煉焦爐的機械設備

第五章煉焦爐的機械設備第一節筑爐材料第二節

護爐設備第三節煤氣設備第四節焦爐機械煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備

SiO2能以三種結晶型態存在，即石英、方石英和鱗石英，而每一種結晶形態又有幾種同質異晶體。即：

-石英、

-石英；

-方石英、

-方石英；

-鱗石英、

-鱗石英、

-鱗石英。三種形態及其同質異晶體，是以晶型的密度不同來彼此區分的。它們在一定的溫度范圍內是穩定的，超過此溫度范圍，即發生晶型轉變。煉焦爐的機械設備在制造硅磚的原料硅石中，Sio2以β-石英存在，在枯燥、燒成過程中，β-石英首先轉化為α-石英，然后再轉化為α-方石英和α-鱗石英；在>1670℃時，α-鱗石英將轉化為非晶型的石英玻璃，在>1710℃時，α-方石英也會轉化為石英玻璃。在燒成的硅磚內，由于溫度不均及晶型轉變的時間和條件的差異，總是三種晶型共存的，甚至還有石英玻璃。燒成硅磚中的α-石英，α-鱗石英和α-方石英在冷卻過程中轉變為相應的低溫型，即β-石英，γ-鱗石英和β-方石英，當制成的硅磚用于砌筑焦爐后再次升溫時，這些低溫晶型會逐漸轉變為高溫晶型。以上轉變的溫度、條件以及相應的膨脹量見圖5-1所示。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備從圖5-1中可以看出，這種轉變可分為兩種，一種是橫向的遲鈍型轉變，它是晶格重排過程，這是從一種結晶構造過渡到另一種新的結晶構造。這種轉變是從結晶的邊緣開始向結晶中心緩慢地進行，需較長時間，且在一定的溫度范圍內才能完成，一般只向一個方向進行。但在實際燒成過程中，SiO2并非是單一從

-石英—

-鱗石英—

-方石英—石英玻璃的轉變，而是因溫度范圍、升溫速度、礦化劑的存在與否而異，可以發生另外的遲鈍型轉變：煉焦爐的機械設備另外一種轉變為圖5-1所示的上下轉化，即各類晶型內高溫型〔α〕和低溫型〔β、γ〕間的轉變，稱為上下型轉變。此種轉變沒有晶格的重排，只有晶格的扭曲或伸長，因此變化速度快且是可逆的。煉焦爐的機械設備各種型態的SiO2轉化溫度和體積變化不同，如圖5-2所示。方石英在180～270℃轉化，體積變化最劇烈，而在570℃.時，石英轉化體積變化較小。鱗石英有兩個晶型轉化點：即117℃和163℃，此時體積變化最小。因此用于焦爐的硅磚，希望在制造過程中，盡量轉化為鱗石英。但實際生產的硅磚制品總是三種晶型同時存在。由于三種石英中鱗石英的密度最小，因此鱗石英含量愈高的硅磚，其密度愈小，如表5-2。圖5-2石英晶型膨脹曲線1—石英；2—鱗石英；3—方石英煉焦爐的機械設備由于燒成溫度、速度及原料礦化劑等的差異，制成的硅磚由于礦相組成的差異，硅磚的真密度就不同，從表5-2和圖5-2可以看出，真密度小的硅磚，石英轉化較完全，膨脹過程平穩，剩余膨脹小，有利于保持爐體嚴密。此外，磷石英的荷重軟化溫度高，導熱性能好，故焦爐要盡量采用真密度小的硅磚，一般要求在2.38以下，優質硅磚的真密度應在2.34~2.35之間。煉焦爐的機械設備從圖5-1還可以看出，硅磚的熱膨脹變化大，600℃以前晶型轉變較多，故體積變化較大，而且在117℃、163℃、180~270℃和570℃等幾個晶型轉化點，體積變化尤為顯著，這時最容易引起砌體變形和開裂。因此這對焦爐各局部材質的選用，對焦爐的砌筑、烘爐、生產維修及冷爐等都有重要意義。故硅磚的燒成和新焦爐的烘烤均需按方案升溫，以免碎裂。根據硅磚具有的特性，當用于砌筑焦爐時，可以提高燃燒室的溫度，縮短結焦時間，增加焦爐生產能力，延長爐體的使用壽命，所以現代焦爐主要用硅磚砌筑〔其各項理化指標見表5-3〕。煉焦爐的機械設備600～700℃以下時，硅磚對溫度的急變抵抗性能差，這是由于上下型晶型轉變、體積突然膨脹或收縮所致，因此硅磚不宜用于溫度劇烈變化的部位。但在700℃以上時，由于硅磚的體積變化較平穩，因此能較好地適應溫度的急變。目前有一種用高密度硅磚砌筑焦爐的趨勢，高密度硅磚是指氣孔率在10%～13%范圍內的硅磚，它的特點是密度高，氣孔率低，因此導熱性能及強度均比普通硅磚好。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備由于黏土磚焦爐加熱到1100℃的總膨脹量較小且均勻，抗溫度急變性強，故黏土磚焦爐的烘爐期短，但加熱到1200℃以上時，會出現剩余收縮，這是由于黏土制品中的礦物繼續產生再結晶，以及在高溫下制品中的低熔點化合物逐漸熔化，在外表張力的作用下使固體顆?；ハ嗫拷隆Ｊ湛s的大小與配料組成及燒成溫度有關。因此黏土磚焦爐在高溫下長期使用過程中，磚縫可能產生空隙，會破壞砌體的嚴密性。由于上述特點，對大型焦爐黏土磚不用于高溫部位，主要用于溫度較低且波動較大的部位，如爐門、上升管襯磚、小煙道襯磚、蓄熱室封墻和爐頂等。黏土磚的各項理化指標見表5-4。煉焦爐的機械設備黏土磚原料來源廣，制作容易，本錢低，因而有些小焦爐可采用黏土磚砌筑，但一定要嚴格控制操作溫度，以免造成焦爐損壞。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備〔2〕水玻璃是由磨細的石英砂或石英粉與碳酸鈉或硫酸鈉按一定比例配合后，經1300～1400oC的熔融化合得到的塊狀固體硅酸鈉，假設再將其用蒸汽熔化，那么得到液狀的硅酸鈉。根本反響如下：Na2CO3+nSiO2Na2O·nSiO2+CO2↑

煉焦爐的機械設備Na2O·nSiO2即水玻璃的分子式，其中n為水玻璃的模數，表示SiO2/Na2O的分子比值，該值一般為1.5～3.5。筑爐和修爐用的水玻璃均系水玻璃的水溶液。水玻璃是一種礦物膠凝劑，具有黏結能力，其值大小與模數、濃度和溫度有關。它屬于氣凝性膠凝材料，由于空氣中CO2的作用，以及枯燥而析出的SiO2凝膠，混料中參加一定量的水玻璃后，因為SiO2的膠凝作用，在常溫下硬化而使砌體具有早期強度。水玻璃的參加還可降低砌體和泥料的燒結溫度。除上述筑爐材料之外，還有普通水泥、紅磚和缸磚等，主要用于焦爐根底和抵抗墻、爐頂等部位。煉焦爐的機械設備

第二節

護爐設備焦爐砌體的外部應按裝護爐設備，如圖5-3。這些設備包括：爐拄、保護板、縱橫拉條、彈簧、爐門框、抵抗墻及機焦側操作臺等。圖5-3護爐設備裝配簡圖1—拉條；2—彈簧；3—爐門框；4—爐柱；5—保護板；6—爐門掛鉤煉焦爐的機械設備一、護爐設備的作用護爐設備的主要作用是利用可調節的彈簧的勢能，連續不斷地向砌體施加足夠的、分布均勻合理的保護性壓力，使砌體在自身膨脹和外力作用下仍能保持完整性和嚴密性，并有足夠的強度，從而保證焦爐的正常生產。護爐設備對爐體的保護分別沿爐組長向(縱向)和燃燒室長向(橫向)分布，縱向為：兩端抵抗墻，彈簧組，縱拉條；橫向為：兩側爐柱、上下橫拉條、彈簧、保護板和爐門框等。1．爐體橫向膨脹及護爐設備的作用爐體橫向〔即燃燒室長向〕不設膨脹縫，烘爐期間，隨爐溫升高爐體橫向逐漸伸長。投產后的2~3年內，由于二氧化硅繼續向鱗石英轉化，爐體繼續伸長。此外，以后周期性的裝煤出焦，導致爐體周期性的膨脹、收縮。正常情況下，年伸長量大約在5mm以下。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備圖5-4爐柱、橫拉條和彈簧裝配示意圖1—上部橫拉條；2—上部大彈簧；3—下部橫拉條；4—下部小彈簧；5—蓄熱室保護板；6—上部小彈簧；7—爐柱；8—木墊；9—小橫梁；10—小爐柱煉焦爐的機械設備2．爐體縱向膨脹及護爐設備的作用爐體縱向膨脹靠設在斜道區和爐頂區以及兩側爐端墻處的膨脹縫吸收，正常情況下，抵抗墻只產生有限的向外傾斜，砌體在縱向膨脹時對兩端抵抗墻產生向外的推力。與此同時，抵抗墻和縱拉條的組合結構通過彈簧組給砌體以保護性壓力。當此力超過各層膨脹縫的滑動面摩擦阻力時，砌體內部發生相對位移使膨脹縫變窄。膨脹縫所在區域的上部負載越大，膨脹縫層數越多，滑動面越大越粗糙，甚至在滑動面上誤抹灰漿，那么摩擦阻力越大，抵抗墻所受推力就越大，那么縱拉條的斷面應愈大，彈簧組提供的負荷噸位也應愈高。縱拉條失效是抵抗墻向外傾斜的主要原因。這不僅有損于爐體的嚴密性，而且還會使炭化室墻呈扇型向外傾斜。煉焦爐的機械設備

3．護爐設備的其它作用在結焦過程中煤料膨脹以及推焦時焦餅壓縮所產生的側壓力，使燃燒室整體受彎曲應力，在伸長的一側產生拉應力。爐墻內從炭化室側到燃燒室側的溫差，也使炭化室墻產生內應力。因此護爐設備的作用也在于用保護性壓力來抵消這些應力。此外，開關爐門時爐體受到強大的沖擊力，推焦時焦餅產生的摩擦力等，都需要護爐設備將砌體箍緊，爐體才能具有足夠的結構強度。另外，爐柱還是機焦側操作臺和集氣管等設備的支架。煉焦爐的機械設備二、保護板、爐門框及爐柱

保護板、爐門框及爐柱的主要作用是將保護性壓力均勻合理地分布在砌體上，同時保證爐頭砌體、保護板、爐門框和爐門刀邊之間的密封。因此，要求其緊靠爐頭且彎曲度不能過大。目前，我國焦爐用的保護板分為大、中、小三種類型，如圖5-5、5-6和5-7，并以此配合相應的爐門框。各類保護板的型式、材料、結構方式分別見表5-6。圖5-5大保護板裝配圖

1—保護板；2—爐門框；3—固定爐門框螺栓；4—石棉繩煉焦爐的機械設備

現在大型焦爐均采用大保護板，原使用小保護板的己陸續改用中保護板，小保護板僅用于小型焦爐。煉焦爐的機械設備表5-6大、中、小型保護板性能的比較煉焦爐的機械設備大保護板〔或爐門框〕的彎曲度過大，那么爐門很難對嚴，當彎曲度超過30mm時，應當更換。爐門框因高溫作用而彎曲，使其周圍成為焦爐的主要冒煙區，至今尚未有妥善解決的方法，隨炭化室高度增加，問題更顯突出。增大斷面系數雖能提高冷態剛度，但長期高溫作用下仍不免變形。采用中空爐門框要周邊保持相同厚度，使加工困難，且長期使用會造成內外溫差加大，也有損強度。爐門框與爐頭或保護板間的密封，過去采用石棉繩，石棉最高工作溫度約為530℃，且沒有彈性。當爐門框稍有變形就會出現縫隙，致使爐頭冒煙。冒出荒煤氣的的溫度超過530℃時，石棉繩損壞加快，冒煙量增大，從而造成惡性循環。國外有用陶瓷纖維氈代替石棉繩的介紹，因其工作溫度

高，強度大，有彈性，因而具備高溫密封材料的根本要求，據有關資料介紹，近幾年來陶瓷纖維用于200多個爐門框，尚無漏氣現象。煉焦爐的機械設備爐門框是固定爐門的，為此要求爐門框有一定的強度和剛度，加工面應光滑平直，以使與爐門刀邊嚴密接觸，密封爐門。另外，爐門框在安裝時上下要垂直對正。爐柱是用兩根工字鋼〔或槽鋼〕焊接而成的，也可由特制的方型的空心鋼制成，安裝在機、焦側爐頭保護板的外面，由上下橫拉條將機、焦兩側的爐柱拉緊。上部橫拉條的機側和下部橫拉條的機焦兩側均裝有大彈簧。焦側的上部橫拉條因受焦餅推出時的燒烤，故不設彈簧。爐柱內沿高向裝有假設干小彈簧，分別壓緊燃燒室和蓄熱室保護板。爐柱通過保護板和爐門框承受爐體的膨脹壓力，即護爐鐵件主要靠爐柱本身應力和彈簧的外加力給爐體以保護性壓力。因此，爐柱是護爐設備中最主要的部件。煉焦爐的機械設備爐體的膨脹，一是磚本身的線膨脹，這個膨脹壓力很大，因此在爐體升溫時，必須控制升溫速度，防止急劇膨脹；二是由于砌體熱脹冷縮使磚和磚縫產生裂紋，被石墨填充，造成爐體不斷伸長而產生的膨脹力，后者是可以控制的。爐柱的作用就是將彈簧的壓力通過保護板傳給爐體，使磚始終處于壓縮狀態，從而可以控制爐體伸長，使爐體完整嚴密。爐柱還起著架設機、焦側操作臺、支撐集氣管的作用。大型焦爐的蓄熱室單墻上還裝有小爐柱，小爐柱經橫梁與爐柱相連，借以壓緊單墻，起保護作用。

煉焦爐的機械設備如前所述，護爐設備的保護性壓力，是上下兩個大彈簧的彈力拉緊橫拉條而作用到爐柱上，然后由爐柱分配到沿爐體高向的各個區域。所以當護爐設備正常時，爐柱應處于彈性變形狀態；橫拉條受力應低于其許可應力與實際有效截面積的乘積；彈簧應處于彈性變形狀態且工作負荷低于其許可負荷。

爐柱屬于靜不定梁，目前設計上按均勻載荷的兩端鉸鏈支座梁處理。根據砌體所需的

保護性壓力，爐柱載荷按1.5噸／米的平均值計算。爐柱選用雙工字鋼(或槽鋼)焊制，材質一般用A3，根據結構尺寸所作的強度核算(方法見焦化設計參考資料)，其最大允許的正面拉應力為112.78KPa，彎曲度應不超過25mm。煉焦爐的機械設備生產上測量爐柱彎曲度通常用三線法(圖5-8)。在兩端抵抗墻上，相應于爐門上橫鐵、下橫鐵、篦子磚的標高處，分別設置上、中、下三個測線架。將兩端抵抗墻上同一標高的測線架分別用直徑1.0～1.5毫米鋼絲聯結起來，用松緊器或重物拉緊，并將此三條鋼絲調整到同一垂直平面如A、B、C三點，然后測出從爐柱到鋼絲的水平距離。圖5-8中A′B′C′表示爐柱，爐柱與三線的水平距離分別為a、b、c，h為上線到中線的距離，H為上線與下線的距離，那么爐柱曲度即可按△A′MB″與△A′C″C′相似的原理導出下式計算：y=(a–b)+(c–a)，mm (5-1)

y實=y–y0，mm (5-2)煉焦爐的機械設備式中y——爐柱曲度，即烘爐或生產中實測按式〔5-1〕計算值；y實——爐柱實際曲度；y0——爐柱自由狀態曲度，在安裝后、彈簧加壓前測定，mm。圖5-8三線法測量爐柱曲度計算圖煉焦爐的機械設備正常情況下，爐柱曲度逐年增加的主要原因是由于砌體上下部位的年膨脹量不同。焦爐投產兩年后，上下橫鐵處的年膨脹量不應超過5mm，與此相對應，爐柱曲度的年增加量一般在2mm以下。爐柱曲度的變化說明保護性壓力沿爐柱高向分布在變化，如果爐柱處于彈性變形范圍，爐柱曲度的變化也根本上反映了爐體曲度的變化。由于爐體各部位膨脹量不同，因此爐柱有曲度是理所當然的，但爐柱實際曲度大于50mm時，說明已超過彈性極限而失效。爐柱曲度關系到剛性力的合理分布，故可用爐柱曲度作為監督剛性力分布的一個標志。生產實踐說明，限定爐柱曲度不大于25mm是保證剛性力合理分布的前提，下部大彈簧在生產中隨爐體膨脹需不斷放松。煉焦爐的機械設備三、拉條及彈簧1．拉條焦爐用的拉條分為橫拉條和縱拉條兩種，橫拉條用園鋼制成，沿燃燒室長向安裝在爐頂和爐底。上部橫拉條放在爐頂的磚槽溝內，下部橫拉條埋設在機、焦側的爐基平臺里。拉條的材質一般為低碳鋼。它在250~350oC時強度極限最大，延伸率最低，隨溫度的升高，強度顯著下降，延伸率增大。為了保證橫拉條在彈性范圍內正常工作，其任一斷面的直徑不得小于原始直徑的75℅。否那么，將影響對爐體的保護作用?？v拉條是由扁鋼制成，一座焦爐有5~6根，設于爐頂。其作用是沿爐組長向拉緊兩端抵抗墻，以控制焦爐的縱向膨脹?？v拉條兩端穿在抵抗墻內，并設有彈簧組，保持一定的負荷。煉焦爐的機械設備

2．彈簧分大小彈簧兩種。由大小彈簧組成彈簧組，安裝在焦爐機側上下和焦側的下部橫拉條上。沿爐柱高向不同部位還裝有幾組小彈簧。彈簧既能反映出爐柱對爐體施加的壓力，使爐柱緊壓在保護板上，又能控制爐柱所受的壓力，以免爐柱負荷過大。彈簧組的負荷即為爐體所受的總負荷。

彈簧在最大負荷范圍內，負荷與壓縮量成正比。烘爐和生產過程中，彈簧的負荷必須經常檢查和調節，彈簧壓力超過規定值時，根據爐柱曲度、爐柱與保護板間隙的情況，綜合考慮調節。

彈簧在安裝前必須進行測試壓縮量和負荷的關系，然后編組登記，作為原始資料保存，以備檢查對照。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備為了提高密封性能，目前多從兩個方面實行改革，一是降低爐門刀邊內側的荒煤氣壓力，如氣道式爐門襯磚；二是提高爐門刀邊的密封性和可調性，如雙刀邊和敲打刀邊。為了操作方便，如今主要在門栓機構上下功夫，如彈簧門栓，氣包式門栓、自重爐門。到達清掃容易的有效方法是氣封爐門。由于爐門附近沉積的焦油渣大大減少，而且質地松軟，故容易鏟除，此法還有效地提高了刀邊與爐門框間的密封程度。煉焦爐的機械設備圖5-9自封式刀邊爐門1—

外殼；2—提鉤；3—刀邊；4—角鋼；5—刀邊支架；6—襯磚；7—磚槽；8—橫鐵；9—爐門框掛鉤；10—橫鐵螺栓；11—平煤孔；12—小爐門；13—小爐門壓桿；14—砌隔熱材料空隙；15—支架；16—橫鐵拉桿煉焦爐的機械設備

2．敲打刀邊刀邊用扁鋼制成，靠螺栓固定(圖5-10)。調節時將螺帽放松，敲擊固定卡子，使刀邊緊貼爐門框。為了防止刀邊在外力撞擊下后退，有各種結構的卡子，國外推薦一種帶凸輪卡子的刀邊，它是用一塊帶凸輪的卡子卡住刀邊，凸輪頂住刀邊，當外力加于刀邊上時，同刀邊接觸的凸輪半徑將隨螺栓轉動而增大，從而防止刀邊后退。敲打刀邊制作、更換和調節方便，價格低廉，對輕度變形的爐門框也能適應，因此為國內外所廣泛采用。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備一般爐門靠橫鐵螺栓將爐門頂緊，摘掛爐門時用推焦車和攔焦車上的擰螺栓機構將橫鐵螺栓松緊，操作時間較長，而且作用力難于控制。彈簧門栓利用彈簧壓力將爐門頂緊(圖5-11)，操作時間短，爐門受力穩定，而且還可簡化摘掛爐門機構。彈簧負荷因炭化室高度不同而異，2m左右的為2噸，4米左右的需5噸。我國6m高的新建大型焦爐均采用彈簧爐門。彈簧門栓由于不能改變爐門刀邊對爐門框的壓力，所以常同敲打刀邊結合，以求對爐門框的輕度變形或局部積聚焦油渣有更好的適應性。另外也可與氣封爐門相結合，在刀邊和爐門框清潔的條件下更好地發揮作用。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備近年來爐門作為控制焦爐煙塵、實現環境保護的重要設備，除采用上述措施外，各國對爐門結構、材質的研究都進行了大量的工作，例如一些工廠正在開展一種用可撓性較大、對熱變形不靈敏的耐熱鎳鉻合金鋼制作彈簧密封環，用來代替固定刀邊；又如日本認為爐門受熱彎曲是破壞密封的主要原因，因此采用在爐門襯磚和爐門體之間設有空氣絕熱層的爐門，減少了由炭化室傳給爐門體的熱量，減輕了爐門的熱變形。圖5-12氣封爐門斷面圖1—爐門框；2—爐門；3—擋煤板

煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備圖5-13荒煤氣導出糸統1—“〞型管；2—自動調節翻板；3—氨水總管；4—吸氣管；5—焦油盒；6—集氣管；7—上升管；8—爐柱；9—隔熱板；10—彎頭與橋管；11—氨水管；12—手動調節翻板圖5-14上升管、集氣管結構簡圖煉焦爐的機械設備由炭化室進入上升管的溫度達700～750℃左右的荒煤氣，經橋管上的氨水噴嘴連續不斷地噴灑氨水〔氨水溫度約為75～80℃〕，由于局部〔2.5～3.0℅〕氨水蒸發大量吸熱，煤氣溫度迅速下降至80～100℃，同時煤氣中約60～70℅的焦油冷凝下來。假設用冷水噴灑，氨水蒸發量降低，煤氣冷卻效果反而不好，并使焦油黏度增加，容易造成集氣管堵塞。冷卻后的煤氣、循環熱氨水和冷凝焦油一起流向煤氣凈化工序經別離、澄清，并補充氨水后，由循環氨水泵打回焦爐。循環氨水用量對于單集氣管約為5t/(t干煤)，對于雙集氣管約為6t/(t干煤)，氨水壓力應保持0.2MPa左右。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備(2)預防或減少上升管內沉積物形成的措施大體上有加速導出，保溫及冷卻三種方式。加速荒煤氣導出，主要是縮短上升管和強化橋管上的氨水噴灑。上升管保溫曾在國內一些小型焦爐上使用，用珍珠巖保溫后經實測和計算說明，上升管內壁溫度約460～470oC，可大大減少管內壁冷凝量，保溫層外表溫度約80oC，比未保溫時降低20～30oC，有利于改善操作環境。在上升管外安裝水套，鍋爐軟水壓經水套，吸收荒煤氣顯熱，降低上升管溫度，減少焦油餾分熱解和熱聚，也能收到減少上升管內壁沉積物形成的作用。生產實踐說明，當爐頂空間溫度、上升管入口溫度平均值分別為788oC和747oC時，上升管內壁沉積物少而疏松且易清掃。同時，上升管外壁溫度為102oC，夾套空間溫度47oC，使軟水局部汽化，水和汽進入汽包，別離水滴后可產生294.20～392.27Pa的蒸汽量達50kg／(h·孔)。煉焦爐的機械設備3．集氣管、“〞型管和吸氣管集氣管是用鋼板焊接或鉚接成的圓型或槽型的管子，沿整個爐組長向置于爐柱的托架上，以聚集各炭化室中由上升管來的荒煤氣及由橋管噴灑下來的氨水和冷凝下來的焦油。集氣管上部每隔一個炭化室均設有帶蓋的清掃孔，以清掃沉積于底部的焦油和焦油渣。通常上部還有氨水噴嘴，以進一步冷卻煤氣。集氣管中的氨水、焦油和焦油渣等靠坡度或液體的位差流走。故集氣管可以水平安裝〔靠位差流動〕，也可以按6~10℅的坡度安裝，傾斜方向與焦油、氨水的導出方向相同。煉焦爐的機械設備集氣管端部裝有清掃氨水噴嘴和事故用水的工業水管。每個集氣管上設有放散管，當因故荒煤氣不能導出或開工時放散用。集氣管的一端或兩端設有水封式焦油盒，用以定期撈出沉積的焦油渣?！皑曅凸軐９┗拿簹馀懦?，其上裝有手動或自動的調節翻版，用以調節集氣管的壓力?！皑曅凸芟路降慕褂秃泄┙褂?、氨水通過，并定期由此撈出焦油渣。經“〞型管和焦油盒后，煤氣與焦油、氨水又集合于吸氣管，為使焦油、氨水順利流至回收車間的氣液別離器并保持一定的流速，吸氣管應有1~1.5℅的坡度。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備圖5-15雙集氣管布置圖1—爐頂橫貫煤氣管；2—焦側手動調節翻板；3—機側手動調節翻板；4—氨水噴嘴；5—自動調節翻板煉焦爐的機械設備二、加熱煤氣供入設備加熱煤氣供入設備的作用是向焦爐輸送和調節加壓煤氣。大型焦爐一般為復熱式，可用兩種煤氣加熱〔貧煤氣和富煤氣〕，配備兩套加熱煤氣系統；中小型焦爐一般為單熱式，只配備一套焦爐煤氣加熱系統。單熱式焦爐及復熱式焦爐中的焦爐煤氣加熱管系根本相同，都有兩種不同的布置形式，即下噴式和側入式。JN43型等大型焦爐及兩分下噴復熱式焦爐的煤氣管系如圖5-16、5-17所示。圖5-16JN43型〔下噴式〕焦爐的煤氣管系1—高爐煤氣主管；2—焦爐煤氣主管；3—煤氣預熱器；4—混合用焦爐煤氣管；5—孔板；6—放散管；7—水封煉焦爐的機械設備圖5-1758型焦爐入爐煤氣管道配置圖1—煤氣下噴管；2—煤氣橫管；3—調節旋塞；4—交換旋塞；5-焦爐煤氣主管；6—煤氣支管；7—交換搬把；8—交換拉條；9—小橫管；10—高爐煤氣支管11—高爐煤氣主管煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備為了穩定回爐煤氣總管的壓力和緩沖焦爐換向，切斷煤氣時，管道中的煤氣壓力急劇增加，會對儀表等設備帶來危害，故通常還設有自動放散水封槽(如圖5-18)。由于煤氣連接管直徑較大，插入深度可根據不同情況而定，當煤氣壓力超過插入深度的液柱壓力時，煤氣沖出水面由放散管排出。煤氣管道安裝后，使用前應按規定進行氣密性和打壓試驗，以防煤氣外泄引起中毒或爆炸事故。在日常的生產中要經常檢查和維護，保持煤氣管線嚴密。圖5-18自動放散水封槽煉焦爐的機械設備三、廢氣導出及其設備焦爐廢氣導出系統有廢氣盤，機、焦側分煙道及總煙道翻板。廢氣盤(交換開閉器)是控制進入焦爐的空氣、煤氣及排出廢氣的裝置。目前國內外有多種型式的廢氣盤，大體上可分為兩種類型，一種是同交換旋塞相配合的提桿式雙砣盤型〔JN43型等大型焦爐采用〕；另一種為杠桿式交換砣型。1．提桿式雙砣盤型廢氣盤JN43型焦爐的廢氣盤構造如圖5-19。

圖5-19JN43型焦爐的廢氣盤煉焦爐的機械設備

廢氣盤由筒體、砣盤及兩叉部組成。兩叉部內有兩條通道，一條連接高爐煤氣接口管和煤氣蓄熱室的小煙道；另一條連接進風口和空氣蓄熱室的小煙道。廢氣連接筒經煙道彎管與分煙道接通。筒體內設有兩層砣盤，上砣盤的套桿套在下砣盤的芯桿外面，芯桿經小鏈與交換拉條連接。用高爐煤氣加熱時，空氣叉上部的空氣蓋板與交換鏈連接，煤氣叉上部的空氣蓋板關死。上升氣流時，筒體內兩個砣盤落下，上砣盤將煤氣與空氣隔開，下砣盤將筒體與煙道彎管隔開；下降氣流時，煤氣交換旋塞靠單獨的拉條關死，空氣蓋板在廢氣交換鏈提起兩層砣盤的同時關閉，使兩叉部與煙道接通排出廢氣。煉焦爐的機械設備用焦爐煤氣加熱時，兩叉部的兩個空氣蓋板均與交換鏈連接，上砣盤可用卡具支起使其一直處于開啟狀態，僅用下砣盤開閉廢氣。上升氣流時，下砣盤落下，空氣蓋板提起；下降氣流時那么相反。砣桿提起高度和砣盤落下后的嚴密程度均對氣流有影響，故要求全爐砣桿提起高度應一致，砣盤嚴密無卡砣現象，還應保證廢氣盤與小煙道及煙道彎管的聯接處嚴密。高爐煤氣流量主要取決于支管壓力和支管上調節流量的孔板直徑，與蓄熱室的吸力關系不大?？諝饬髁咳Q于風門開度和蓄熱室的吸力；廢氣流量那么主要取決于煙囪吸力。提桿式雙砣盤型廢氣盤在采用高爐煤氣加熱時，不能精確調節煤氣蓄熱室和空氣蓄熱室的吸力，這是它的一個缺乏。煉焦爐的機械設備2．杠桿式廢氣盤與提桿式雙砣型廢氣盤相比，杠桿式廢氣盤〔如圖5-20〕用煤氣砣代替貧煤氣交換旋塞，通過杠桿、卡軸和扇形輪等轉動廢氣砣、煤氣砣和空氣蓋板，省去了貧煤氣交換拉條；每一個蓄熱室單獨設一個廢氣盤，分為煤氣廢氣盤和空氣廢氣盤，便于調節。圖5-20杠桿式廢氣盤煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備四、交換設備交換設備是改變焦爐加熱系統氣體流動方向的動力設備和傳動機構，包括交換機和傳動拉條。1．焦爐加熱系統交換工藝焦爐無論用哪種煤氣加熱，交換都要經歷三個根本過程：關煤氣→廢氣與空氣進行交換→開煤氣，具體表現為：〔1〕煤氣必須先關，以防加熱系統中有剩余煤氣，易發生爆炸事故?！?〕煤氣關閉后，有一短暫的間隔時間再進行空氣和廢氣的交換，可使剩余煤氣完全燒盡。交換廢氣和空氣時，廢氣砣和空氣蓋板均稍為翻開，以免吸力過大而受沖擊。〔3〕空氣和廢氣交換后，也應有短暫的間隔時間翻開煤氣，這樣可以使燃燒室內有足夠的空氣，煤氣進去后能立即燃燒，從而可防止剩余煤氣引起的爆鳴和進入煤氣的損失。煉焦爐的機械設備兩次換向的時間間隔即換向周期，換向周期應根據加熱制度、煤氣種類、蓄熱室換熱能力而定。換向周期過長，格子磚吸熱或放熱效果差，使熱效率降低，過短那么增加交換操作次數，由于交換時有一段時間停止往爐內供煤氣，這就會引起頻繁的爐溫波動，而且每換向一次不可防止地要損失一些煤氣。一般中小型焦爐均按30分鐘換向一次。當幾座焦爐同用一個加熱煤氣總管時，為防止換向時煤氣壓力變化幅度太大，故不能同時換向，一般相差5分鐘。各種焦爐因結構、加熱煤氣設備、加熱制度不同，它們的交換過程和交換系統也不完全相同，但根本原理是一致的。如圖5-21為58型焦爐交換系統圖。煉焦爐的機械設備

交換機按規定時間運轉，傳動機構分別帶動高爐煤氣拉條、焦爐煤氣拉條及廢氣拉條往返移動規定行程，各拉條通過搬桿、鏈條帶動交換旋塞、廢氣砣桿及空氣蓋板進行有規律的開關，以改變煤氣、空氣和廢氣的流動方向。圖5-2158型焦爐交換系統圖1—交換機；2—焦爐煤氣拉條；3—高爐煤氣拉條；4—廢氣拉條Ⅰ、Ⅲ—煤氣拉條傳動軸；Ⅱ—廢氣拉條傳動軸煉焦爐的機械設備2．交換過程及交換機交換機分機械傳動和液壓傳動兩類，機械傳動又有臥式、立式和桃形三種。〔1〕JM-1型臥式交換機我國制造的臥式交換機JM-1型的交換時間、行程及氣流方向變化關系如圖5-22。根據交換工藝的要求，交換機應行程準確，動作清楚，有足夠的拉力。JM-1型煤氣交換機的傳動系統如圖5-23。圖5-22交換時間行程及氣流方向變化示意圖圖5-23JM-1型交換機傳動系統示意圖1—大擺線輪；2—主軸及傳動廢氣軸(在同一垂線上)；3—軸Ⅲ；4—軸Ⅰ；5、6、7—圓柱輪；8—焦爐煤氣卡輪；9—高爐煤氣鏈輪；10—電動機；11—聯軸器；12—減速機；13—手柄；14—傳動齒輪；15-廢氣鏈輪煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備⑵JM-4型液壓交換機液壓交換機是利用油泵將油加壓后，產生的壓力輸送到操作缸內推動活塞，由活塞帶動鏈條到達煤氣、空氣和廢氣的換向任務。其傳動裝置與上述電動交換機一樣，焦爐煤氣和廢氣各用一個油缸帶動，高爐煤氣用兩個油缸帶動兩根鏈條。該交換機的油路系統如圖5-24。圖5-24JM-４型液壓交換機油路圖1—

油箱；2—葉片泵；3—單向閥；4—濾油器；5-壓力表閥門；6—壓力表；7—電液換向閥；8、9—高爐煤氣油缸；10—廢氣油缸；11—焦爐煤氣油缸；12—手搖泵；13—調節節流閥；14—電動機；15—溢流平安閥煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備液壓交換機具有結構簡單，制造方便，體積小，重量輕等優點。實際使用情況說明，啟動和運行平穩，無沖擊震動，調整容易，檢修方便，行程準確。目前還存在容易漏油，部件加工精度要求高及有出現誤動作的可能等缺點，有待于進一步改進。(3)桃形交換機桃形交換機是由電動機通過減速機驅動被動軸上的左右兩個桃形輪轉動，分別撥動煤氣拉條杠桿和廢氣拉條杠桿擺動而牽引拉條，使之往復運動而完成換向任務。由于左、右兩個桃形輪的形狀各不相同，使煤氣拉條和廢氣拉條按各自規律動作，桃形輪順時針轉或逆時針轉均可，交換動作靠主令控制器進行控制，即由起始位置每轉動180o就完成一次交換。當發生斷電或其它故障時，可由手動裝置進行交換。煉焦爐的機械設備

第四節焦爐機械

煉焦生產中焦爐機械包括：頂裝焦爐用裝煤車、推焦車、攔焦車和熄焦車(焦爐四大車)，側裝焦爐用裝煤推焦車代替裝煤車和推焦車，增加了搗固機和消煙車，用以完成煉焦爐的裝煤出焦任務。這些機械除完成上述任務外，還要完成許多輔助性工作，主要有：⑴裝煤孔蓋和爐門的開關，平煤孔蓋的開閉；⑵炭化室裝煤時的平煤操作；⑶平煤時余煤的回收處理；⑷爐門、爐門框、上升管的清掃；⑸爐頂及機、焦側操作平臺的清掃；⑹裝備水平高的車輛還設有消煙除塵的環保設施。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備為改善環境，一些大型焦爐的裝煤車還設置了無煙裝煤設施，如圖5-25所示。

圖5-25裝煤車導煙流程1—

抽煙管；2—水噴嘴；3—燃燒筒；4—給水箱；5-水泵；6—水噴嘴；7—水洗器；8—別離器；9—排水槽；10—外接管；11—地面系統；12—高壓氨水噴嘴；13—上升管煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備二、推焦車推焦車的作用是完成啟閉機側爐門、推焦、平煤等操作。主要由鋼結構架、走行機構、開門裝置、推焦裝置、去除石墨裝置、平煤裝置、氣路系統、潤滑系統以及配電系統和司機操作室組成。大型焦爐推焦車應具備以下功能：一次對位完成摘掛爐門、推焦和平煤操作；機械清掃爐門、爐門框和操作平臺；機械實現尾焦的采集和處理；用壓縮空氣清掃上升管根部的石墨；推焦電流的顯示及紀錄；PLC自動操作控制。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備推焦車在一個工作循環內，操作程序很多，但時間只有10min左右，工藝上要求每孔炭化室的實際推焦時間與方案推焦時間相差不得超過5min。為此，推焦車各機構應動作迅速，平安可靠。為減少操作過失，最好采用程序自動控制或半自動控制，為縮短操作循環時間，使車輛效勞于更多的爐孔數，今后車輛的開展盡可能采用一點停車，即車輛開到出爐號后不再需要來回移動，就能完成此爐號的推焦和上一爐號的平煤任務，這樣不僅可以縮短操作時間，而且可以改善出爐操作。實現一點停車，可以減少車輛的啟動次數，減少行走距離，提高設備的利用率，目前一般大型焦爐的推焦車最多能為80孔焦爐工作，如改成一點停車那么可提高到130孔爐室。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備攔焦車工作場地狹窄，環境溫度高，煙塵大，故對其結構的要求是穩定性好，一次對位完成摘掛爐門和導焦槽定位，平安可靠，防塵降溫，定位次數少。攔焦車在運轉過程中，導焦槽的底部應與炭化室的底部在同一平面上，以防焦炭推出時夾框或推焦桿頭撞擊槽底而損壞。摘門機構除與推焦車相同外，爐門的提起高度和回轉角度應完全符合要求。為減輕勞動強度，增設機械清掃爐門、爐門框和操作平臺的裝置以及尾焦采集裝置，并能實現PLC自動操作控制。煉焦爐的機械設備四、熄焦車熄焦車由鋼架結構、走行臺車、電機車牽引和制動系統、耐熱鑄鐵車箱、開門機構和電信號等部位組成。用以接受由炭化室推出的紅焦，并送到熄焦塔通過水噴灑而將其熄滅，然后再把焦炭卸至涼焦臺上。操作過程中，由于經常在急冷急熱的條件下工作，故熄焦車是最容易損壞的焦爐機械。工藝上要求熄焦車材質上能耐溫度劇變，耐腐蝕，故車箱內應襯有耐熱鑄鐵〔鋼〕板。一般熄焦車底傾斜度為28o，以保證開門后焦炭能靠自重下滑，但斜底熄焦車上焦炭堆積厚度相差很大，使熄焦不均勻。國內有的焦化廠，調整熄焦塔水噴頭的配置數量，或設置傾翻機構，防止車箱內焦炭堆積不均的缺點。煉焦爐的機械設備煉焦爐的機械設備

五、搗固站搗固站是將儲煤槽中的煤粉搗實并最終形成煤餅的機械。有可移動式的車式搗固機和固定位置連續成排搗固站兩種。可移動式的搗固機上有走行傳動機構，每個搗固機上有2～4個搗固錘，由人工操作，沿煤餅方向往復移動，分層將煤餅搗實，煤塔給料器采用人工控制分層給料的方式。連續搗固站的搗固錘頭多，沿煤餅排開，在加煤時，錘頭不必來回移動或在小距離內移動，實現連續搗固，煤塔給料器采用自動控制均勻薄層連續給料。煉焦爐的機械設備六、裝煤推焦車搗固焦爐的裝煤推焦車完成的任務除了有頂裝焦爐推焦車的摘門、推焦外，還增加了推送煤餅的任務，同時取消了平煤操作。相應地車輛上增加了搗固煤餅用的煤槽以及往爐內送煤餅的托煤板等機構，取消了平煤機構。通常裝煤箱的一側是固定壁，另一側是活動壁，煤箱前部有一可張開的前臂板，裝煤餅時翻開，煤餅由此推出。煤餅箱后部有一頂板，裝煤時與托煤板一起運動，裝完煤抽托煤板時由煤箱側壁鎖緊機構夾住，頂住煤餅，抽完托煤板后，夾緊機構放開，由卷揚機構拉回。煤餅箱下有托煤板，由一鏈式傳動機構帶動，在裝煤時托著煤餅一起進入炭化室，裝完煤后抽出。煉焦爐的機械設備七、四大車聯鎖焦爐的生產操作是在各機械相互配合下完成的。在焦爐機械水平逐步提高的情況下，裝煤車、推焦車、攔焦車和熄焦車之間的工作要求操作協調、聯系準確，方能使四大車的操作協調一致，為保證焦爐平安正常生產，四大車應實現聯鎖，具體要求如下：①裝煤車司機能根據裝煤情況，發出平煤信號，推焦車司機在平煤時可發出停止平煤的信號，平煤過程中裝煤車司機也可發出訊號仃止平煤。②推焦車、攔焦車和熄焦車之間，在未對準同一爐號的情況下不能推焦，即在攔焦車未取下爐門和導焦槽未對準爐門框以及熄焦車未運行至接焦位置時不能推焦。推焦過程中，如某一機械出事故，任何一個司機均可發出指令使推焦桿退回。煉焦爐的機械設備為到達上述要求，目前我國四大車的聯鎖控制主要有以下幾種方式：〔1〕有線聯鎖控制在焦爐四大車上均設一條聯鎖滑線，每車司機室都設有操作信號和事故信號，出焦時每車操作前都用信號聯系。各車之間還有聯鎖裝置，推焦前只有當攔焦車翻開爐門，導焦槽對準推焦爐號，熄焦車對位，并待熄焦車司機接通推焦車上的繼電器時，推焦車方能推焦。當焦側出現問題不允許繼續推焦時，熄焦車司機可切斷電源，推焦桿即停止前進。這種有線聯鎖裝置，可由熄焦車控制推焦桿前進，缺點是線路復雜，操作麻煩，不能保證推焦桿與導焦槽對準同一炭化室，即配合不能到達完全可靠。煉焦爐的機械設備〔2〕載波通迅在每輛車上安裝載波，直接利用電力線傳遞載波，進行通話聯絡和控制操作，這種方式雖然可靠但通話和操作頻繁，在緊張的操作中，有時會出現人為的誤操作。(3)r射線聯鎖信號在裝煤車、攔焦車和推焦車上設有r射線的發射和接收裝置，一般推焦車上發出的r射線，從炭化室頂部空間通到焦側的攔焦車上，同時裝煤車發出的r射線也可通到推焦車上，以實現相互之間的對準和聯鎖。這種聯鎖裝置可以不用附設聯鎖滑線，而且也減少了設備。r射線是用鈷60同位素作射源的，使用期間維修工作量極少。因此是一種比較理想的聯鎖裝置，但應嚴防泄漏。除此外，焦爐機械還設有各種信號裝置，有氣笛、電鈴或打點器、信號燈等，以用來聯系、指示行車平安?？傊?，焦爐機械的開展趨勢是逐步實現計算機自動控制，實現焦爐機械遠距離或無人操縱的自動化，從而徹底改善焦爐的勞動條件，提高勞動生產率。附贈人生心語人生太短，聰明太晚人生太短，