年产114万吨焦炭的炼焦车间之设计

226/226年产114万吨焦炭的炼焦车间之设计开题日期：2011年6月25日设计（论文）期限：自2011年6月25日至2012年5月20日化学工程与技术学院应用化学技术专业2009年级0901＿班学生姓名邹素娟指导教师史世庄答疑教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿教研室主任＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿教学院长＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿年月日＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿摘要随着全球经济加快复苏，我国国民经济平稳较快速进展，钢铁需求接着增加，焦炭广泛应用于冶金行业，尤其钢铁产销的恢复增长，国内外煤炭市场需求旺盛，国内高炉的大型化加快，优质炼焦煤资源更显紧俏，,政府不断加大淘汰落后产能和技术改造工作力度，努力实现焦炉建设和改造的大型化、自动化及清洁环保化，促进了焦化产业结构的优化升级。进入21世纪，结构调整和技术进步仍是中国焦化工业进展的主题，不断提高焦炉的生产能力，适应高炉炼铁技术进展的需要,同时更有利于环保等等。目前，炭化室高6m的焦炉炉型已逐步成为我国炼焦行业的差不多炉型，并逐步在我国焦化行业占据主导地位。本设计炼焦车间选用6m捣固焦炉，该焦炉为炭化室高6m的大容积焦炉，其碳化室有效容积为43.9m3，关键词：炼焦车间；焦炉；焦炭；工艺计算目录绪论11化工技术部分41.1原料与产品41.1.1原料煤性质与配煤比的选择41.1.2原料煤、蒸汽、水、煤气的年耗量61.1.3焦炭质量可能、全焦及各级焦炭年产量61.1.4出炉煤气组成与净煤气含量71.2备煤工艺概述81.2.1备煤工艺流程的选择81.2.2备煤车间的工段组成和平面布置91.2.3要紧设备的选择和计算111.3炼焦车间平面布置181.3.1炼焦车间生产方法简述181.3.2炉型的评比及论证181.3.3炉型及炭化室尺寸的选择、炉孔数的计算和炉组的选择………..211.3.4专业车辆的台数及配置221.3.5炉组布置，炉间台、炉端台的尺寸及各层空间的利用221.3.6送煤皮带及煤塔、熄焦设施、筛焦设施的布置241.3.7烟道与烟囱位置的讨论241.3.8加热煤气管道、出炉煤气管道的布置241.4工艺计算261.4.1炭化室的物料衡算261.4.2炼焦炉的热量衡算291.4.3焦炉蓄热室计算371.4.4焦炉炉体水压计算441.4.5烟囱计算581.4.6废气循环量计算671.5焦炉机械设备选择及附属设备的选择计算711.5.1焦炉机械设备、空气压缩机、筛分设备的特性及要紧技术性能...711.5.2护炉设备的结构形式及规格741.5.3集气系统及辅助管道的作用，结构形式及集气管管径的计算选择..781.5.4加热煤气管道的结构及管径的计算、选择861.5.5废气设备和交换传动装置的结构形式891.5.6建筑物尺寸的确定…911.6要紧技术操作与生产操纵961.6.1推焦串序的确定及循环推焦表961.6.2焦炉的加热制度981.6.3焦炉正常操作中的要紧规定1021.6.4焦炭质量要紧检测项目及取样地点1081.6.5炼焦炉所用仪表及自动调节装置的类型、数量、用途及安装地点...1092技术保安、防火措施及烟尘操纵1112.1炼焦车间各区域的防火防爆等级1112.2炼焦车间的要紧安全技术规则和安全措施1112.3烟尘操纵1122.3.1装煤过程的烟尘操纵1122.3.2推焦过程的烟尘操纵1122.3.3熄焦过程的烟尘操纵1132.3.4筛焦过程的烟尘操纵1133电工部分1143.1动力部分1143.1.1各专业车辆、交换机、筛分设备、空压机的电动机型式、功率、数量以及炼焦车间其它用电设备的动力消耗1143.1.2运焦皮带的计算1153.2照明部分1184经济部分1194.1设计定员的编制1194.2设计成本的编制1234.3炼焦车间的工艺概算125结束语127参考文献128致谢129绪论焦化工业为冶金工业的重要组成部分,其要紧任务是为钢铁企业提供燃料(焦炭、焦炉煤气)、焦炭、焦炉煤气及炼焦过程中所得的各种化学产品,又为化肥、农药、医药、染料、合成纤维和橡胶工业提供原料。此外,焦炉煤气可用于发电、还为都市煤气化提供煤气等。受钢铁工业快速增长的阻碍，从2002年开始中国焦化工业呈现高速增长的趋势。2004年焦炭总产量突破20亿吨，比2003年增约4亿吨，出口焦炭约1.5亿吨，约占世界焦炭贸易总量的60%。中国炼焦工业技术已进入世界先进行列，新建的大部分是技术先进、配套设施完善的大型焦炉，炭化室高6m的大容积焦炉已实现国产化，2004年机械化焦炉生产的焦炭约占焦炭总产量的70%；干熄焦、除尘站、废水处理站、制冷站等环保技术已进入有用化时期；化学产品回收加强；改造设备简陋、落后的小型焦炉，淘汰土焦、改良焦炉的进展加快。可见，焦化行业是我国的支柱产业，不仅在冶金企业具有重要的地位，而且在整个国民经济建设中都有举足轻重的地位。本设计是钢铁联合企业中焦化厂的一部分──年产100万吨干冶金焦炭的炼焦车间之设计。新建单位，两座焦炉可一次性建成投产，可为两座大于1000m³的高炉提供冶金焦炭。建厂地址选在中原地区，河南附近，靠近中等都市。海拔500m左右，大气压为750㎜Hg柱，平均气温20℃，最低气温﹣15℃，最高温度焦化厂要紧车间组成有备煤车间、炼焦车间、回收车间、精苯车间、焦油车间以及机修车间等。备煤车间要紧工段为受煤工段、贮煤工段、配煤工段等。回收车间分为鼓风冷凝、硫胺、蒸氨、粗笨等要紧工段。依照设计生产能力──年产114万吨干冶金焦炭，所选的炉型为6m捣固焦炉，其要紧尺寸如下：炉孔数：炉座×孔＝2×50＝100孔；炭化室有效容积：43.9m炭化室尺寸（mm）：全长：15980有效长：15140全高：6000有效高：5800平均宽：500锥度：30中心距：1400；立火道中心距：480mm，个数：32个；炉体结构特征：双联、复热、下喷；加热水平：805mm；设计结焦时刻：20h。炼焦生产中焦炉专用机械，捣固焦炉用的要紧机械有60锤固定捣固机、捣固装煤车、推焦车、导烟车、除尘拦焦车、熄焦车、电机车、液压交换机、摇动给料机。其配置如下：焦炉机械设备配置表序号机械名称数量备注单位操作其中备用1捣固机锤6042捣固装煤车台20左右型各1台3推焦车台20左右型各1台4导烟车台215拦焦车台216熄焦车台217电机车台218液压交换机套209摇动给料机台200本设计选用炭化室高6m的捣固焦炉，由我校王光华教授团队研发、自主设计的世界上第一座固定站的6m捣固焦炉WKD6050D于2010年4月16日在河南平顶山中平能化集团中鸿煤化公司顺利投产，标志着我国已掌握大容积捣固焦炉的核心技术，其中关键技术已达到世界先进水平。炭的化室高6m的焦炉是我国最早在20世纪90年代初设计投产的焦炉。在我国，炭化室高6m焦炉正逐步成为主流炉型，近两年炭化室高7.63m型焦炉也在兖钢、太钢、马钢、武钢、首钢等企业相继投产。本设计采纳的要紧新技术：(1)气垫皮带输送机：将通用带式输送机承载皮带的支撑托辊改由气室代替，便于运输安装，可依照用户要求选用，并组装成不同长度的气垫运输机。(2)捣固装煤技术：①扩大炼焦用煤煤源；②提高焦炭质量，实践证明，在原料煤同一配比的前提下，利用捣固工艺所生产的焦炭不管从耐磨强度，依旧抗碎强度，都比常规顶装焦炉所生产的焦炭有专门大程度的改善；③降低炼焦成本，提高经济效益。(3)焦炉无人操作：焦炉生产过程中采纳计算机操纵模型，用计算机进行监控和操纵，使焦炉生产始终达到并保持在最佳操作状态。(4)烘炉设备：将烘炉用的加热煤气和空气，依照需要混合燃烧后，用鼓风机将燃烧产生的热废气，鼓入焦炉炭化室，从而能够有效保证升温曲线。由于烘炉用的热气体由鼓风机提供动力，因此，烘炉时，直接烘焦炉本体，将烟囱的闸门打开一点，使烘炉气体最终导入烟囱排出，同时烘烟囱。(5)新型清洁快速熄焦技术能够缩短熄焦时刻，降低并稳定焦炭水分，改善焦炭质量，减少熄焦水消耗，以及减少熄焦粉尘对环境的污染，除尘效果达到国际标准（≤50g/t焦）。装煤、出焦采纳世界一流的地面站集中除尘技术，烟尘操纵效率95%以上，解决了长期以来困扰捣固炼焦的环境污染问题；为了幸免火焰和烟气通过打开的小炉门跑出，平煤装置带有平煤密封罩。在小炉门打开后，密封罩被液压缸向前推进到与小炉门框贴合，相当于一个临时小炉门。(6)精确的定位系统：采纳焦炉炉号自动识不及自动对位技术，显著提高焦炉的自动操纵水平。焦炉的自动炉号识不和车辆定位技术采纳得较多的是格雷栅板红外识不定位技术（误码率＜10-7)。它的差不多配置是：变频走行操纵、测量轮及旋转编码器的粗定位系统、红外和固定栅板的炉号识不精确定位系统、PLC、激光手动定位装置。(7)无缝钢轨的应用：推焦车轨道采纳无缝钢轨，立即轨道进行对焊，效果较好，未出现断裂现象和轨道上拱现象。（8）采纳高度自动化的地面固定式捣固站、装煤车和推焦机，这种分体组合操作灵活、可靠，降低了投资，这项捣固技术先进、可靠、安全和有用，且经济效益显著。（9）采纳薄层给料，连续捣打技术，显著提高大型捣固焦炉生产的可靠性。要紧存在问题：(1)由于气垫运输机采纳专用的工装，一次成型，制造精度较高。(2)若治理不善，机、焦侧集气管压力不平衡，荒煤气倒流入炭化室顶，降低炉顶空间温度，阻碍焦炭成熟，会认为加热水平偏高。(3)采纳计算机进行监控，若计算机出现故障，整个生产将会处于瘫痪状态。化工技术部分1.1原料与产品1.1.1原料煤性质与配煤比的选择一原料煤性质的论述我国是世界上最早采煤和用煤的国家。早在两千多年前，煤和焦炭在我国已作为商品交易。我国煤炭资源丰富，探明可采储量为7300多亿吨，居世界之首，约占世界总量的46%。捣固焦多采纳按一定比例配成的配合煤。本设计拟适用于中原地区，要紧采纳附近山东、山西、河北等省的煤。中原地区煤炭资源丰富，储量大；加上煤种多，交通便利，水源丰富，地理、物资、文化条件较好，有较好的进展远景。本设计拟先选用如下表1.1所示的煤种。表1.1所选煤种及其性质煤种Ad(％)Vd(％)St(％)GY(mm)新汶8.2838.6601.3859.026.0柳林8.7522.640.8385.019.0灵石8.3429.680.4889.029.0邯郸10.2717.820.6927.011.0山东新汶煤属于3号气煤，具有中等粘结性，有的可单独炼成中等强度的焦炭。山西柳林煤属于焦煤，能单独炼焦，但横裂纹多，气孔率高。这两种煤挥发分较高，炼成的焦炭裂纹多，配入煤料中能够减缓对焦炉的膨胀压力，增大焦饼收缩度，有利于结焦，增加煤气的产率，有利于综合利用。山西灵石煤属于肥煤，具有较强的粘结性，受热时能产生大量流淌性大、热稳定性好的胶质体。用肥煤炼成的焦炭熔融性好，横裂纹多，气孔率高，是配煤中的重要成分。河北邯郸煤属2号瘦煤，变质程度较高，而且挥发分较低，在结焦时收缩度小，加热时形成的胶质体较少，配入煤料中能够提高焦炭的块度。但熔融性较差，配入过多会降低焦炭的耐磨性。二配煤比的选用及相应的配合煤质量配煤是指将不同牌号的煤种，按不同比例配合后作为炼焦原料。我国幅员宽阔，资源丰富，各地的煤质不同，灰分、硫分含量亦有差异，因此应当结合各地煤源的特点，采纳配煤炼焦，如此不但能够有效利用煤炭资源，减轻铁路运输负担，降低生产成本，而且能够调整炼焦煤料中的灰分、硫分和挥发分的含量，提高焦炭质，因此焦化厂不论规模大小，均应采纳配煤炼焦。在确定配煤方案时，应遵循以下配煤原则[3]：(1)采纳的配煤比应使焦炭质量达到规定的指标，满足使用部门的要求。(2)充分利用本地区资源，做到运输合理，尽可能缩短运输距离。(3)煤在炭化室内不致产生过大的膨胀压力，以免损坏焦炉炉体和引起推焦困难。(4)在保证焦炭质量的前提下，尽量少用焦煤等优质煤，多用气煤和弱粘结性煤。(5)在可能条件下，应尽量降低煤的灰分和提高化学产品的产率。由于捣固焦炉大大降低了对主焦煤的利用率，降低成本，煤饼堆密度由顶装煤炼焦的0.74t/m³提高到1.1t/m³，煤料颗粒间距减小，煤饼堆比重增加，有利于多配入高挥发性煤和弱粘结性煤。所选配煤比和配合煤质量如下表1.2和表1.3所示。表1.2所选单种煤的配合比(%)新汶柳林灵石邯郸40252510表1.3配合煤的质量Wy(%)Ad(％)Vd(％)St(％)Y(mm)细度<3mmG10.008.6027.600.5518.6580%70.2一般条件下，室式炼焦的配合煤细度因装炉煤的工艺特征而定，常规炼焦（顶装煤）是为72%～80%，配型煤炼焦时约为85%，捣固炼焦时为90%。1.1.2原料煤、蒸汽、水、煤气的年耗量一原料煤的年耗量炭化室有效容积为V＝43.9m3，设计结焦时刻τ＝22h，炉孔数n＝2×50＝100孔。炭化室高6m，取装炉煤料堆比重（按干煤计）γ原料煤的年耗量：＝＝＝208万t/a(1.1)＝＝231万t/a（同时适用系数K，取为0.9。）二蒸汽的年耗量由文献[4]表3-6-13，可知煤气预热器用蒸汽量为0.2吨/时。蒸汽年耗量GWq＝0.2×24×365＝1752t/a注：没有考虑喷射上升管及清扫管道的蒸汽用量。三水的年耗量由文献[4]表3-6-12，可知：熄焦补充用水：0.4m3/吨干煤；焦台补充熄焦用水：0.04m3/吨干煤；生产技术用水：0.005m3/吨干煤；合计用水0.445m3/吨干煤；GW＝0.445×208＝93万m3/a（注：没有考虑事故用水。）四煤气的年耗量由热平衡可知：高炉煤气耗热量为938kcal/nm3，则每吨干煤耗高炉煤气量＝＝745nm3/吨干煤（炼焦耗热量700千卡/吨干煤）：＝745×208＝154960万nm3/a焦炉煤气：＝30238万nm3/a1.1.3焦炭质量可能、全焦及各级焦炭年产量一焦炭质量可能参照河南煤化公司实际生产情况，粗略可能在此配煤下焦炭质量如下：Ad=11.2％，Std=0.46％，Rmax=1.1；M40＝78%，M10＝7%；CRI=22.56，CSR=65.55；冶金焦率（＞25mm）93%；块焦率（10～25mm）2.5%；粉焦率（0～10mm）4.5%。二全焦及各级焦炭年产量由物料平衡可知，干全焦率为k＝75.8%。由文献[4]公式3-2-1，干全焦年产量计算公式G=365×24×0.95×(1.4)式中：G────干全焦年产量，t/a；n────炭化室孔数，孔；V────炭化室有效容积，m3/孔γ────干煤堆比重，t/m3；τ────焦炉周转时刻，h；k────全焦率，%；全焦年产量：G＝365×24×0.95×114×43.9×0.95×0.758/24＝124.9万t/a冶金焦年产量：＝124.9×0.93＝116万t/a块焦年产量：＝116×0.025＝2.9万t/a粉焦年产量：＝116×0.045＝5.22万t/a1.1.4出炉煤气组成与净煤气含量一出炉煤气组成由物料衡算可知出炉煤气组成如下表1.4所示。表1.4出炉煤气组成（单位：g/nm3）焦油粗苯氨水汽110.431.97.6398.7二净煤气含量由物料衡算可知，每吨干煤产煤气量为＝157.6kg/干煤＝183×157.6＝28841万kg/a＝=63949nm3/a（r＝0.451kg/nm3）1.2备煤工艺概述1.2.1备煤工艺流程的选择一备煤工艺分类炼焦煤的工艺必须适应炼焦煤的粉碎特性，使粒度达到或接近最佳粒度分布。合理选择工艺流程目的是为了扩大炼焦煤源和改善焦炭质量。由于煤的最佳粒度分布因煤种、岩相组成而异，因此不同煤和配合煤应采纳不同的粉碎工艺。备煤工艺流程选择依照原料煤的粉碎加工方式分类的，要紧有先配合后粉碎、先粉碎后配合、部分硬质煤预粉碎、分组粉碎和选择粉碎等五种工艺流程。设计时应依照煤质情况及实验数据选择。（一）先配煤后粉碎工艺该工艺流程是将组成炼焦煤料的各单种煤先按规定的比例配合后，再进行粉碎的一种备煤工艺，简称”混破”工艺。我国大部分焦化厂采纳这种流程，如下图1.1所示：图1.1先配合后粉碎工艺流程1.优点该工艺流程简单、设备较少，粉碎后不需要设置混合设备。；布置紧凑，操作方便，故配煤盘操作容易;这种工艺，确定适宜的份额随细度，可在一定范围内改善粒度分布，提高焦炭质量。2.缺点这种工艺流程，因煤料块度大，下料不均匀，致使配煤准确度差。同时不能按不同的煤种操纵不同的粉碎粒度。因此仅适用于煤料黏结性较好，煤质较均匀的情况，当煤质条件差、岩相不均匀时不宜采纳。（二）先粉碎后配煤工艺先将组成炼焦煤料的各单种煤依照其不同特性分不粉碎到不同的细度，再按一定的配比进行配合和混合的工艺。如下图1.2所示：图1.2先粉碎后配合工艺流程1.优点这种流程能够按煤种特性分不操纵合适的细度，有助于提高焦炭质量或多用弱黏结性煤。2.缺点工艺流程长、工艺复杂，设备较多，需多台粉碎机且配煤后还需设混合装置故投资大、操作复杂。（三）部分硬质煤预粉碎工艺当炼焦用煤只有1～2种硬质较大的煤时可先将这种硬质煤预粉碎，然后再按比例与其它煤配合、粉碎。我国配合煤中当气煤配量较多时，由于气煤较肥、焦煤要求更高的细度，故常将这种流程用作气煤预粉碎，称气煤预粉碎工艺。部分煤预粉碎机的布置有两种型式，一种布置在配煤槽前(图1.3(a))，另一种布置在配煤槽后(图1.3(b))。前一种布置的预粉碎机能力要与配煤前输煤系统能力相适应，因此预粉碎机庞大，设备投资较多；后一种布置的预粉碎机能力可适当减小，从而设备轻、投资较省。如下图1.3所示：（a）(b)图1.3部分硬质煤预粉碎工艺流程（四）分组粉碎工艺流程该工艺流程是将组成炼焦煤料的各单种煤，按不同性质分成几组进行配合，并分组粉碎到不同细度，最后混合均匀的一种炼焦煤粉碎流程。如下图1.4所示 图1.4分组粉碎工艺流程优点：灵活、机动、适应性较大，可依照各种煤的不同性质分不进行合理粉碎，使炼焦煤料粒度适当，从而提高焦炭质量和多弱黏结性煤炼焦。缺点：配煤槽和粉碎机数量多，还需设置混合机(或混合溜槽)，工艺复杂，投资大。一般适用于生产规模较大，煤种数较多而且煤质有较明显差不的焦化厂。（五）选择性粉碎工艺依照炼焦煤料中煤种和岩相组成的硬度的不同，以及要求粉碎的粒度不同，将粉碎与筛分相结合，达到煤料均匀。煤料通过筛分装置，大颗粒的筛上物进入粉碎机再粉碎的工艺。如下图1.5所示。图(a)为往煤料中配入焦粉的生产流程，图(b)为往煤料中配无烟粉煤生产铸造焦的生产流程。图1.5选择性粉碎工艺流程1.优点(1）粉碎效率高。大粒度煤得到充分粉碎，小粒度煤幸免了过细粉碎。(2）节约电能。小粒度煤直接进入混合溜槽，减小了粉碎机负荷，节约了电能。(3）改善工作环境。幸免小粒度煤的过细粉碎，使煤尘不易从密封不严的机壳处飞出，空气中粉尘浓度大大降低。依照煤质不同，选择粉碎有多种流程。关于结焦性能较好，但岩相组成不均一的煤料，可采纳先筛出细颗粒的单程循环粉碎流程；当煤料中有结焦性差异较大的煤种时，应采纳多路循环选择粉碎流程本设计中，由于配煤质量较好，先配合后粉碎工艺能满足焦炭质量要求，故可选用先配合后粉碎工艺流程。二备煤工艺流程配备煤工艺的差不多流程如下图1.6所示：图1.6配备煤工艺的差不多流程图三备煤工艺的操纵本质备煤工艺随着工艺装备及操纵、治理的水平的提高，其操纵要求也越来越清晰。在较全面的掌握使用煤资源的特性，结合使用需要达到的要求，制定出科学、高效、可行的使用方案，充分利用各种操纵手段，使工序的没一个环节都得到严格的操纵和执行，确保使用方案的严格执行，达到稳产、优产、性价比高、环保等的目的。1.2.2备煤车间的工段组成和平面布置一备煤车间的工段组成备煤车间的任务是将运入焦化厂的各单种煤制成符合质量要求的炼焦煤料。备煤车间要紧由受煤工段(汽车受煤装置)、贮煤工段、破裂工段、配煤工段、粉碎工段（包括无烟煤粉碎）、混合室、煤塔顶层以及相应的带式输送机通廊和转运站等组成，并设有推土机库、煤焦制样室等辅助生产设施。并预留解冻库系统、翻车机系统和火车受煤装置。二备煤车间的平面布置（一）布置要点（1）各要紧工段间应尽量紧凑集中，使运输线最短，平面不交叉往返，节约用地、节约基建投资和降低操作费用。（2）贮煤场、配煤室等建（构）筑物一般应和焦炉平行布置，并考虑有进展的可能。贮煤场地坪一般采纳石块或素混凝土地坪，且应有适当的坡度和排水沟，以利排水。煤场附近应有回收煤泥的沉淀池。（3）卸车线一般不能兼作人行线，卸车线不宜设置在坡道和弯道上。（4）胶带输送机的运输系统一般采纳单路布置。受煤系统的胶带输送机应考虑运往贮煤场和配煤槽去的两个流向。贮煤场应设置胶带输送机将煤送往配煤槽，幸免二次装车倒运。备煤车间的翻车机室或受煤槽应单独设置，不和其它用户合用，幸免混料而增加煤的灰分。（5）当车间设置调度室时，调度室的位置应靠近车间办公室。调度室一般和集中操纵室合并。（6）当设置解冻库时，解冻库应位于卸车装置进车端一侧的附近。（7）推土机库应位于贮煤场附近，便于推土机出入贮煤场。（8）在总图布置时，车间的辅助设施和生活福利设施应与生产厂房同时考虑。（9）车间的要紧建（构）筑物附近应有道路，以便检修车辆和消防车辆通过。布置形式备煤车间的平面布置要紧有三种以下差不多形式:①备煤车间布置在焦炉的焦侧优点：贮煤场到煤塔的胶带输送机长度较短，备煤和筛焦的铁路线能够集中，车间比较紧凑，操作治理较为方便。缺点：筛焦楼离炼铁车间较远，增大了往炼铁厂运送焦炭的距离。②备煤车间布置在焦炉的机侧优点：筛焦楼靠近炼铁厂，往炼铁厂运送焦炭的距离较短。缺点：化产车间夹在备煤和焦炉中间，因而增大了粉碎机室到煤塔的运输距离。③备煤车间与焦炉混合布置优点：整个工厂比较集中紧凑。缺点：各个车间，特不是炼焦车间的进展受到限制，备煤车间也比较分散，维护治理不便。图1.7备煤车问的平面布置1—熄焦塔；2—焦炉；3—煤塔；4—配煤槽；5—粉碎机室；6—胶带输送机通廊；7—转运站；8—受煤槽；9—装卸桥（LK=40米）；10—地面胶带输送机；11—煤堆本设计采纳布置机侧的形式。因本设计焦化厂离洗煤厂较近，煤的水分较大，需加大贮煤场以延长存放时刻，自然沥水，利于焦炉生产。若布置在焦侧，势必增大往高炉运焦炭和高炉向焦炉送煤气的距离，同时也有碍于煤场的扩建。若混合布置，煤的往返运输量大，动力消耗太大，也不便治理。故本设计布置在机侧。如此布置煤场，各车间在平面布置上较为紧凑，煤料送线简单、转运点少、操作治理方便；筛焦楼靠近炼铁，往炼铁厂运送焦炭的距离较短。但化产车间夹在备煤和焦炉中间，因而增大了粉碎机室到煤塔的运输距离。1.2.3要紧设备的选择和计算一设备能力的计算关于备煤部分的系统设备，要紧针对三个工艺系统进行计算，即受煤系统、贮煤场至配煤槽顶部和配煤室至煤塔顶部。受煤系统的设备能力包括卸车设备能力、贮煤场中贮运设备的堆煤能力以及由受煤至贮煤场之间的胶带输送机和给料机等设备的能力。贮煤场至配煤槽顶部的设备能力包括贮煤场中贮运设备的取煤能力和该系统的胶带输送机、给料机等设备的能力。配煤室至煤塔顶部的设备能力包括配煤设备、粉碎机、胶带输送机等设备的能力（一）受煤系统的设备能力计算受煤系统的设备能力取决于卸车设备的能力，卸车设备的能力一般按下式[6]计算。Qx＝ （1.5）式中：Qx────要求的卸车能力，t/h；qc────次进厂列车的总载煤量，t；T────同意的卸车时刻，h；C────当用翻车机卸车时，不能进入翻车机翻卸车辆所占的百分比，一般为5%；t1────一次进厂列车进入卸车线后，在卸车的过中所需的调车对位的总时刻，h；t2────人工清扫车底和开关车门等辅助作业时刻，h；K────校正系数，考虑开关车门、人工清扫车底速度和机械卸车不协调所占用的时刻，一般取1.1～1.2。本设计生产规模是生产114万吨干冶金焦炭，由文献[4]表2-4-1，可选一次进厂列车的总载煤量qc=49辆×45吨/辆＝2205吨；同意的卸车时刻T取4时。所需的调车对位时刻t1取0.5时；当选用自动调车系统时，t2取为0时。校正系数K取1.1。则：Qx==607t/h（二）贮煤场至配煤槽顶部的设备能力计算贮煤场至配煤槽顶部的设备能力一般按下式[4]计算 Qs=（1.6）Qs────由贮煤场至配煤槽顶部的设备能力，t/h；qm────焦炉日用煤量，t；ts────设备同意的最大运转小时数，h；ts取为1小时（最大不大于18时）；K3────送煤不均衡系数，一般取1.25～1.5，此处取1.3。qm==6117t湿煤Qs==442t/h（三）配煤室至煤塔顶部的设备能力计算配煤室至煤塔顶部的设备能力一般按下式[4]计算。 Qm=(1.7)Qm────配煤室至煤塔顶部的设备能力，t/h；qm────焦炉日用煤量，t；ts────设备同意的最大运转小时数，h；K4────操作系数，一般取1.1～1.3，在那个地点取1.1。 则：Qm==374t/h二设备、设施的选择计算（一）卸车设备1．选型：本设计选用M2型回转式翻车机，并配以自动调车系统。这种系统生产能力大，卸车效率高、运行可靠、操作人员少和劳动强度小等特点；翻车机的重量轻、功率消耗少、回转角度大、工作可靠。其差不多性能见下表。最大起重量，t150电动机功率，kW125翻转方式转子式重量，t150回转周期，sec55压车形式钢丝绳卡钩最大回转角度175°传动形式钢丝绳传动电动机台数2外形尺寸17×10.46×92．生产能力和台数的确定阻碍翻车机生产能力的因素专门多，如煤的水分和粒度、人工清扫车底的快慢，往翻车机内调车位的熟练程度等，一般情况按下式[4]估算。 Qf＝(1.8)式中：Qf────翻车机的翻卸能力，t/h；G────一个车辆平均载煤量，t，一般按45t计；t────翻卸一个车辆循环时刻，min，关于转子翻车机，t按文献[6]表2-4-2确定为4min。 则：Qf＝=675t/h翻车机台数应依照系统要求的卸车能力按下式[4]计算。 n=(1.9)式中：n────翻车机的台数，台；Qx────系统要求的卸车能力，t/h，本节已计算558t/h；Qf────翻车机的翻卸能力，t/h，本节已计算为675t/h；Kw────翻车机的完好率系数，一般取Kw=0.9。 则：n==0.99,取1台故本设计选用两台翻车机，配两套自动调车系统，一套生产，一套备用。3．卸料设备翻车机下部的卸料设备，常用的有摇杆给料机、带式给料机和电磁振动给料机等。本设计选用电磁振动给料机（其外形见图1.8），这种设备结构简单操作方便，生产能力大，耗电少，且不需润化，能够均匀地调节给料量。依照系统要求的卸车能力607t/h，查文献[4]表2-4-39可选取GZ8型电磁振动给料机，其要紧尺寸和要紧技术性能见表1.6和表1.7。 图1.8电磁振动给料机表1.6GZ9型电磁振动给料机的要紧尺寸（单位：mm）BB1B2B3B4LL1L21500167610101223177624008002000L3L4HH1H2H3H4R210035153001440152022006603500注：R为差不多型或轻槽型的槽体半径。表1.7GZ9型电磁振动给料机的要紧技术性能生产能力水平安装600t/h双振幅1.5mm-10度安装840t/h振动频率3000次/min给料粒度3功率5.5kW注:差不多型电磁振动给料机的生产能力是指物料堆积体积比重为1.6时的设计能力。（二）煤场设备、设施、附属设备的选择计算1．煤场设备的选择煤场机械要紧有：装卸机、抓斗门式起重机、堆取料机等。抓斗门式起重机，能够完成物料卸取堆综合作业，运行灵活可靠，雨季是能从煤堆中抓取干煤，能够平铺直取实现煤质的均匀化，但生产能力低、设备重量大、不易实现自动化。堆取料机与其它机械相比具有重量轻、生产能力大、耗电量大，操作容易以及土建工程量小等特点，缺点是不适宜于取大块物料和不能处理自燃的煤。由于本设计的厂址距洗煤厂较近，水分大，不易自燃。另外，随着机械化采煤，大块煤已比较少，再加强治理，能够克服其缺点。故本设计选取堆取料机。依照上述计算结果，堆料能力Qx＝607t/h，取料能力Qs＝442t/h，查文献[4]表2-4-13选择DQ5030型堆取料机两台，一台操作，一台备用。DQ50305型堆取料机的外形图和要紧尺寸见下图1.9和表1.8。图1.9DQ5030型堆取料机外形图表1.8DQ5030型堆取料机的要紧尺寸取煤能力，t/h500电机总功率，kW235.7堆煤能力，t/h1000轨距，mm6000斗轮臂架长度，m30电源供电方式380V地沟滑触线堆煤高度，m轨面以上12总重，t259.18轨面以下1.8推举用钢轨型号，公斤/米43另外再选取两台推土机，查文献[4]表2-4-16选T3-80型推土机，用来清理煤场和将零散的煤汇聚拢成堆以配合其它贮运设备的作业。这种推土机的生产能力为45m32．贮煤场长度、容量及附属设施贮煤场的长度为堆煤总长度与因其它因素所需的长度和。堆煤总长度应依照贮煤场的形式和操作容量按下式[4]计算。 （1.10）式中：L────贮煤场的堆煤总长度，m；Q────要求贮煤场的操作容量，t，取焦炉的15用煤量15×6117＝91755t；K────贮煤场的操作系数，一般取为0.7；n────沿贮煤场全长方向的主煤堆数，取煤种数n＝4；h────煤堆高度，m；c────相邻煤堆底边的间距，m，一般取2m；────在每米贮煤场的长度内，主煤堆和副堆的总堆煤量，t/h，Δq按文献[4]2-2-8中计算式计算：Δq＝0.8h（l－h）（1.11）图1.10DQ50305型堆取料机贮煤场的断面布置由上图DQ5030型堆取料机贮煤场的断面布置（图1.9）可知：h＝13m，l1=50m，l2=35m，则Δq1＋Δq2＋Δq3=0.8×13×（35+50+35-3×13）=842.4t/m=21查文献[4]表2-2-10堆取料机贮煤场两端的布置尺寸，贮煤场因其它因素所需要的长度：L1=7m,L2=20m,L3=37m,L4=20m。则总长度=L+L3+L4=213.6+37+20=270.6m为了减少煤料损失和爱护环境应注意以下几点：贮煤场采纳素混凝土地坪，应有适当的坡度；应在煤场四周和堆取料机轨道两侧砌排水沟，在煤场两端点处应有回收煤泥的沉淀池；安装整体通风和吸尘装置以及撒水装置；另外，端部建推土机库，工人休息室等。 （三）配煤设施及设备1．配煤槽个数及其容量配煤槽是通用的配煤设备之一，，一般一个煤种使用一个配煤槽，因此配煤槽的数量取决于炼焦厂生产能力的大小和炼焦用煤的种数。配煤槽的个数一般比采纳的煤种多2～3个，要紧考虑煤种更换、设备维护，另设备用槽。本设计采纳四种煤，而申楼煤配比量较大，一个斗槽完成配煤有困难，即使配煤设备能力同意，上煤较频繁，需两个斗槽。考虑清扫，检修和更换煤种，因此需要的槽数更多。为了保证稳定生产，配煤槽的容量应依照操作班次、煤场形式以及由受煤或煤场到配煤槽的运输条件等因素确定。配煤槽的总容量一般相当于焦炉一天昼夜的用煤量。焦炉的日用煤量为6117t，取操作容量为总容量的85%，则总量为6117/0.85＝7196t。依照以上讨论，查文献[4]表2-2-18，应选取10个直径为8m，容量为500t的配煤槽，双排布置，一排操作，一排检修，两个留有备用和增加煤种。斗槽则采纳双曲线斗嘴。双曲线斗嘴优点在于对水分大和具有粘性的煤料适应性强，下煤速度快，不挂料，排料连续均匀，内壁抹光或衬瓷砖后，能够不设风力振动装置。2定量给料设备配煤槽所用定量给料设备要紧有配煤盘和电磁振动给料机两种（1）配煤盘配煤盘是常用的配煤设备，设在配煤槽的下部。配煤盘由圆盘、调节筒、刮煤板及减速传动装置等部分组成，升降调节套筒及改变刮煤板插入深度，能够调节配煤量，以保证各种煤料按规定的配比配合。其优点是调节简单，运行可靠，维护方便，对黏结煤料适应性强。但设备笨重，传动部件多，耗电量多，刮煤板易挂杂物，阻碍配煤准确度，需经常清理。（2）电磁振动给料机电磁振动给料机是由给料槽体、激振器、减振器组成，其优点是无传动机构，结构简单、维修方便、布置紧凑、投资少、耗电量少，调节灵活，便于实现自动化操作。缺点是对粘性煤适应性较差，如当煤水分大于12%或掺较多的煤泥时，会产生不均匀的塌落，阻碍配煤准确度;且安装、调整要求严格，否则运行中会产生专门大噪音。由上述计算Qm＝374t/h，查文献[4]表2-4-39，选取GZ5P型电磁振动给料机，其要紧性能见下表1.9。表1.9GZ5P型电磁振动给料机的要紧技术性能生产能力水平安装50t/h双振幅1.5mm-10度安装70t/h振动频率3000次/min给料粒度10功率0.65kW设备重量，公斤633（四）粉碎设备常用的粉碎机有反击式、锤式和笼型等几种形式。反击式粉碎机结构简单、重量轻、维修方便，运行中振动小，对水分大的煤适应性强；粉碎后<0.5mm的煤粉含量少。缺点是锤头转速大，故磨损快，灰尘大、操作环境差必须采纳机械除尘装置。锤式粉碎机的要紧优点是生产能力大、效率高，细度容易调节，操作维护方便。缺但粉碎后0.5mm以下的煤粉含量较多，水分较大时容易堵塞篦子，阻碍生产正常操作，产量显著下降。笼型粉碎机是一种较老的粉碎设备，生产能力低、耗电量大、设备重、机体庞大、传动装置复杂、检修工作量大，钢棒易磨损且易被煤中铁物打断，因此今年来采纳较少。依照上述计算结果Qm=374t/h，查文献[6]表2-4-19，选取φ1430×1300型反击式粉碎机，其要紧技术性能如下表1.10。表1.10MFJ-300型可逆锤式粉碎机的要紧技术性能生产能力，t/h400进料粒度，mm≤80%转子直径，mm1430出料粒度，mm≤3转子长度，mm1300电动机功率，kW550转子线速度，m/min985总重，kg18780可逆式锤式粉碎机的要紧尺寸和外形见表1.11和图1.10。表1.11MFJ-300型反击式粉碎机的要紧尺寸ABCDHH1H24772-3180450132022781100630A1A2A3A4B1B22000840434151813401340图1.11可逆式锤式粉碎机外形图1.3炼焦车间平面布置1.3.1炼焦车间生产方法简述随着国家经济的进展管，人们环保意识和合理利用焦煤资源意识逐步提高，政府不断加大的对焦化产业的治理力度，土焦炉将逐渐被取缔。目前出现了预热干燥、捣固型煤等工艺，对扩大炼焦煤源，改善焦炭质量，提高焦炉的产量和效率，有着宽敞的前景。本设计采纳的配煤质量较好，拟采纳6m的捣固焦炉炼焦，其生产成本低，生产操作稳定、可靠、环保，经验丰富、投资省、经济效益显著，适合我国进展。1.3.2炉型的评比及论证一焦炉的结构类型焦炉种类繁多，不同的炉型其装煤方式、加热用煤气种类、空气和加热用煤气的供入方式、燃烧室火道型式以及拉长火焰方式等都会不同。按加热用煤气供入方式分:由护底供入的称下喷式，由斜道区侧供人的称侧喷式。按加热煤气使用的种类分:既可用贫煤气(高护煤气、发生炉煤气等)，也可用富煤气(焦炉煤气、脱氢焦炉煤气等)加热的称复热式，只能用贫煤气或只能用富煤气加热的称单热式。按安装煤方式分:顶装（散装）式、捣固（侧装）式。按火道配置方式分:双联火道式、两分火道式、上跨式。（一）双联火道式焦炉与两分火道式焦炉比较。1．双联火道式焦炉双联火道式焦炉炉体结构严密，砌体强度高，砖型少，每对火道为独立的调节单元，调节方便，相互阻碍小，可分不操纵火道的进气量，以满足对热量的要求，炭化室越长、火道越多，其优越性越显著。它还采纳废气循环孔或其它辅助设施，如高低灯头等。拉长火焰，方法简单，操作方便，效果较好；废气循环量能按不同的加热煤气和结焦时刻而自动调节；焦饼上下温差较小（60℃～80℃），成熟均匀。炉墙结构简单，砖型少，砌筑容易，造价低。目前这种焦炉炭化室高度已超过6m。双联火道式焦炉燃烧室阻力小（＜0.5mmH2O柱），调节砖唯一的附加阻力；跨越孔阻力不大，但蓄热室分格阻力较大，逆向气流隔墙面积大，2两分式焦炉两分式焦炉在我国均用于中小型焦炉，。它的炉顶牢固性差，砖型多，结构复杂。没有拉长火焰的措施。美国的威尔普特焦炉炭化室高3.5m，采纳高低灯头。卡尔·斯蒂尔焦炉炭化室高6～7.65m，采纳分段加热法，上下加热均匀，但结构复杂，空气量调节困难，加热系统阻力大。两分式焦炉燃烧室顶部水平集气道阻力大，压差不均匀，横排温度调节困难。炉顶水平集气管由于受强度的限制，不能太大，故阻力较大（4mmH2O柱），但蓄热室阻力较小，同向气流隔墙面积大，漏气性较小。综上比较分析可知，它们各有各的优缺点，但双联火道式焦炉较好，比较适合本设计，故选用双联火道式焦炉。（二）捣固焦炉和顶装焦炉比较捣固焦炉的煤饼堆密度可比顶装焦炉的煤料增加35%～41%，即由0.74t/m3提高到1.00～1.05t/m3。在保证焦炭质量略好或相同的情况下，捣固焦炉比顶装焦炉可多配入20%～30%的弱粘结性煤或高挥发分煤。这就扩大了炼焦煤资源的范围，降低了炼焦配合煤的单位成本。同时，与顶装煤炼焦相比，捣固炼焦可提高焦炭的冷态强度、反应后强度和焦炭的筛分粒度。德国迪林根萨尔中心焦化厂采纳54%～58%的高挥发分配煤，曾炼制出反应后强度(CSR)62.2%和反应性(CRI)27.6%的焦炭供高炉炼铁。综上比较分析可知，捣固焦炉比较适合本设计，故本设计采纳捣固焦炉。二国内常用捣固焦炉比较1、TJL4350D型捣固焦炉：由化学工业第二设计院设计的我国第一座4.3m捣固焦炉（21炉锤固定连续捣固炼焦），使我国的捣固炼焦技术提高到了一个新的水平。该炉炭化室高4.3m，宽500mm，为宽炭化室、双联火道、废气循环、下喷单热式捣固侧装焦炉结构，是在总结多年焦炉设计及生产经验的基础上设计的。自2002年投产运行后，通过不断的调试，焦炉已达到了设计产量，且焦炭质量符合国家一级冶金焦的指标。该焦炉的要紧结构特点为：（1）焦炉炭化室平均宽度为500mm，属于宽炭化室焦炉，具有可改善焦炭质量和增大焦炭块度的优点。另外，产量相同时（与炭化室宽450mm相比较），还具有减少出焦次数，减少机械磨损、降低劳动强度、改善操作环境和降低无组织排放等优点。（2）焦炉多单热式、宽蓄热室焦炉。经核算，在确保蓄热室体积有一定余量后，适当降低了蓄热室高度，从而减少了用砖量，降低工程投资。（3）在炉底铺设硅酸铝耐火纤维砖，减少炉底散热，降低地下室温度，从而改善了操作条件。（4）小烟道采纳扩散型篦子砖，使焦炉长向加热均匀。燃烧室采纳废气循环和高低灯头结构，保证焦炉高向加热均匀。（5）蓄热室主墙用带有三条沟舌的异型砖相互咬合砌筑而成，蓄热室主墙上的砖煤气道与外墙面无直通缝，保证了焦炉的结构强度，提高了气密性。（6）燃烧室炉墙为高铝砖砌筑的直缝结构，可防止炉头火道倒塌。高硅砖与硅砖之间的接缝采纳小咬合结构，砌炉时，炉头不易被踩活，洪炉后也不必为两种材质的高向膨胀差做专门的处理。（7）炭化室墙采纳宝塔形砖，消除了炭化室炭化室与燃烧室间的直通缝，炉体结构严密，荒煤气不易窜漏，同时便于维修。2、TJL5550D型捣固焦炉：该焦炉炭化室高为5.5m，为宽炭化室、双联火道、废气循环、下喷、复热式捣固焦炉。除去与4.3m捣固焦炉具有相同特点外，还具有如下特点：（1）加热水平为800mm，可使焦饼上下同时成熟，并可减少炉顶空间的石墨生成量；（2）炉顶除尘孔和上升管孔砌体采纳带有沟舌的异型砖砌筑，保证了它的整体性，使炉顶结构更加严密，减少了荒煤气的窜漏，从而有效地防止了炉顶横拉条的烧损；（3）在加宽炭化室的情况下，为保证焦炉的结构强度，采纳加大炉柱的护炉能力，炉柱由常用的工字钢改为H型钢；（4）对立火道底部的斜道口断面面积和调节转进行了计算和设计，通过合理排列调节砖，使燃烧室各火道的气量分配合理，横排温度分布均匀，从而保证了焦炭质量和焦炉热效率。3、WKD6050D型焦炉：我国自行设计、施工建设并拥有自主知识产权的第一座炭化室高度为6m的捣固焦炉，该捣固机采纳符合中国国情的固定捣固站设计理念，填补了国内空白，要紧技术性能达到国际先进水平。运用该套捣固机械设备的世界上第一座固定站6米捣固焦炉已在中平能化集团中鸿煤化公司顺利投产。其炭化室中心距1400mm，炭化室平均宽500mm，锥度30mm，其余与6米顶装差不多，胆加热水平做了调整。1.3.3炉型及炭化室尺寸的选择、炉孔数的计算和炉组的选择一炉型及炭化室尺寸的选择1．炉型的选择结合我国具体状况和WKD6050D生产经验，本设计炭化室有效容积为43.9m32．炭化室尺寸的选择（1）炭化室宽度的选择炭化室宽度要紧取决于煤料的结焦性能，焦炭的用途等。煤料粘结性较强，或需生产块度较大的焦炭，一般采纳宽炭化室。煤料的粘结性较差，需快速炼焦，则采纳窄炭化室。本设计配煤质量适中偏肥，膨胀压力较大，为焦炉提供焦炭，要求块度大，强度好，所起采纳宽炭化室500mm（平均宽）。（2）炭化室高度的选择炭化室高度取决于工厂的规模，技术经济指标和设备制造能力。在同样充分发挥设备能力的条件下，炭化室较高的焦炉与炭化室较低的焦炉相比，其各项技术经济指标前者比后者为好，因此炭化室高向进展是焦炉大型化的方向。本设计采纳废气循环措施，经验表明，炭化室高度可达到6m以上。本设计选用炭化室高度是6m，有效高度5.8m。(3）炭化室长度的选择炭化室最大长度取决于推焦杆克服焦饼质量的惯性阻力，及炉砖与焦饼之间的摩擦及粘着阻力，且要求此力不应破坏机侧炉头焦饼的整体性。平煤杆行程有一定限度，行程过长则选用平煤杆的材质和结构都较困难。目前设计的大型焦炉，炭化室长度一般为14～16米。本设计选用6m捣固焦炉的尺寸为：炭化室全长15980mm，有效长15140mm。（4）炭化室锥度的选择为了易于推焦，炭化室应有锥度，其大小应依照炭化室长及装炉煤的性质而定。配煤挥发分低应采纳锥度大的炭化室；配煤挥发分高、收缩性较大，应采纳锥度小一些的炭化室。关于捣固焦炉，因装炉煤饼与炉墙两侧各有20～30mm的缝隙，故本设计选用炭化室锥度为30mm。二炉孔数的计算和炉组选择1．炉孔数的计算由公式1.4可得炉孔数的计算公式。 (1.12)本设计的生产任务是年产114万吨干冶金焦炭，冶金焦率是0.93，则全焦年产量为=122.6万吨.则n==111.8，取112孔。2．炉组选择112个孔为一组，两座焦炉，每座焦炉56个孔。3．检修时刻一组焦炉有两套焦炉机械，每隔12min推一次焦，则用1200min。周转时刻为24h，即1440min，则检修时刻为1440-1200=240min，即4小时。1.3.4专业车辆的台数及配置一焦炉机械的操作及备用台数查文献[6]表3-2-4，选择见下表1.12。表1.12焦炉机械的操作及备用数量序号机械名称数量备注单位操作其中备用1捣固机锤6042捣固装煤车台20左右型各1台3推焦车台20左右型各1台4导烟车台215拦焦车台216熄焦车台217电机车台218液压交换机209摇动给料机台200二焦炉机械的配件数量查文献[4]表3-2-5，选择见下表1.13。表1.13焦炉机械的配件数量推焦车装煤车平煤杆1根走行电动机1台推焦杆（包括杆头）1根走行轮组2组推焦用电动机1台液压交换机走行电动机1台电磁换向阀1个走行轮组2组流量操纵阀1个平煤用电动机1台机械交换机空气压缩机用电动机1台防爆电动机1台空气压缩机1台拧螺丝机构（包括拦焦机用）4套推焦杆传动齿轮个1.3.5炉组布置，炉间台、炉端台的尺寸及各层空间的利用一炉组布置（1）炼焦车间一般有两座焦炉组成一个炉组（操作系统），在两座焦炉之间设一个煤塔。同一炉组的焦炉应布置在同一中心线上；焦炉区域采纳同一平土标高。（2）焦炉炉组的两端应设炉端台。炉端台的长度应满足装煤车在炉端炭化室操作（包括装煤及清扫上升管）时，端部还有检修另一台装煤车的位置。3）焦炉和煤塔之间应设煤塔炉间台。其长度一般依照交换机和交换传动装置、加热煤气管道、余煤提升机、烟道等的布置需要而定。煤塔炉间台顶层也可设工人休息室，但不得阻碍装煤车的安全行驶。（4）机侧操作台的端部长度一般与炉端台的长度相等；焦侧操作台的端部长度应考虑拦焦机能在炉端台清扫炉门或在炉门修理架上更换炉门时，其外端还能停放一台要检修的拦焦机的位置。（5）推焦机轨道的端部长度应依照有无推焦杆和平煤杆更换站而定；当炉端台设有推焦杆和平煤杆更换站时，应考虑当一台推焦机更换推焦杆和平煤杆时，其外端还有停放一台推焦机的位置。（6）炉门修理设施一般布置在煤塔炉间台内。焦炉的电气操纵站、仪表室、值班室、废气分析室、磅秤间等一般布置在煤塔的下部各层内。二炉间台、炉端台的尺寸及个层空间的利用参照58型焦炉结构，焦炉炉间台采纳14.2米，煤塔炉间台的长度为12.5米。每一个炉门修理站，设四个炉门固定架，两个活动架，一个电动卷扬机，两个机侧备用炉门，两个焦侧备用炉门。各层空间利用见下图1.9的图a、图b、图c。图1.9炉间台、炉端台的尺寸及个层空间的利用布置图（单位：mm）1—炉端台；2—3T悬臂起重机；3—炉顶工人休息室；4—煤塔；5—炉间台；6—拦焦车修理站；7—拦焦杆、平煤杆更换站；8—余煤单斗提升机；9—炉门修理站；10—工具室；11—调火班工人休息室；12—交换机室；13—电磁室；14—仪表室1.3.6送煤皮带及煤塔、熄焦设施、筛焦设施的布置两座焦炉共用一个煤塔，送煤皮带由机侧错开烟囱斜向通到煤塔顶部。一个炉组用一套熄焦设施，熄焦塔布置在炉组端部，熄焦塔中心线与炉端炭化室中心线相距50米；熄焦泵房、粉焦沉淀池、清水池布置在焦侧。熄焦车轨道设岔道，供停放备用熄焦车和维修熄焦车和电机车之用。晾焦台端部距熄焦塔的距离不应小于一个熄焦车的全长，取20米。筛焦楼布置在炉组长向的对称线上，混合焦由胶带运输机送到筛焦楼。1.3.7烟道与烟囱位置的讨论焦炉分烟道布置在焦炉两侧，在距边废气盘4米处设自动调节翻板。分烟道于煤塔炉间台底汇合于总烟道，由总烟道与烟囱相通，总烟道设手动调节翻板。总烟道和烟囱的位置依照地形特点和焦化厂总体布置情况而定，可布置在焦炉的机侧，也可布置在焦侧。布置在焦侧时，总烟道穿过熄焦车轨道和焦台下运焦皮带，熄焦水容易渗入，降低烟道温度，阻碍烟囱吸力。烟道标高较低，挖掘工作量大，总烟道浮力抵消烟囱吸力，会使烟囱增高太多。另外，位于运焦铁路旁，振动大，阻碍烟囱、烟道的强度和总翻板的调节。布置在机侧，两座焦炉共用一个烟囱，烟囱和送煤皮带占地冲突。本设计把烟囱布置在机侧，在建筑物边界线之外，并应错开煤塔上煤的胶带机通廊和转运站。在炉组长向的对称线上，运煤皮带错开烟囱，斜向通道煤塔。烟囱内设隔墙高20米，以免两座焦炉相互阻碍。1.3.8加热煤气管道、出炉煤气管道的布置一加热煤气管道的布置本设计为复热式焦炉，配备由两套加热设备，其布置见图1.10[5]。由总管来的煤气分配到机、焦侧的两根高炉煤气主管，在经支管供入焦炉。为提高高炉煤气的热值，需往高炉煤气中掺入一部分焦炉煤气，故高炉煤气主管的开端一般设有煤气混合器。从焦炉煤气主管分出混合用的焦炉煤气管，分机、焦侧将焦炉煤气接至煤气混合器。煤气混合器是一个同心的套管段，内管上钻有许多小孔，焦炉煤气由外管进入管间，并经小孔进入高炉煤气管道。混合器外管上对着小孔的位置装有丝堵，以便拧开清扫。图1.10加热煤气管道布置图1—高炉煤气主管；2—焦炉煤气主管；3—煤气预热器；4—混合用焦炉煤气管；5—孔板流量计；6—放散管；7—水封二出炉煤气管道布置本设计采纳双集气管，如此既有利于无烟装煤，也有利于化产质量和产量的提高。集气管布置在机侧两侧炉柱的支架上，由横贯管相连，共用一个吸气管，从集气管中部引出。集气管应有一定的坡度便于冷凝焦油氨水的排出，坡度取为6‰。机侧由两端向中间焦油盒处倾斜，焦侧由外端向煤塔端倾斜。机侧集气管中的液体经焦油盒导向吸气管，焦侧集气管中的液体由焦油氨水管引到回收车间。横贯管上设机侧、焦侧手动调节翻板，吸气管的п型管上设自动调节翻板。具体布置见图1.11[5]。图1.11双集气管布置图1—炉顶横贯煤气管；2—焦侧手动调节翻板；3—机侧手动调节翻板；4—氨水喷嘴；5—自动调节翻板1.4工艺计算1.4.1炭化室的物料衡算[6]配合煤的质量，见下表1.14。表1.14配合煤的质量工业分析Wy(%)Ag(%)Vr(%)Ay(%)y(mm)细度<3mm10.008.5027.707.818.6580%元素分析Cg(%)Hg(%)Og(%)Ng(%)SgQ(%)78.154.505.001.800.53物料平衡是依照物质不灭定律进行计算的。炼焦炉的物料平衡是指进入焦炉的原料──煤为入方，炼焦的各种产品──焦炭及其他化工产品为出方进行衡算。一物料衡算的入方1．物料衡算入方的干煤量（Gm，kg/t）按下式计算：（1.13）式中：1000──物料平衡计算基准数；Wy──入炉煤的水含量，%。2．入炉煤带入的水量（Gs，kg/t）按下式计算：（1.14）3．物料入方的总量ΣG＝Gm＋Gs＝900＋100＝1000kg/t二物料衡算的出方物料平衡的出方包括炼焦的各项产品，下面逐项进行计算。干全焦量（Gj，kg/t），可按下式计算：（1.15）其中：干全焦率Kgj＝103.19－0.75Vg－0.0067tj（1.16）＝103.19－0.75×27.70－0.0067×1000＝75.7%式中tj──推焦前15min测定的焦饼中心的温度，取1000℃则：Gj=1000×(100-10)%×75.7%=681.3kg/2．焦油量（Gjy，kg/t），可按下式计算：（1.17）其中：可燃基焦油产率＝-18.36＋1.53Vr-0.026（Vr）2（1.18）＝-18.36＋1.53×27.7－0.026×27.72＝4.08则：3．粗苯量（GB，kg/t），可按下式计算：(1.19)其中：粗苯产率KrB＝-1.61＋0.144Vr-0.0016（Vr）2（1.20）＝-1.61＋0.144×27.7－0.0016×27.72＝1.06则:4．氨量（GA，kg/t），一般可按下式计算：（1.21）其中：氨的干基产率（1.22）式中：b────煤中氮转为氨的转化系数，一般取0.12～0.16，那个地点取0.15；17────氨的分子量；14────氮的分子量。则：=0.15×1.80×17/14=0.33GA=1000×(1-10%)×0.33%=2.97kg/5．净煤气量（Gmq，kg/t），其可按下式计算：(1.23)其中：煤气产率(1.24) 式中：γomq────标准状态下净煤气重度，一般按下式计算：（1.29）n────入炉煤量的有效系数，一般取0.98～1.0，那个地点取0.99。查文献[4]附录十二，可知焦炉煤气成分的体积含量（%）：CO2＝2.40，CO＝6.00,CH4＝25.5，H2＝59.5，O2＝0.40，CmHn＝2.20，N2＝4.00。Gmq＝1000×（1－10%）×15.77%＝141.93kg/t注：每kg干煤产煤气量＝6．化合水量（Gsx，kg/t）可按下式计算：(1.30)其中：化合水的产率Kgsx=c·Ogm·(18/16)（1.31）式中：c────煤中氧转化生成化合水的转化系数，因煤种而异，可取以下数值:煤种长焰煤气煤肥煤焦煤瘦煤贫煤无烟煤c0.750.650.500.400.300.200.10配合煤化合水的转化系数可用加权计算而定。则c=40%×0.65+25%×0.40+25%×0.50+5%×0.30=0.5218────水的分子量；16────氧的分子量。则Kgsx＝0.52×5×18/16＝2.93Gsx＝1000×（1－10%）×2.93%＝26.37kg/t7．随煤气带出的入炉煤带入水量（Gs，kg/t）Gs＝1000×10%＝100kg/t8．支出物料总量（ΣG＇，kg/t）ΣG＇＝Gj＋Gjy＋GB＋Gmq＋GA＋Gsx＋Gs（1.32）＝682.2＋33.45＋9.48＋141.84＋2.97＋26.37＋100＝996.4kg/t9．差额（ΔG，kg/t）ΔG＝ΣG－ΣG＇（1.33）＝1000－996.4＝3.6kg/t最后将物料衡算入方和出方的各项计算结果记录在表1.15。表1.15物料衡算表入方符号项目数值（Kg/t）占湿煤（%）占干煤（%）Gm干煤90090100Gs水10010—合计1000100100出方符号项目数值（Kg/t）占湿煤（%）占干煤（%）Gj全焦682.2268.2275.8Gjy焦油33.453.353.73GB苯9.480.951.05GA氨2.970.300.33Gmq煤气141.8414.1815.76Gsx化合水26.372.642.93Gs入炉水10010—ΔG差额3.60.360.4合计10001001001.4.2炼焦炉的热量衡算[6]炼焦炉热平衡的测定与计确实是在物料平衡的基础上，依照能量守衡定律进行的，也确实是讲供给焦炉的总热量（ΣQ）等于焦炉支出的总热量（ΣQ＇）。即：ΣQ＝ΣQ＇（1.34）上述等式的成立，考虑下述两个前提条件：（1）焦炉热平衡的测定值必须是焦炉正常生产的真实反应。（2）在焦炉热平衡的测定与计算中，不考虑入炉煤在炼焦过程中碳氢化合物分解、聚合的热效应。以Wy＝10%的1000kg入炉煤为计算基准，用QgDW＝938kcal/nm3，煤气温度tmq＝30℃，含水W＝4.18%，大气温度tkq＝20℃，相对湿度一热量收入各项计算1．加热煤气燃烧的化学热（Q1，kJ/t）Q1=QgDW·Vgmq(1.35)式中：QgDW────干煤气的低发热量，QgDW＝938kcal/nm3;Vgmq────需干煤气量，nm3/t;则：Q1＝4.2×938Vgmq＝3939.6Vgmq2、加热湿煤气带入的热量（Q2，kJ/t）Q2=Vsmq··tmq(1.36)式中：Vsmq──── 湿煤气量，nm3/t，Vsmq＝Vgmq/（1—W）＝Vgmq/（1—0.0418）(1.37)tmq────煤气温度，30℃────湿煤气平均比热，查文献[4]附录十四图14-1可得＝0.321kcal/（nm3·℃）则：Vsmq＝4.2×0.321×30Vgmq/（1-0.0418）=42.29Vgmq3、空气带入的热量（Q3，kJ/t）Q3=Vgmq·Lskq··tkq（1.38）式中：Lskq────1m3干煤气完全燃烧所需湿空气量，空气剩余系数取α＝1.25，查文献[4]附录十二表12-2，可得Lskq────湿空气平均比热，查文献[4]附录十四图14-2可得＝0.321kcal/（nm3·℃）；tkq────煤气温度，2则Q3＝0.933×4.2×0.312×20Vgmq＝24.45Vgmq4．干煤带入的热量（Q4，kJ/t）Q4＝Gm··tm（1.39）式中：Gm────1000kg湿煤中干煤量，Gm＝1000×（1－0.1）＝900kg/t；────干煤的平均比热，＝0.26（1－Ag%）＋0.17Ag%（1.40）＝0.26×（1－0.086）＋0.17×0.086＝0.252kcal/（kg·℃）＝1.058kJ/（kg·℃）；tm────干煤温度20℃则Q4＝900×1.058×20＝19044kJ/t5.入炉煤带入水带入的热量（Q5，kJ/t）Q5＝Gs··ts（1.41）式中：Gs────入炉煤带入水量，Gs＝1000×Wy%＝100kg/t────水的平均比热，＝1kcal/（kg·℃）；tm────入炉水温度20℃则Q5＝100×1×20＝2000kcal/t＝8400kJ/t6．总带入量（ΣQ，kJ/t）ΣQ＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5（1.42）＝3939.6Vgm＋42.29Vgmq＋24.45Vgmq＋19044＋8400＝27444＋4006.34Vgmq二热量支出各项计算1．焦炭带出的热量（Q’1,kJ/t）Q’1=Gj··tj(1.43)式中：Gj────1000kg湿煤所得焦炭量，Gj＝682.2kg/t；tj────焦炭平均温度，取1000℃────焦炭平均比热，可按下式计算：=CAj·Agj＋Cc·Cgj＋Cv·Vgj/rj(1.44)式中：CAj────焦炭中灰分比热，查文献[6]附表2取CAj＝1.0634kJ/（kg·℃）；Agj────焦炭干基灰分，取8.6%；Cc────焦炭中固定碳比热，查文献[6]附表2取Cc＝1.4989kJ/（kg·℃）；Cgj────焦炭干基固定碳，取85.2%；Cv────焦炭中挥发分比热，查文献[6]附表2取Cv＝1.8087kJ/（kg·℃）；Vgj────焦炭干基挥发分，取0.95%；rj────焦炭挥发分重度，可取煤气重度0.451kg/nm3。则：＝1.0634×0.086＋1.4989×0.852＋1.8087×0.0095/0.451＝1.407kJ/（kg·℃）Q’1＝682.2×1.407×1000＝959855kJ/t焦油带出的热量（Q’2，kJ/t）一般认为焦油气在结焦前半期排出，温度取t1h。故焦油带出的热量可按下是计算：Q’2=Gjy(100+t1h)(1.45)式中：Gjy────1000kg湿煤所得焦油量，由上述计算得33.45kg/t；t1h────结焦前半周期荒煤气平均温度，取630℃────焦油平均比热，＝0.305＋0.392×10-3t1h(1.46）＝0.305＋0.392×10-3×630＝0.552kcal/（kg·℃）。则Q’2＝33.45×（100＋0.552×630）＝14978kcal/t＝62908kJ/t3．苯带出的热量（Q’3，kJ/t）粗苯是苯、甲苯、二甲苯等苯类组成的混合物，其组成与入炉煤性质和加热制度等因素有关。粗苯带出的热量按下式计算：Q’3＝GB（103＋t1h）(1.47）式中：GB────苯的产量，由上述计算得9.48kg/t；────粗苯气平均比热，＝0.245＋0.307×10-3t1h（1.48）＝0.245＋0.307×10-3×630＝0.438kcal/（kg·℃）。则：Q’3＝9.48×（103＋0.438×630）＝3592kcal/t＝15086kJ/t4．氨带出的热量（Q’4，kJ/t）Q4’＝GA··th(1.49)式中：GA────氨的产量，由上述计算得2.97kg/t；th────结焦周期荒煤气温度，th＝2/3t1h＋1/3t2h(1.50）＝2/3×630+1/3×810（结焦后半期荒煤气平均温度t2h，取810℃＝690℃

CA────粗苯气平均比热，查文献[5]表11-8，温度为690℃，可取CA＝0.630kcal/（kg·℃则Q’4＝2.97×0.630×690＝1291kcal/t＝5422kJ/t5．净煤气带出的热量（Q’5，kJ/t）(1.51)式中：────在t1h时煤气平均比热，kcal/（nm3·℃）；────在t2h时煤气平均比热，kcal/（nm3·℃）；Ggmq────煤气产量，由上述计算得141.84kg/t；rmq────煤气重度，rmq＝0.451k