炼焦车间设计    (design of cokemaking plant)

把焦厂备煤车间送来的炼焦用煤装入炼焦炉炭化室隔绝空气经干馏制取焦炭的车间设计。从炭化室推出的赤热焦碳经熄焦筛分后，一般将大于25mm的冶金焦直接用带式输送机送往炼铁厂。同时将产出的粗煤气引至焦炉煤气净化车间处理并回收化工产品。

炼焦车间设计的主要原则是：要保证焦炉炉体稳产长寿；降低炼焦耗热量；多用弱粘结性煤；提高机械化自动化水平；减少烟尘污染。炼焦车间由焦炉及机械、熄焦系统、筛焦系统和公用设施等组成。

设计内容主要包括工艺选择、焦炉炉体、焦炉机械和附属设备选型、熄焦设计和筛焦设计。

工艺选择       炼焦工艺有顶装炼焦和捣固侧装炼焦两种。(1)顶装炼焦历史悠久，操作简单，装煤时间较短，环境保护较好，国内外普遍采用；但煤料散密度一般为0．75t／m³ ，其中需要配入较多的强粘结性煤。在顶装煤料中配入部分成型煤(以30％为最佳)，煤料散密度约可以增加5％～10％，从而提高焦炭质量，较不配成型煤时可多用弱粘结性煤15％～20％，但需要增加一套成型装置，投资较大，操作复杂，且需配入6．5％的粘结剂，适于气煤较多地区采用。(2)捣固侧装炼焦是将装炉煤用捣固推焦机先捣固成略小于炭化室尺寸的煤饼，然后将其从焦炉机侧送入炭化室。捣固炼焦比常规顶装炼焦可以多配用弱粘结性煤20％～25％，散密度增加30％～45％，但捣固炼焦对煤的细度要求较高(细于3mm的含量在90％以上)，对含水量的要求比较严格(8％～11％)。由于捣固侧装炼焦工艺比较简单，机械化和自动化程度已经有了很大的提高，环境污染问题也已得到解决，所以在中国气煤较多的东北、华东地区，要优先选用这种工艺。

焦炉炉体       现代焦炉由炉顶、炭化室、燃烧室、斜道、蓄热室和烟道组成。炉顶设有装煤孔和煤气上升管孔。炭化室与燃烧室相间配置，炭化室两端用炉门封闭。燃烧室由许多立火道构成，通过煤气燃烧提供炼焦所需热量。斜道把燃烧室与蓄热室连接起来。蓄热室位于斜道下部，内置格子砖蓄热。燃烧废气通过斜道、蓄热室和烟道经烟囱排出。焦炉主要部位由硅砖砌筑，火道底部温度不得超过1400℃。焦炉加热可分为单热式和复热式：单热式为单独使用富煤气(焦炉煤气)或贫煤气(高炉煤气或发生炉煤气)加热；复热式既可用富煤气也可用贫煤气加热。为充分有效地利用宝贵的高热值焦炉煤气，冶金厂一般采用复热式并尽可能采用高炉煤气加热。在没有贫煤气的焦化厂才采用单热式加热。燃烧室加热火道有双联火道式、两分火道式、四分火道式和上跨烟道式之分。双联火道还可以利用上升气流煤气燃烧的浮力和煤气喷射力把下降气流的部分废气通过循环孔吸入，以提高火焰高度，达到高向加热均匀的目的。中国设计的JN型双联火道、废气循环、富煤气下喷、贫煤气和空气侧入的复热式焦炉，经不断改进，具有结构合理、严密性好、高向加热均匀、热工效率高、砖型少和投资省等优点，因此自1959年以后就在中国的大、中型焦化厂普遍采用，并不断大型化。中国只有少数焦化厂的焦炉还采用两分火道炉体结构。随着焦炉炭化室高度的增加，国外还有结构相对复杂的空气分段供入的立火道炉体结构。JN型焦炉炉体结构见图1。

焦炉机械和附属设备选型        焦炉机械是炼焦车间的主要设备，包括装煤车、推焦机、拦焦机、熄焦车和电机车等。装煤车从煤塔取煤后通过若干煤斗将煤定量装入炭化室内。炼好的焦炭由推焦机的推焦杆推出，电机车牵引运入熄焦塔内喷水进行熄焦。焦炉机械配通过拦焦机导焦栅将赤热焦炭导入熄焦车内，然后由电机车牵引运入熄焦塔内喷水进行熄焦。焦炉机械配置见图2。

焦炉机械结构复杂，为保证生产，在大、中型焦化厂设计中一般设置备用机械或配备备用件，焦炉机械配置数量示例见表。

焦炉机械服务炭化室的最多孔数可通过下式计算：

n = (t₁ - t₂ ) / t₃ * 60

式中n为焦炉机械服务炭化室的最多孔数；t₁ 为焦炉周转时间，h；t₂ 为焦炉机械检修时间，h(一般为1．5～2．0h)；t₃ 为焦炉机械操作每个炭化室的最短控制时间，min(如中国顶装煤时推焦机的最短控制时间为10min，熄焦车的最短控制时间为5．5min)。

到20世纪80年代末，中国焦炉机械的机械化、自动化水平不断提高，一般新设计的大型焦炉机械均采用一点定位，装煤车自动提取装煤孔盖，推焦机和拦焦机设炉门、炉框及头尾焦机械清扫等装置。为控制污染，新设计的焦炉都采用了装煤时高压氨水喷射消烟、上升管盖和桥管承插水封等环境保护措施。上海宝山钢铁总厂的焦炉对装煤和推焦设有先进的地面站除尘装置。

焦炉附属设备主要包括炉门、炉框和保护板等护炉铁件。为延长护炉铁件及焦炉寿命，改善操作维护条件，正在采用强度大、严密性好的新型结构。

熄焦设计         分湿法、干法两种。(1)湿法熄焦即用水循环喷淋熄焦。熄焦设施包括熄焦塔、水泵房及粉焦沉淀池等。湿法熄焦的优点是结构简单、投资省，还在熄焦塔上部增设了捕尘和水滴装置，改善了环境，除尘效率约为60％，在中国得到普遍采用。(2)干法熄焦是用惰性气体流经干熄槽、一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器和鼓风机，循环冷却熄焦。熄焦中回收焦炭显热，产生中压或高压蒸汽供焦化厂和冶金厂使用。每吨焦炭可产汽0．45～0．50t，还可用于发电，如上海宝山钢铁总厂设有抽汽凝汽式汽轮机发电机组，平均产蒸汽86t／h，年平均小时发电7000kW。干法熄焦的主要设备有吊车、装焦装置、干熄槽、排焦装置、鼓风机和余热锅炉等，其工艺流程见图3。

干法熄焦在节能、改善环境、提高焦炭质量方面具有突出优点。但投资高，对设备的机械化、自动化水平和生产维护要求高，故宜根据建设资金和操作管理条件在大型焦化厂设计中采用。

筛焦设计          熄焦后的焦炭经焦台机械化放焦后按用户需要，送至筛焦楼进行筛分，筛分后的各级焦炭分别送至贮焦槽贮存。通常粒度大于25mm的焦炭作为冶金用焦，直接用带式输送机送往炼铁厂；25～10mm的焦炭供机械厂、化肥厂、烧结厂使用；小于10mm的焦炭可供烧结厂使用，其中5～10mm的焦炭还可筛分出来供铁合金厂使用。当外供焦炭量大时，除贮焦槽外，还可酌情设机械化的或简易的落地贮焦场。筛分设备有多轴辊动筛、振动筛及箅条筛等。多轴辊动筛因设备笨重，维护工作量大，大多数新设计的焦化厂已不采用，被振动筛所取代。