焦炉蓄热室各部位结构分析及其耐火材料配置
发布日期： 2020-12-10 11:33:01 阅读量（679） 作者：为了提高焦炉热效率，充分利用焦炉加热产生的高温烟气余热，现代焦炉设有蓄热室。按照预热气体的种类不同，蓄热室分为煤气室与空气室。用贫煤气加热时，煤气、空气分别经蓄热室的煤气室、空气室预热后进入火道燃烧;富煤气预热会使其中的高碳氢化合物裂解，所生成的炭粒堵塞格子砖孔道，增加燃烧系统的阻力，此外，碳氢化合物裂解后，焦炉煤气在火道内的火焰变短，不利于高向加热均匀。因此，焦炉煤气是经过砖煤气道直接供入火道内的，而不预热，此时蓄热室的煤气室、空气室后用以预热焦炉加热用的空气。砖煤气道分为侧入式与下喷式两种，前者经斜道区进入火道，后者位于主墙内。
蓄热室位于斜道下部，通过斜道与燃烧室相通，是废气与空气(和高炉煤气)进行热交换的部位。蓄热室预热煤气与空气室的气流称为上升气流，废气称为下降气流。在蓄热室里装有格子砖，当由火道下降的炽热废气经过蓄热室时，其热量大部分被格子砖吸收，每隔一定时间(20min或30min)进行换向，上升气流为冷空气或高炉煤气，格子砖便将热量传递给空气或高炉煤气。就这样，通过上升与下降气流的换向，不断进行热交换，使废气由1200℃左右经过蓄热室降低到400℃以下，而经过蓄热室的上升气体(空气和高炉煤气)被预热到1000℃以上，可以提高高炉煤气和空气在火道内的燃烧温度，使焦炉热效率提高。一座没有蓄热室的废热式焦炉，大约要烧掉本身所产生煤气的80%以上，而带有蓄热室焦炉一般只烧掉自身所产生煤气的45%左右。蓄热室由小烟道、箅子砖、格子砖、隔墙、封墙等组成(图1)。
图1 蓄热室结构
1-小烟道;2-小烟道黏土砖;3，4-隔墙;5-格子砖;6-箅子砖
(1)小烟道
小烟道位于蓄热室的底部，小烟道是蓄热室连接废气盘的通道，上升气流时进冷空气或高炉煤气，下降气流时汇集废气，因此温度变化剧烈，故硅砖小烟道内均衬以黏土砖。如用黏土砖砌小烟道隔墙，就要考虑与上层硅砖的相互滑动问题。故结构复杂且易拉裂，一般不予采用。
(2)箅子砖
小烟道上的箅子砖，既用以支承格子砖，更主要的是通过箅子砖孔径的变
化，使气流沿蓄热室长向均匀分布。箅子砖有圆孔形和方孔形两种(图2)，方孔形是工字或王字形砖，排列后由两块砖上的缺口构成箅子砖孔;圆孔形箅子砖在砖中间有圆锥孔，根据气体在小烟道内压力的分布，配置不同孔径的扩散或收缩孔型。下降气流时都能实现气流沿蓄热室长向均匀分布，故国内焦炉均采用圆形扩散孔型箅子砖。孔型和尺寸分布需经试验和实践确定。
图2方孔形和圆孔形格子砖
有的焦炉采用蓄热室分格，即将蓄热室分成若干格，每对(或每个)火道与其，对应的下方一格蓄热室形成一个单独的加k热系统，这样可以根据火道需要的温度，在地下室分别调节各格的煤气和空气供应量，国内设计的下调式焦炉采用带调节砖的箅子砖(图3)实现下部调节各分格蓄热室的煤气量和空气量，有利于蓄热室长向的气流分布调节，但这种蓄热室隔墙多，主墙结构复杂，用砖量大，格子砖必须在分隔墙砌筑的同时进行安放，生产中不能清扫和更换。
图3 下调式焦炉箅子砖
1-固定孔箅子砖;2-蓄热室分隔墙;3-可调孔箅子砖;4-蓄热室隔墙
(3)格子砖
蓄热室内放置格子砖，现代焦炉均采用薄壁型格子砖，我国焦炉所用的九孔薄壁格子砖(图4)，上下层对孔排列，可降低格子砖的阻力，增大蓄热面积，且易于清扫。格子砖是热交换的介质，由于气流变化频繁而剧烈，因此采用黏土耐火材料制作。
图4九孔格子砖
格子砖的砖形有条形和异形两种，异形格子砖具有阻力小、蓄热面积大、热工效率高、清扫方便、更换容易等优点。缺点是制造工艺复杂、成本高。异形格子砖有厚壁六孔格子砖与薄壁九于孔格子砖，宝钢M形炉采用薄壁十六孔格子砖。薄壁九孔及以上格子砖蓄热效果更好。
格子砖通常都是黏土制作的，因为其价格低廉、抗急冷急热性能好。它的缺点是在长期高温的作用下，会产生蠕变现象。格子砖也有半硅质的，它的导热性比黏土质好，在高温下没有蠕变现象，抗急冷急热性也较好。故蓄热室顶层常常放置数层半硅质格子砖。
(4)隔墙
目前一般的蓄热室都设有中间隔墙，中心隔墙在蓄热室长向中间位置，它把蓄热室分为机、焦两个单室，这样有利于两侧煤气、空气与分烟道吸力的调节，但它必须严密，否则将引起机、焦侧气体窜漏。蓄热室隔墙是“主墙”(异向气流蓄热室的隔墙)和“单墙”(相邻蓄热室同向气流间隔墙)的总称;下喷式焦炉的蓄热室主墙内还有直立砖煤气道，因此主墙采用带沟槽的异形砖砌建(图5)，单墙则可用标准砖砌筑;顶部温度经常在1200℃左右，
图5带沟槽异形砖蓄热室隔墙示意
并且蓄热室的隔墙几乎承受着炉体的全部重量，所以现代大型焦炉的蓄热室隔墙都用硅砖砌筑，否则将影响焦炉生产能力的发挥。当缺少硅砖时，也可用黏土砖砌筑，但要考虑与上部硅砖砌体连接处的处理，否则上下膨胀不一，容易将黏土砖砌体拉裂。在大铟黏土砖蓄热室的焦炉上，曾设置滑动层和相互咬合砌筑。生产实践表明，在硅砖与黏土砖交界面设置滑动层，由于整个上层砌体及其他设备负荷很重，未能实现滑动，结果使蓄热室墙头部拉成较宽的梯形裂纹;采用硅砖与黏土砖相互咬合砌筑，蓄热室隔墙虽然也出现裂纹，但因相互咬合，裂纹分散且较窄，对生产影响不大。
(5)封墙
封墙是封闭机、焦侧两端蓄热室洞口的墙，因蓄热室内处于负压，封墙应当严密和隔热，如果不严密，外界冷空气就会被吸人蓄热室里，使端部格子砖温度降低，当用高炉煤气时，又使高炉煤气燃烧，从而降低炉头温度。如果隔热不好，散失热量，会降低热工效率并恶化蓄热室走廊的操作环境。封墙用黏土砖砌筑，中部砌一层绝热砖.墙外抹以石棉和白云石混合的灰层，以减少散热和漏气，有的焦炉蓄热室封墙上粘贴了硅酸铝纤维，明显降低了蓄热室封墙的散热。
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