化工炼焦技术课件焦炉调温操作

焦炉(jiāolú)调温操作精品资料任务(rènwu)一煤气设备精品资料1、上升(shàngshēng)管和桥管一、荒煤气(méiqì)导出设备荒煤气导出设备包括：上升管、桥管、水封阀、集气管、吸气弯管、焦油盒、吸气管及相应的喷洒氨水系统。作用：一是将出炉荒煤气顺利导出，不致因炉门刀边附近煤气压力过高而引起冒烟冒火，但又要保持和控制炭化室在结焦过程中为正压；二是将出炉煤气适当冷却，不致因温度过高而引起设备变形、阻力升高和鼓风、冷凝的负荷增大，但又要保持焦油和氨水有较好的流动性。精品资料2、集气管、吸气(xīqì)弯管和吸气(xīqì)管集气管为钢板焊接或铆接成的圆形或槽形管道，朝氨水流出方向有6％～10％的倾斜度，集气管与吸气管间的吸气弯管上，设自动和手动调节翻板；沿集气管全长设若干清扫孔，可通过此波动和清扫集气管底沉积的焦油渣。集气管上设有带水封阀的放散(fàngsàn)管，当因故粗煤气不能导出或导出不畅时，由此放散(fàngsàn)以减轻炉门冒火冒烟，放散(fàngsàn)管上设有点火装置，防止粗煤气污染大气。集气管端部设有蒸汽清扫管、工业水管、氨水管和高压氨水清扫管。精品资料集气管有单、双两种形式，单集气管一般布置在机侧，其优点是钢材用量少、投资省，炉顶通风较好，但装煤时炭化室内气流阻力大，容易冒烟冒火。双集气管煤气从炭化室两侧析出，可降低集气管两侧的压力，使全炉炭化室压力分布较均匀，可减轻冒烟冒火，易于实现无烟装煤；生产时荒煤气在炉顶空间停留时间短，可减轻荒煤气裂解，提高化产品产率和质量；双集气管有利于实现炉顶机械化清扫炉盖等操作。但双集气管消耗(xiāohào)钢材多，基建投资大，炉顶通风较差，使操作条件变坏，且氨水、蒸汽消耗量也较多。精品资料二、加热(jiārè)煤气供入设备加热煤气供入设备的作用是向焦炉(jiāolú)输送和调节加压煤气。精品资料三、废气(fèiqì)导出系统焦炉废气导出系统有交换开闭(kāibì)器，机侧、焦侧分烟道及总烟道翻板。1、提杆式双砣盘交换开闭器2、杠杆式交换开闭器两分式火道精品资料任务(rènwu)二煤气燃烧特性分析精品资料一、煤气的基本(jīběn)性质焦炉(jiāolú)加热用的气体燃料主要是焦炉(jiāolú)煤气和高炉煤气。1、煤气的组成煤气中H2、CH4、CO和不饱和烃（主要是C2H4）为可燃成分。焦炉煤气可燃成分较高，在90％以上，主要为H2和CH4，高炉煤气可燃成分低，仅30％左右，主要是CO。煤气组成是决定煤气燃烧特性的基本因素。精品资料2、煤气(méiqì)的发热值气体(qìtǐ)燃料的发热值是指单位体积的气体(qìtǐ)完全燃烧时所放出的热量（kg/m3）。煤气(标态)中可燃组分的低热值（kJ/m3）为：CO，12728；H2，10844；CH4，35840；CmHn，71179，则煤气的低热值为：焦炉煤气的发热值约为高炉煤气的4倍。焦炉煤气和高炉煤气的低发热值是多少？？精品资料3、煤气(méiqì)的密度煤气的密度(mìdù)是指每立方米煤气的质量，记为ρ，每立方米煤气在标准状态下（OoC，101325Pa）下的密度(mìdù)则记为ρ0，可根据组成按加和法计算。高炉煤气和焦炉煤气的密度是多少？？高炉煤气的密度远大于焦炉煤气。精品资料4、燃烧(ránshāo)特性焦炉煤气可燃成分浓度大，发热(fārè)值高，提供一定热量所需煤气量少，产生废气量少，理论燃烧温度高。由于H2的体积分数在50％以上，因此燃烧速度快，火焰短，煤气和燃烧产生的废气密度小，焦炉加热系统阻力小。高炉煤气可燃成分少，发热值低，提供一定热量所需煤气多，产生废气多。煤气中可燃成分为CO，且含量低，故燃烧速度慢，火焰长，高向加热均匀，可适当降低燃烧室的温差。但高炉煤气不预热时理论燃烧温度低，故使用前必须预热到1000oC以上，才能满足燃烧室温度的要求。精品资料精品资料二、煤气(méiqì)的燃烧煤气的燃烧是指煤气中的可燃成分和空气中的氧在足够的温度下所发生的剧烈氧化反应。燃烧需要三个条件，即可燃组分(zǔfèn)、氧和一定的温度。1、煤气的燃烧和燃烧极限可燃气体与氧气组成的混合气体，只是在其中可燃组分达到一定浓度范围和着火温度下，当燃烧产生的热量高于系统的散热，从而可以保证系统温度不断升高的条件下，才能进行稳定的燃烧，这种极限浓度称燃烧极限。精品资料2、燃烧(ránshāo)与爆炸着火温度是使可燃混合物开始正常稳定(wěndìng)燃烧的最低温度。煤气达到着火温度或点火都可使煤气燃烧。可燃混合气靠火星、灼热物体等火源形成火焰中心，然后经火焰传播使可燃混合气燃烧，叫点火燃烧。点火燃烧时，火焰具备一定的能量，使可燃混合气在某一局部首先产生火焰，由燃烧放出的热量使其温度升高，并很快将热能传给临近的冷可燃混合气，使其升温达到着火温度而着火。如此一层层地将热能传下去，使整个可燃混合物燃烧起来。精品资料爆炸与燃烧(ránshāo)本质基本一样，两者均以一定的可燃混合气浓度极限（燃烧(ránshāo)极限）为前提，并要有火源或达到燃烧(ránshāo)温度。爆炸与燃烧(ránshāo)的不同点是：燃烧(ránshāo)是稳定的连锁反应，在必要的浓度极限条件下，主要依靠温度的升高，使反应加速；而爆炸是不稳定的连锁反应，在必要的浓度极限条件下，主要依靠压力的升高，使活性分子浓度急剧提高而加速反应。焦炉煤气、氢气下限较低，故管道、管件、设备不严时，漏入空气中，遇到火源，就容易着火爆炸。相反，高炉煤气、氢气上限较高，当设备、管道不严并出现负压时，容易吸入空气形成爆炸性可燃混合物。另外，当管道内煤气低压或流量(liúliàng)过低时，也会形成回火爆炸。精品资料3、燃烧(ránshāo)方式根据上述内容，在一定的条件下，煤气的燃烧过程一般(yībān)可分为三个阶段：（1）煤气与空气混合，并达到极限浓度，属纯物理过程；（2）将可燃混合气体加热到着火温度或点火燃烧使其达到着火温度；（3）可燃物与氧气反应而连续稳定的燃烧，属化学动力学过程，主要和反应的浓度和温度有关。根据上述前两个阶段的次序和混合方式的不同，煤气燃烧可分为扩散燃烧和动力燃烧。精品资料（1）扩散(kuòsàn)燃烧将煤气和空气分别送入燃烧(ránshāo)室后，靠对流扩散和分子扩散作用，边混合边燃烧(ránshāo)的过程叫扩散燃烧(ránshāo)。扩散燃烧的速度主要取决于可燃物分子和空气分子相互接触的物理扩散过程。扩散燃烧过程中，由于局部氧的供给不足，而使碳氢化合物热解产生游离碳，使燃烧带中有固体颗粒存在而产生强烈的光和热辐射，形成光亮的火焰，故也称有焰燃烧。火焰的长短，表征煤气燃烧过程速度的大小。为拉长火焰，改善高向的加热均匀性，焦炉火道内应使煤气和空气缓慢接触。煤气与空气的接触快慢取决于气流沿高向的运动速度、煤气与空气流的夹角、出口轴心间距、扩散系数等因素。精品资料（2）动力(dònglì)燃烧煤气与空气(kōngqì)先混合再着火燃烧的方式为动力燃烧。动力燃烧的燃烧速度取决于化学反应速率，即取决于燃烧气的压力和温度。由于动力燃烧化学反应速率极快，可以达到很高的燃烧强度，并且燃烧完全，燃烧产物中亦没有固体颗粒，因此燃烧室中透彻明亮，好像没有火焰存在，故称为无焰燃烧。无焰燃烧时，可在很小的空气过剩系数下就能达到完全燃烧，燃烧强度大，燃烧温度高。无焰燃烧时，煤气和空气是在冷态时预先混合的，在进入燃烧室前必须加热至着火温度以上，且气流速度要稍大于火焰传播速度，否则容易引起回火，甚至爆炸。精品资料4、燃烧温度(wēndù)——燃烧热平衡（1）实际(shíjì)燃烧温度煤气燃烧产生的热量，除掉废气中CO2和H2O部分离解所吸收的热量和传给周围介质的热量后，其余部分用来使废气温度升高，此时的温度称为实际燃烧温度。t实＝t废＝Q低＋Q煤＋Q空－Q效－Q损－Q不－Q分V废c废由上式可知：实际燃烧温度不仅与燃料性质有关，还与燃烧条件、炉体结构、材料、煤料的性质、结焦过程等因素有关。精品资料（2）理论燃烧(ránshāo)温度为了比较燃料在燃烧温度方面的特征，假设：①煤气(méiqì)能完全燃烧，即Q不＝0；②废气不向周围介质传热，即Q效＝0，Q损＝0，这种情况下废气所能达到的最高温度叫理论燃烧温度t理。t理＝Q低＋Q煤＋Q空－Q分V废c废由上式可知：t理与燃料性质和燃烧条件有关。在相同的Q煤和Q空的条件下，Q低越高，V废越小，则燃烧温度越高。高炉煤气因Q低小，V废大，难以达到焦炉所需要的燃烧温度，故使用前必须预热。为提高燃烧温度，还应保证在煤气完全燃烧的条件下，降低空气过剩系数以减少废气量，并降低装炉煤水分，缩短炭化室处理时间和加强炭化室表面隔热，以减少热损失。精品资料任务(rènwu)三热工效率、炼焦耗热量的计算精品资料进行物料平衡计算时，一般以1000kg干煤或湿煤为基准。入方为干煤和配煤水分(shuǐfèn)，出方为焦炭、无水焦油、粗苯、氨、化合水、煤气，出方为实际测量值。根据物料平衡和温度(wēndù)制度，可计算出各物料带入焦炉和带出焦炉的热量，然后作出焦炉的热平衡计算。精品资料由热平衡可知，供给焦炉的热量有98%来自煤气的燃烧，故可近似认为煤气的燃烧热为热量的唯一(wéiyī)来源，这样便于简化计算过程。根据(gēnjù)热平衡基本原理，Q入＝Q出，要降低煤气的燃烧量，需降低出方的热量。出方1～4项为传入炭化室的热量，是有效的，称为有效热。精品资料二、焦炉(jiāolú)的热效率及热工效率根据焦炉的热平衡，可进行热工评定(píngdìng)。为了评定(píngdìng)焦炉的热量利用程度，以有效热（Q效）占供入总热量（Q总）的百分比称为焦炉的热工效率（η热工）。η热工＝×100％Q效Q总η热工＝×100％Q总－Q废－Q散Q总由于计算Q散比较困难，也可用热效率（η热）的方式来评定焦炉的热量计算情况。η热＝×100％Q总－Q废Q总它表示理论上可被利用的热量占供入总热量的百分数。精品资料三、炼焦(liànjiāo)耗热量炼焦耗热量是将1kg煤在炼焦炉内炼成焦炭所需供给焦炉的热量，是生产上对焦炉进行热工评定的重要指标，也是表示焦炉结构的完善程度、焦炉热工操作及管理水平和炼焦消耗定额的重要指标，也是确定焦炉加热用煤气(méiqì)量的依据。1、湿煤耗热量1kg湿煤炼成焦炭应供给焦炉的热量叫湿煤耗热量，用q湿来表示，单位为kJ/kg(湿煤)。q湿＝V0Q低G湿精品资料2、干煤耗热量1kg干煤炼成焦炭所消耗的热量(rèliàng)叫干煤耗热量(rèliàng)。干煤耗热量(rèliàng)中不包括煤中水分的加热和蒸发所消耗的热量(rèliàng)，以q干表示。每1kg水分从炭化(tànhuà)室带走的热量为：如配煤水分为Mt%(湿基)，则：q湿－51Mtq干＝×100100－Mtq湿＝q干(1－Mt%)+5100×Mt%精品资料3、相当(xiāngdāng)耗热量相当耗热量是在湿煤炼焦时，以1kg干煤为基准时，需供给焦炉的热量（包括水分加热和蒸发(zhēngfā)所需热量），以q相表示。q相＝＝＝q湿V0Q低G干V0Q低G湿(1－Mt%)1－Mt%1100－Mt100＝q干＋5100×由表可知：采用高炉煤气加热时，相当耗热量高于用焦炉煤气加热。精品资料四、降低(jiàngdī)炼焦耗热量、提高热工效率的途径因Q入＝Q出，要降低煤气的燃烧量，需降低出方的热量(rèliàng)，即要降低由焦炭、化产品、煤气、水蒸气、废气带走的热量(rèliàng)和向焦炉周围散失的热量(rèliàng)。精品资料1、降低焦饼中心(zhōngxīn)温度5、降低炉顶空间(kōngjiān)温度4、降低配合煤水分6、提高炉体的严密性和改善炉体绝热7、选择合适的加热煤气2、选择合理的空气过剩系数3、降低废气排出温度精品资料任务(rènwu)四温度制度和压力制度的确定和测量精品资料（一）直行(zhíxínɡ)温度焦炉燃烧室火道数量较多，为均匀加热和便于检查、控制，每个燃烧室的机、焦侧各选择一个火道作为(zuòwéi)测温火道，其温度代表机、焦两侧温度，这两个火道称为标准火道，其所测的实际温度称为直行温度。标准温度是指机、焦侧测温火道平均温度的控制值，是在规定时间内保证焦饼成熟的重要温度指标。确定焦炉标准温度时，一般参考已投产的同类型焦炉的生产实践资料来确定，然后根据实际测量的焦饼中心温度进行校正。1、确定一、温度制度的确定和测量精品资料2、测量(cèliáng)测量直行(zhíxínɡ)温度是为了检查焦炉沿纵长方向各燃烧室温度的均匀性和全炉温度的稳定性。直行温度的测温火道一般在机、焦两侧的中部，同时还应考虑单双数火道均能测到，避开装煤车轨道和纵拉条等因素。测温位置在下降气流立火道底部喷嘴和鼻梁转之间的三角区。在换向后5或10min开始测量，一般从焦侧交换机端开始测量，由机侧返回，在两个交换时间内测完全炉直行温度。测温顺序应固定不变，测量速度应均匀。精品资料直行温度每4h按规定时间测量1次。直行温度的均匀性和稳定性(dìngxìng)，采用均匀系数和安定系数来考核。将一昼夜所测得的各燃烧室机焦侧的温度分别计算平均值，求出各机焦侧测温火道与昼夜平均温度的差值，如果中间某火道该差值大于20oC即为不合格火道，边炉大于30oC的即为不合格。均匀系数K均表示焦炉沿纵长向方向(fāngxiàng)各燃烧室昼夜平均温度的均匀性。安定系数K安表示焦炉直行温度的稳定性。精品资料（二）横排(hénɡpái)温度同一(tóngyī)燃烧室的各火道温度，称为横排温度。炭化室宽度由机侧往焦侧逐渐变宽，为保证焦饼沿炭化室长向同时成熟，每个燃烧室各火道温度应由机侧向焦侧逐渐增高，要求从机侧第2火道至焦侧第2火道温度应均匀上升。炭化室锥度不同，机焦侧温度差也不同。1、确定炭化室锥度(mm)机焦侧标准温度差(℃)2015～203025～304030～405040～506050～607055～65精品资料2、测量(cèliáng)测量横排温度是为了(wèile)检查沿燃烧室长向温度分布的合理性。为了避免交换后温度下降对测温的影响，每次按一定顺序进行测量。单号燃烧室从机侧开始测温，双号燃烧室从焦侧开始测温。所有测量同时在交换后5分钟开始，每次测4～6排，6～9分钟测完。为评定横排温度的好坏，将所测温度绘成横排温度曲线，并以机焦侧标准温度差为斜率在其间引直线，该直线称为标准线。偏离标准线20oC以上的火道数为最少，将此线延长到横排温度系数考核范围，可绘出10排平均温度曲线或全炉横排平均温度曲线。精品资料边燃烧室，缓冲燃烧室及半缓冲燃烧室不计入10排或全炉横排温度考核范围。对单个燃烧室而言，实测火道温度与标准线之差超过20oC以上者为不合格(hégé)火道。对10排平均温度曲线，实测火道温度与标准线之差超过10oC以上者为不合格(hégé)火道。对全炉平均温度曲线，实测火道温度与标准线之差超过7oC以上者为不合格(hégé)火道。燃烧室的横排温度(wēndù)均匀性用横排系数K横来考核。每个燃烧室横排温度是调节各燃烧室横排温度的依据。精品资料（三）边火道温度(wēndù)边火道因散热多，所以温度较低且波动较大，为了防止炉头(lútóu)焦饼不熟，以及装煤后炉头(lútóu)降温过多使炉头(lútóu)砖变形开裂，因此要保持合理的边火道温度。一般要求边火道最好不低于标准火道温度100oC，正常结焦情况下最低不低于1100oC。边火道温度在交换5min后开始测量，由交换机室端焦侧开始，从机侧返回，每次测量顺序保持一致。测量完毕后，分别计算机焦侧的边火道温度，以每个边火道温度与平均温度差大于50oC为不合格。边火道温度至少每半月测量一次。精品资料（四）蓄热室顶部(dǐnɡbù)温度蓄热室顶部(dǐnɡbù)温度的测量是为了检查蓄热室温度是否正常，并及时发现蓄热室有无局部高温、漏火、下火等现象。蓄热室顶部温度测点一般选在蓄热室温度最高处。当用焦炉煤气加热时，测量上升气流蓄热室，交换后立即测量；当用高炉煤气加热时，测量下降气流蓄热室，在交换前5～10分钟开始测量。分别计算机、焦侧的平均温度(端部蓄热室除外)，并找出最高和最低温度。一般情况下，蓄热室顶部温度每月测量一次，在标准温度接近极限温度或蓄热室下火、炉体衰老等情况下，应酌情增加测量次数。对粘土砖蓄热室焦炉，测量次数也应适当增加。精品资料（五）小烟道(yāndào)温度小烟道温度即废气排出温度，它反映了蓄热室的热交换情况和下降气流废气量的分配。通过测量(cèliáng)小烟道温度还可以发现因炉体不严密而引起的漏火、下火等情况。小烟道温度的测点在下降气流交换开闭器测温孔处。在用焦炉煤气加热时，测量前将500oC水银温度计插入上升气流交换开闭器测温孔（温度计插入深度为小烟道全高的3／5，全炉一致）。在下降气流转为上升气流交换前5～10分钟开始读数。为减少测量误差，按先读数后拔温度计顺序操作。在用高炉煤气加热时，插拔温度计均应在下降气流时进行。小烟道温度一般每季度测量一次。精品资料（六）炉顶空间(kōngjiān)温度炉顶空间温度(wēndù)指炭化室顶部空间的荒煤气温度(wēndù)。炉顶空间温度宜控制在800oC±30oC，最高不应超过850oC。炉顶空间温度(wēndù)与炉体结构、装煤、平煤、调火操作及配煤比等因素有关，它对煤气的化学产品产率和质量以及炉顶沉积炭的生长有直接影响。在正常结焦时间下，炉顶空间温度(wēndù)用热电偶在结焦周期2／3时测量。将热电偶插在靠近集气管侧的装煤孔或炉顶预留孔中的炭化室中心线上，插入深度在炭化室顶与煤线之间。精品资料（七）焦饼中心(zhōngxīn)温度测量焦饼中心温度是为了确定某一结焦时间下合理的标准温度，以及检查焦饼沿炭化室长向和高向成熟的均匀情况。焦饼中心温度是焦炭成熟的指标，焦饼各点温度应尽量一致。焦饼中心温度是从机、焦两侧装煤孔沿炭化室中心垂直插入不同长度的钢管用高温计或热电偶进行测量。钢管直径一般为50～60mm，长度有三种：从炉顶面至距炭化室底600mm，从炉顶面至距焦线下600mm以及这两点的中间。所用钢管要直，表面要求光滑，钢管缩口处焊成密实尖端，不能漏气。测量时选择(xuǎnzé)加热正常的炉号，打开上升管盖，首先在装煤孔处测量煤线，然后换上特制带孔的装煤孔盖，将准备好的钢管插入其中，要求所有的钢管均垂直地位于炭化室中心线上，发现插偏的应重新插管。精品资料通常，推焦前4h开始测量，每小时测量一次，至推焦前2h每半小时测量一次，推焦前30min测量最后一次。最后一次测量的机焦侧中部两点温度的平均值即为焦饼中心温度，计算出机焦侧焦饼上下温度差值。在最后一次测量焦饼中心温度的同时测量与被测炭化室相邻的两燃烧室的横排温度，并记录当时的加热制度。拔出(báchū)焦饼管后测量焦线。焦炭推出后测炭化室墙面温度。在正常生产条件下，焦饼中心温度每季度测量一次。当更换加热煤气，改变结焦时间，配煤比变动较大，需要调整标准火道温度及机焦侧温差时，应测量焦饼中心温度。精品资料（八）焦饼中心(zhōngxīn)温度炭化室墙面温度一般与焦饼中心温度同时测量，间接观察燃烧室上下温度分布情况。推焦后关好机焦侧炉门，打开上升管盖，用高温计测量与焦饼中心温度测点相同高度的炭化室墙面温度。测量时，除测温的装煤孔盖打开外其它炉盖均应关好。也可以在推焦杆一定(yīdìng)位置的两侧开孔，装上侧温元件进行测量。精品资料（九）冷却(lěngquè)温度冷却温度的测量是为了将交换后不同时间测定的立火道温度换算为交换后20S的温度，以便(yǐbiàn)比较全炉温度的均匀性和稳定性及防止超过焦炉的允许温度。测量冷却温度时，应选择相连的数个具有代表性的燃烧室。测量分机、焦侧进行，换向后20s开始，以后每分钟测量一次，直至下次换向为止。按同一测量时间计算机、焦侧温度平均值，换向后每分钟的平均温度与换向后20s时平均温度的差值即为该时间的温度下降量。以换向时间和温度下降量为坐标，分别绘出机、焦侧冷却曲线。按直行温度的测量顺序和速度将全炉划分几段，并按各段测温时间由冷却曲线查出对应的冷却温度校正值。精品资料二、压力(yālì)制度的确定和测量（一）炭化(tànhuà)室底部压力测定炭化室底部压力，是为了检查和确定集气管压力是否合理，在任何操作条件下，结焦末期炭化室底部压力应高于同标高处的大气压力。炭化室底部压力的测量在推焦前30min进行，在机焦侧吸气管正下方炭化室炉门上的测压孔测量。测压管一般采用长1m，直径13mm的不锈钢管，插入部分管端距炉门衬砖表面约20mm。炭化室底部压力应保持在5Pa以内，过高或过低时，应将集气管压力相应提高或降低。精品资料（二）看火孔压力(yālì)燃烧系统的压力主要是根据看火孔压力来确定，它是确定蓄热室顶部吸力的依据。看火孔压力过高不利于炉顶观察(guānchá)火焰和测温操作，且散热量大炉顶温度高，对纵横拉条不利。过低在测温时会吸入冷空气或煤粉，对炉体有害，影响火焰燃烧。正常看火控压力应控制在15±5pa。