熱室主墻內還有直立磚煤氣道，因此主墻采用帶溝舌的異型磚砌建，單墻則可用標準磚砌筑。蓄熱室頂部溫度經常在1200℃左右，并且蓄熱室隔墻幾乎承受著爐體的全部質量，所以現代大型焦爐的蓄熱室隔墻都用硅磚砌筑，否則將對焦爐產生不良影響。當缺少硅磚時，也可用黏土磚砌筑，但要考慮與上部硅磚砌體聯結處的處理，否則上下膨脹不由于主墻兩邊壓力差大，易漏氣，當上升煤氣漏入下降蓄熱室，不但損失煤氣，而且會發生“下火”現象，嚴重時可燒熔格子磚，使交換開閉器變形；當上升空氣漏入下降蓄熱室，則會發生“空氣短路”現象。故設計兩分式焦爐，應十分重視中心隔墻的結構，因為它是異向氣流的隔墻，壓力差為4~10mmH2O，因此要求隔墻嚴密，墻內不應有直通縫，墻厚一般在300mm以上，以防竄漏。對于同向氣流的中心隔墻，其壓力差為0.5~1.0mmH2O，墻厚為150~230mm3.4.5封墻封墻是封閉機、焦側兩端蓄熱室洞口的墻，封墻的厚度直接影響蓄熱室走廊溫度，封墻厚度一般在400mm左右，其包括斷熱磚230mm，封墻正面墻磚應大一些，以減少磚逢數量。為了便于正面墻的構縫，磚縫應不小于因蓄熱室內處于負壓，封墻應當嚴密和隔熱。如果不隔熱，外界冷空氣就會被吸入蓄熱室里，使端部格子磚溫度降低；當用高爐煤氣時，又使高爐煤氣燃燒，從而降低爐頭溫度。如果隔熱不好，會散失熱量，降低熱工效率并惡化蓄熱室走廊操作環境。封墻用黏土磚砌筑，中部砌一層絕熱磚，墻外抹以石灰綿和白云石混合的灰層，以減少散熱和漏氣。有的焦爐蓄熱室封墻上粘貼了硅酸鋁纖維，明顯降低了蓄熱室封墻的散熱。3.4.6蓄熱室計算應按熱交換量最大的蓄熱室進行計算，所以一般選焦側煤氣蓄熱室來計算格子磚高度。對于復熱式焦爐，應按高爐煤氣加熱考慮。表3.1原始數據表單位數量備注炭化室有效容積m338.5干煤堆積重度:0.74t/m3已考慮緊張操作系數入爐煤水分以10%計查附錄十二[3]高爐煤氣30℃焦、機側煤氣分配比為1.15查附錄十二[3]查附錄十二[3]查附錄十四[3]煤氣1080℃空氣1080℃煤氣90℃空氣90℃查附錄十四[3]查附錄十四[3]炭化室一次裝入干煤量t28.5周轉時間h191kgkcal/kg2751干高爐煤氣的發熱量kcal/m33360濕高爐煤氣成分，%CO2O2COH2CH4N2H2O4.3610.520.2926.782.580.1955.28每一燃燒室所需的干高爐煤氣量：m3/h1228.125通過一個煤氣蓄熱室的高爐煤氣量：干煤氣：濕煤氣：m3/h2456.22568.2通過一個焦側煤氣蓄熱室的高爐煤氣量：干煤氣：濕煤氣：m3/min21.922.9當α=1.25時1m3高爐煤氣所產生濕廢氣量m31.824當α=1.25時1m3干高爐煤氣燃燒所需濕空氣量m30.933當α=1.25時，焦側一對煤氣、空氣蓄熱室通過的濕廢氣量：21.91.824m339.95廢氣通過煤氣與空氣蓄熱室的分配比：1.19當α=1.25時通過焦側一個煤氣蓄熱室的濕廢氣量：m3/min21.7當α=1.25時，濕廢氣的成分，%CO2H2OO2N221.494.82.1271.59360℃時濕廢氣熱容量當αkcal/m30.3491300℃時濕廢氣熱容量當αkcal/m30.3915運算時先列出有關原始數據，然后通過蓄熱室熱平衡計算，確定預熱空氣或高爐煤氣的溫度，以及蓄熱室的熱交換量，再按下列計算方法算出熱交換系數K：對流傳熱系數的計算：=式中—對流傳熱系數，kcal/m2℃；T—氣體與格子磚之間的平均溫度，K；—換算成標準狀態下的濕氣體流速，m/s；d—格子磚水力直徑，m。輻射給熱系數的計算：先求出輻射層厚度CC=PC式中P—三原子氣體或的體積百分數；d—格子磚水力直徑，m。按求得的和值（差附錄十六［3］），分別查表得輻射給熱系數和，kcal/m2．℃。再將此兩項相加，得。將和之和乘以氣流通過蓄熱室的不均勻系數(一般為0.7～0.8)即得總傳熱系數,再根據加熱期和冷卻期的總傳熱系數(查附錄十七［3］),確定總熱交換系數。然后算出格子磚上、下部氣體溫差的平均溫度，最后按下式求出換熱面積式中F—換熱面積，m2；Q—預熱高爐煤氣或空氣凈得的熱量，kcal/min；—格子磚的平均總熱交換系數，kcal/m2周期℃；T—一個換向周期的持續時間，一般為20分鐘；—格子磚頂部與底部的氣體對數平均溫度，℃。根據一層格子磚的蓄熱面積，可以確定格子磚的高度。6m圖3.39孔格子磚1．原始數據（見表3.1）2．蓄熱室高向溫度分布（見表3.2）表3.2蓄熱室高向溫度分布部位溫度℃絕對溫度，K下降氣流廢氣溫度焦側蓄熱室上部中部下部1300103536015731308633下降氣流格子磚溫度焦側蓄熱室格子磚上部中部下部123597531015081248583上升氣流格子磚溫度焦側蓄熱室格子磚上部中部下部114086014013731133413上升氣流高爐煤氣預熱溫度焦側蓄熱室上部中部下部t80090273+t10733633．格子磚蓄熱面及水力直徑計算[1]每塊格子磚的蓄熱面積F（1）兩端外側及內測面積（）1)兩端四個凸面的側面積2)兩端除去凸面在平面上的面積=+=0.0065+0.02225=0.02875（2）兩側面積1）兩端兩個凸出部分側面積2）中間兩個凸出部分側面積3）中間除去凸出部分平面面積（3）上底和下底面積1）上底面積=0.018622）下底面積=0.1967m（4）內部通道面積+[2]焦側蓄熱室一層格子磚蓄熱面積Fjm21)每層格子磚數為55則每層格子磚蓄熱面積Fj1=0.3074×55=16.9072）格子磚蓄熱面相應高度的蓄熱室墻面Fj2=（7.44+0.39）×2×0.127=1.988∴Fj=Fj1+Fj2=16.907+1.988=18.896[3]格子磚通道的當量直徑d1）一塊格子磚的空隙面積2）焦側一層格子磚的總空隙面積3）一塊格子磚的周長4）焦側一層格子磚的周邊長度Lj=55×2.954+（7.44+0.39）×2+0.015×8=142.027∴=0.02608m24．煤氣蓄熱室平衡（1）帶入熱量1）廢氣帶入顯熱Q1=1300×0.3915×23.2=11807.64kcal/min2）高爐煤氣帶入顯熱Q2=90×0.323×24.5=712.215kcal/min3）帶入總熱量Qa=Q1+Q2=11807.64+712.215=12519.86kcal/min（2）帶出熱量1）廢氣帶出熱量Q3=360×0.349×23.2=2914.85kcal/min2）蓄熱室墻面對周圍環境散熱取散熱系數K=0.005Q4=KQa=0.005×12519.86=62.59kcal/min3）帶出總熱量Qb=Q3+Q4=2914.85+62.59=2977.45kcal/min（3）預熱煤氣所得熱量Q5=-Qa-Qb=12519.855-2977.45=9542.41kcal/min（4）高爐煤氣預熱后溫度≈1073熱交換系數KP之計算用下式計算對流傳熱系數蓄熱室加熱期的對流傳熱系數蓄熱室上部：格子磚溫度=1235℃；廢氣溫度=1300℃；平均溫度tJ=1267.5℃V0=23.2/60×0.9261=0.358m/=10.27kcal/m2h℃2）蓄熱室中部=975℃；=1035℃；=1005℃；=1278K=9.804kcal/m2h℃3）蓄熱室下部=335℃；=608K=8.142kcal/m2h℃（2）蓄熱室加熱期的輻射給熱系數蓄熱室上部=Pd==0.005609m=Pd==0.001253m輻射介質溫度：=1235℃；=1300℃=8.65kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=1.32kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=+=8.65+1.32=9.97kcal/m2h℃2）蓄熱室中部輻射介質溫度：=975℃；=1035=6.45kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=0.89kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=+=6.45+0.89=7.34kcal/m2h℃3）蓄熱室下部輻射介質溫度：=310℃；=360℃；=1.52kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=0.25kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=+=1.52+0.25=1.77kcal/m2h℃(3)加熱期總傳熱系數上部：=（+）0.75=（11.27+9.97）×0.75=15.18kcal/m2h℃中部：=（）0.75=(9.804+7.34)×0.75=12.86kcal/m2h℃下部：=（）0.75=(8.142+1.77)×0.75=7.43kcal/m2h℃上三式中0.75為校正系數，反映了氣體通過蓄熱室時分布的不均勻程度。（4）蓄熱室冷卻期的對流傳熱系數1）蓄熱室上部格子磚溫度=1140℃；高爐煤氣溫度=1080℃=1110℃；=1383K=0.441m/s=10.96kcal/m2h℃2）蓄熱室中部=860℃；=800℃；=830℃；=1103K=10.36kcal/m2h℃3）蓄熱室下部=140℃；=90℃；=115℃；=388K=7.98kcal/m2h℃（5）蓄熱室冷卻期的輻射給熱系數蓄熱室上部=0.002746m=0.001138m輻射介質溫度：=1140℃；=1080℃；=6.64kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=1.12kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=+=6.64+1.12=7.76kcal/m2h℃2）蓄熱室中部=860℃；=800℃=4.73kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=0.81kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=+=4.73+0.81=5.54kcal/m2h℃3）蓄熱室下部=140℃；=90℃=0.78kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=0.12kcal/m2h℃（查附錄十六［3］）=+=0.78+0.12=0.9kcal/m2h℃（6）冷卻期的總傳熱系數校正系數為0.75上部:=（+）0.75=（10.96+7.76）×0.75=14.04kcal/m2h℃中部:=（+）0.75=（10.36+5.54）×0.75=11.93kcal/m2h℃下部:=（+）O.75=（7.98+0.90）×0.75=6.66kcal/m2h℃（7）蓄熱室格子磚總熱交換系數1）依據：=15.18kcal/m2h℃=14.04kcal/m2h℃查附錄十七［3］得=2.39kcal/m2h℃2）依據：=12.89kcal/m2周期℃=11.93kcal/m2h℃查附錄十七［3］得=2.04kcal/m2周期℃3）依據：=7.98kcal/m2h℃=6.66kcal/m2h℃查附錄十七［3］得=1.15kcal/m2周期℃4）1.905kcal/m2周期℃蓄熱室上部氣體溫度差和下部氣體溫度差的對數平均溫度246℃格子磚的高度計算換熱面積格子磚層數即格子磚層數為22層格子磚高度每小時換熱1000kcal的換熱面積m23.5斜道燃燒室與蓄熱室室相連接的通道稱為斜道。斜道區位于炭化室及燃燒室下面、蓄熱室上面，是焦爐加熱系統的一個重要部位，進入燃燒室的高爐煤氣、空氣及排出的廢氣均通過斜道。3.5.1斜道的結構斜道區是連接蓄熱室和燃燒室的通道區。由于通道多、壓力差大，因此斜道區是焦爐中結構最復雜，異型磚最多，在嚴密性、尺寸精確性等方面要求最嚴格的部位。斜道區的溫度在生產時為1000～1200℃，砌體升溫時沿炭化室長向靠蓄熱室墻底與基礎平臺間的砂粒滑動層，在護爐鐵件的緊箍力下做整體膨脹；而沿爐組縱長方向，由于抵抗墻的定位，實體的斜道區不能整體膨脹，故斜道區內設有平行與墻的膨脹縫，以吸收斜道區砌體沿縱長方向的膨脹。斜道區內相當與一個炭化室中心距的位置，每一層均有膨脹縫，上下層膨脹縫應交錯，且不應與蓄熱室、炭化室和燃燒室空間相通。斜道出口處設有火焰調節磚及牛舌磚，更換不同厚度和高度的火焰調節磚，可以調節煤氣和空氣接觸點的位置，以調節火焰高度。移動或更換不同厚度的牛舌磚可以調節進入火道空氣（或高爐煤氣）量。3.5.2斜道阻力計算斜道阻力計算即斜道內氣體流動阻力的計算。選用的阻力計算公式為：式中—氣體流動阻力，mmH2O；K—阻力系數；—換算成標準狀態下的濕氣體流速，m/s；—換算成標準狀態下的氣體重度，kg/m3；—273K；g—重力加速度，9.18m/s2—氣體的絕對溫度，K。1．加熱系統各部位斷面積和水力直徑（見表3.3）2．6m焦爐斜道阻力計算所需的原始數據（見表3.4）表3.3加熱系統各部位斷面積和水力直徑部位斷面水力直徑長度或高度斷面尺寸m2mm蓄熱室頂部對應0.117的斜道下口斷面6.224×0.48蓄熱室頂部空間水平斷2.907.44×0.39斜道1.13下口0.01620.135×0.12045℃轉彎前0.01100.115上口平均斷面0.00530.055×0.096上下口平均斷面0.010750.106立火道0.16380.404.9950.468×0.35表3.4原始數據名稱單位數量說1炭化室有效容38.5干煤堆比重0.75t/2炭化室一次裝入干煤量t28.5已考慮緊張操作系數3周轉時間h19入爐煤水分以10%計4每千克相當耗熱量kcal27515干高爐煤氣發熱量kcal33606濕高爐煤氣成分：%10.50.2926.72.580.1955.24.367每一燃燒室所需干高爐煤氣量1228.138通過一個煤氣蓄熱室的高爐煤氣量（1）干煤氣：1228.125×2/h2456.25（2）濕煤氣：1228.125×2/0.9564/h2568.25高爐煤氣30℃9=1.25時，1干高爐煤氣所需濕空氣量0.93310空氣過剩系數（1）爐內1.25（2）交換開閉器，煙道連接管1.35111干高爐煤氣所產生的濕廢氣量（1）=1.251.824（2）=1.351.89812通過一個焦側煤氣蓄熱室的高爐煤氣量焦機側煤氣分配比1.15(1)干煤氣2456.25×1.15/2.15×3600/s0.365(2)濕煤氣2568.22×1.15/2.15×3600/s0.38213通過焦側一對煤氣，空氣蓄熱室濕廢氣=1.250.365×1.824/s0.66614廢氣通過煤氣與空氣蓄熱室分配比高爐煤氣比kcal/m31.190.362(1080℃)，0.323(90空氣比熱,℃0.342(1080℃)，0.312(9015通過焦側一個煤氣蓄熱室濕廢氣量=1.250.666×1.19/2.19/s0.36016標準狀態下重度kg/（1）濕高爐煤氣1.275（2）濕空氣1.28（3）濕廢氣（=1.25）1.3863．斜道氣流溫度（見表3.5）表3.5氣流溫度氣流斜道蓄熱室頂立火道上升109510801650下降1315130013304．斜道阻力計算（1）上升氣流短斜道，因為爐頭兩個斜道，進入的煤氣量和空氣量較其余的斜道多20%，故里面每個斜道進入煤氣量為ms1）入斜道前45℃F=2.90m2，m/s查附錄十八［3］K=0.32mmH2O2）縮小損耗m2，m2，m/smmH2O3）45℃短斜道45℃轉彎前斷面面積F=m/s，查附錄十八［3］K=0.32mmH2O4）摩擦損耗斷斜道上下口平均斷面面積m2，m，mm/s，℃，查附錄十三［3］得kg/ms查附錄十五［3］得mmH2O5）斜道出口擴大損耗短斜道上口平均斷面面積m2，立火道斷面面積，m/smmH2O6）合計O.00204+0.4903+0.695+1.466+8.24410.897mmH2O其中斜道出口阻力占：100%=75.6%（2）下降氣流每個立火道的廢氣量為：m3/s經煤氣蓄熱室下降的廢氣量與空氣蓄熱室下降的廢氣量比為1：19，則進入煤氣斜道的廢氣量為m3/s入口縮小阻力m2，m2，m/smmH2O斜道內摩擦阻力m2，m，mm/s，t=1315℃查附錄十三［3］得查附錄十五［3］得mmH2O（3）45℃查附錄十八［3］得K=0.32轉彎處斷面F=0.0110m2，m/mmH2O（4）入蓄熱室頂擴大阻力，m2，m/smmH2O入蓄熱室頂45℃查附錄十八［3］得K=0.32F=2.90，焦側一個蓄熱室的廢氣流量為m3/sm/smmH2O合計5.334+1.426+0.672+0.8266+0.00238.261mmH2O其中斜道口阻力占：100%64.46%以上計均符合對斜道阻力的要求。3.6爐頂區煉焦爐炭化室蓋頂磚以上的部位稱為爐頂區。爐頂區砌有裝煤孔、上升管孔、看火孔、烘爐孔及拉條溝等。烘爐孔只是在烘爐時使用，焦爐在投產前用涂有泥漿的塞子磚堵嚴。煉焦煤一般都由裝煤孔裝入炭化室，裝煤孔多，有利于裝煤，但相應的裝煤車結構復雜，并且爐頂散熱多。上升管孔連通上升管等排氣系統設備。雙集氣管焦爐每個炭化室有兩個上升管孔，單集氣管只有一個上升管孔。看火孔通入燃燒室各個立火道，通過看火孔可進行爐溫調節和測量。3.6.1爐頂區總高度的確定爐頂區的總高度應按爐體強度和降低爐頂操作溫度的需要來確定。一般中、小焦爐的爐頂總高度取900～1000mm；大型焦爐取1000～1200mm，上跨式焦爐為1243mm炭化室高5m以上的大容積焦爐，為了炭化室中心距不致過大，而有使爐體有足夠的強度，爐頂層厚度應再加厚一些。因此，6m焦爐爐頂區的總高度3.6.2炭化室蓋頂磚的材質與厚度爐頂最下層是炭化室蓋頂磚，蓋頂磚的材質可選用硅磚或粘土磚。由于粘土磚容易訂貨，大尺寸的磚塊制造也比硅磚容易，故一般都采用粘土磚蓋頂。用硅磚蓋頂時，應注意近機、焦側爐口處，和裝煤孔處的蓋頂磚，仍應用粘土磚。蓋頂磚的厚度一般取170～210mm，小焦爐的可用140mm為了使灰縫容易飽滿，蓋頂磚應呈楔形，使垂直縫下口為3mm，上口為7有一種蓋頂磚是向炭化室方向凸出25～30mm的一個臺，其作用是卡住兩側燃燒室，以增強這個部位的結構。3.7焦爐爐體設計的一般要求大、中型硅磚焦爐的一代爐齡一般為20～25年。爐體設計的合理與否，將長期地影響焦爐操作指標。因此爐體設計應滿足下列要求：①焦爐爐型和結構應滿足焦爐投產后炭化室高向。長向加熱均勻，便于調節，熱工效率高，易于維修等。還應注意改善勞動條件。②磚型設計應保證焦爐爐體結構和嚴密，同時要適當減少磚種，簡化磚型，便于機壓成型和燒成，并盡量做到磚的通用，特別是燃燒室墻面磚的通用。③磚縫的設計及磚縫的大小應使爐體嚴密牢固，易于施工。除特殊部位外，均應錯縫布置，錯縫距離一般不小于50～60mm當結構需要將磚懸吊砌筑時，懸吊部分長度宜小于該轉全長的三分之一，并使它不易在施工時踩活。④焦爐的實體部分，如小煙道底，蓄熱室中心隔墻，斜道，爐頂等處應保留膨脹縫。膨脹縫的大小應根據炭化室中心距及其所在部位的溫度和砌體的膨脹率來確定。⑤爐體應注意與焦爐工藝管道，設備及土建筑物（如護爐鐵桿，埋設鐵件，交換開閉器。上升管座，抵抗墻，基礎埋管等）的密切配合[5]。第四章焦爐燃燒及干熄焦系統4.1燃燒系統爐頭不設直縫。炭化室墻面采用寶塔磚結構，這種結構的炭化室和燃燒室間無直通縫，有利于爐體的檢修維護。采用雙聯火道。6m焦爐燃燒室唄分成32個立火道，每兩個為一對，連成一個雙聯火道，雙聯火道雖然結構復雜，轉型多一些，但鑒于焦爐爐體的重要性以及焦炭質量等方面的因素，雙聯火道結構形式有其獨到之處。雙聯火道加熱系統具有以下優爐燃燒室結構堅固便于溫度調節，高向加熱均勻加熱系統阻力小，這是爐體設計的一項重要標志充分保證爐頭溫度，橫墻溫度的均勻性，生產穩定。廢氣循環。循環廢氣可降低上升火道內的火焰溫度，從而減少了燃燒過程中氮氧化物的形成，保證焦爐高向加熱的均勻性。因此在6m焦爐爐體的設計中，普遍采用了該技術，加大了廢氣的循環量，將煤氣和空氣稀釋，導致燃燒速度迅速減慢，拉長火焰。此外邊部火道采用了四聯循環結構，即在2號和三號火道間隔墻下部增開一個廢氣循環孔，取消1號。2號火道見廢氣循環孔，當1號火道上升2號火道下降時，部分廢氣進入三號火道而減少了2號火道的下降的阻力，當2號火道上升1號火道下降時，3號火道的部分廢氣進入2號火道。相當于拉長了2號火道的燃燒火焰，有利于提高1號火道的溫度。根據廢氣循環原理，高爐煤氣加熱時廢氣循環比為20左右。邊部四聯火道溫度差縮小[4]4.2熄焦系統所謂干熄焦，是相對濕焦而言的，是指采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的一種熄焦方法。在干熄焦過程中，紅焦從干熄爐頂部裝入，低溫惰性氣體由循環風機鼓入干熄爐卻段紅焦層，吸收紅焦濕熱，冷卻后的焦炭從干熄爐頂部排出，從干熄爐環形煙道出來的高溫惰性氣體流經干熄焦鍋爐進行交換，鍋爐產生蒸汽，冷卻后的惰性氣體由循環風機從新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統內循環使用。干熄焦在節能，環保和改善焦炭質量等方面優于濕熄焦4.3干熄焦的工藝流程干熄焦系統主要又干熄爐，裝入裝置，排出裝置，提升機，電動機及焦灌臺車，焦灌，一次除塵器，二次除塵器，干熄焦鍋爐系統，循環風機，除塵地面站，水處理系統，自動控制系統，發電系統等部分組成。根據設計的不同，干熄焦系統包含的主要設備也不盡相同，從炭化室推出的紅焦由焦灌臺車上的圓形旋轉焦灌接受，焦灌臺車由電動機車牽引至干熄焦提升井架底部，提升機掛著焦灌向干熄爐中心平移的過程中，與裝入裝置連為一體的爐蓋由電動缸自動打開，裝焦漏斗自動放到干熄爐上部，提升機放下的焦灌由裝入裝置的焦灌臺接受，在提升機下降的過程中，焦灌底閘門自動打開，開始裝入紅焦，紅焦裝完后，提升機自動提起，將焦灌送往提升井架底部的空焦灌臺車上，在此期間裝入裝置自動運行將爐蓋關閉。裝入干焦爐的紅焦，在預存一段時間后，隨著排焦的進行逐漸下降到冷卻段通過與循環氣體進行熱交換而冷卻，在經振動給料機，旋轉密封閥，雙岔溜槽排出，然后由專用皮帶運輸機送出。冷卻焦炭的循環氣體，在干熄焦爐冷卻段與紅焦進行熱交換后溫度升高，并經環形煙道排出干熄爐；高溫循環氣體經過一次除塵器分離粗