1、毕 业 设 计 说 明 书设计（论文）题目：200 万吨/a 焦炭焦化厂炼焦车间设计学生姓名： 学 号： 专业班级： 学 部： 指导教师： 年 月 日目 录-I-摘 要 .IIIAbstract .IV引 言 .1第一章 文献综述 .21.1 炼焦工业在国民经济中的意义 .21.2 炼焦炉的发展历史及现状 .21.2.1 中国焦炉发展史 .21.2.2 发展历史及现状 .31.3 炼焦新工艺的评述 .41.3.1 无回收焦炉 .41.3.2 大容积焦炉 .51.3.3 巨型炼焦反应器 .51.3.4 日本 SCOPE21 的炼焦技术 .61.3.5 捣固焦炉 .61.3.6 干法熄焦（CDQ）
2、技术 .71.3.7 型焦工艺 .71.3.8 配型煤炼焦 .81.3.9 立式连续层状炼焦工艺 .81.3.10 煤预热 .91.4 中国炼焦工业的现状 .91.4.1 焦炉煤气净化现状 .91.4.2 焦炉煤气利用现状 .101.5 焦炉构成现状 .10第二章 工艺设计 .122.1 炉型的确定 .122.2 配煤比的确定 .122.2.1 配煤的目的和意义 .122.2.2 配煤的基本原则及要求 .122.2.3 种煤的结焦特性 .132.2.4 配煤的工业分析数据及配煤比的确定 .132.3 炉孔数的确定 .142.4 焦炉物料衡算 .152.4.1 物料平衡的入方 .162.4.2
3、物料平衡的出方 .162.5 焦炉热平衡 .172.5.1 炼焦耗热量的计算 .172.5.2 入炉高炉煤气以及废气的计算 .172.5.3 热量衡算 .18目 录-II-2.6 蓄热室的计算 .202.6.1 原始数据 .212.6.2 蓄热室的高向温度分布 .242.6.3 格子砖蓄热面及水力直径计算 .242.6.4 煤气蓄热室热平衡 .242.6.5 热交换系数的计算 .252.6.6 蓄热室上部和下部气体温度差的对数平均温度 .292.6.7 格子砖的高度计算 .292.7 炉体压力计算 .292.7.1 计算公式 .292.7.2 数据计算 .322.8 烟囱高度计算 .492.8
4、.1 计算烟囱高度的基本公式 .492.8.2 烟囱高度计算 .50第三章 机械选型及热工仪表参数设计 .593.1 焦炉炼焦的主要机械及其性能指标 .593.1.1 装煤车 .593.1.2 拦焦机 .613.1.3 推焦机 .623.1.4 熄焦车 .653.1.5 电机车 .663.1.6 交换机 .673.1.7 拉条规格 .683.1.8 格 .693.2 焦炉仪表设计参数及要求 .693.3 大型焦炉集气管主要尺寸 .71结 论 .73谢 辞 .74参考文献 .75-III-摘 要针对我国冶金焦需求的不断扩大，对焦炭质量不断提高，炼焦炉趋向大型化的现状，进行焦炉的初步设计。根据设计
5、任务要求，大容积焦炉的优点确定焦炉炉型为 JN60-82 型。6m 大容积焦炉与传统焦炉相比， 在保持焦炭质量不变的情况下，可多配入弱粘结性煤炼焦，扩大炼焦煤源。根据华北地区的煤炭资源分布状况，确定配煤比；计算使用的焦炉孔数；进行焦炉工艺计算，包括焦炉的物料衡算和热量衡算、蓄热室的传热和尺寸的计算、炉内各点水压阻力和浮力的计算和烟囱高度的计算等。根据所选炉型确定炼焦的主要机械设备（装煤车、推焦车、拦焦车、熄焦车、电机车和液压交换机）的型号和焦炉附件（炉柱、炉门和拉条）的规格。关键词：炼焦；大容积焦炉；工艺计算；设计-IV- AbstractChinas metallurgical coke d
6、emand continues to expand, continuously improve the quality of coke, coke ovens tend to the status of large-scale, the preliminary design of coke oven. According to the design task requirements, the advantages of the large volume of coke oven to determine the coke oven furnace JN60-82 model. 6m coke
7、 oven of large volume compared to conventional coke oven, in the case of the same to maintain the quality of coke, and more with into weakly caking coal coking and expansion of coking coal source.Distribution in North Chinas coal resources, to determine the blending ratio; calculated using the numbe
8、r of coke oven Kong; coke oven process calculation, including coke oven material balance and heat balance, the calculation of regenerator heat transfer and the size furnace water pressure resistance and buoyancy calculations, and the chimney height calculation. Selected furnace to determine the coki
9、ng machinery and equipment (coal charging car, coke pusher, coke guide cars, coke quenching cars, motor vehicles and hydraulic switch) Model, and coke oven accessories (furnace column, door and pull the bar) specifications.Keywords: coke; large volume of coke oven; process calculation; design-1-引 言近
10、年来，随着高炉的大型化以及喷煤和强化冶炼措施的实施，高炉对焦炭质量提出了更高的要求。焦炭必须具备更高的强度才能满足高炉炼铁的需要，保证生产顺利高效。我国炼焦工业近 10 余年的发展较快，但炼焦煤资源恶化，环境污染严重，焦炉产量和热效率下降等问题远远没有解决。炼焦炉是炼焦的主要设备，焦炉的技术水平对焦炭质量有很大的影响，从而限制高炉冶炼的发展。炼焦炉经历了成堆干馏、倒焰炉、废热式焦炉、蓄热式焦炉和巨型反应器五个发展阶段。现代焦炉的主要结构形式以多室的蓄热室焦炉为主，并将向大型化、高效化发展。我国现有的炉型主要有：58 型、e80 型、JN43 型、JN60型、JN 捣固焦炉。本人根据指导老师给定
11、的设计任务，结合在签约单位中化煤化工公司毕业实习的内容，最终确定年产 200 万吨焦炭焦化厂的 6m 大容积焦炉进行初步设计。2第一章 文献综述1.1 炼焦工业在国民经济中的意义炼焦工业是国民经济的一个重要部门，不仅为钢铁工业提供燃料(焦炭、焦炉煤气) ，而且也为国防、农业、交通运输、有机合成工业等一系列国民经济部门提供重要的化工原料和燃料，同时焦炉煤气也可作城市煤气 1。炼焦化学工业是煤炭化学工业的一个重要部分 1。煤炭主要加工方法是高温炼焦(950 1050)和回收化学产品。产品焦炭可作高炉冶炼的燃料，也可用于铸造、有色金属冶炼、制造水煤气；可用于制造生产合成氨的发生炉煤气，也可用来制造电
12、石，以获得有机合成工业的原料。在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工可以提取焦油、氨、萘、粗苯、硫化氢、氰化氢等产品，并获得净焦炉煤气。煤焦油、粗苯经精制加工和深度加工后，可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳、古马隆、酚、萘、蒽、吡啶盐基等，这些产品广泛用于化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业。净焦炉煤气可供民用和做工业原料。煤气中的氨可用来制造硫酸铵、浓氨水、无水氨等。炼焦化学工业的产品已达数百种，我国炼焦化学工业已能从焦炉煤气、焦油和粗苯中制取 100 多种化学产品，这对我国的国民经济发展具有十分重要的意义。1.2 炼焦炉的发展历史及现状1.2.1 中国焦炉发展史中国生产和应用焦炭的
13、历史，根据对出土文物的考证，可以追溯到宋代。最早文字记载焦炭见于 1650 年前后方以智(16111671)所著物理小识一书。工业规模焦炭生产，是从清政府于 1898 年开办的江西萍乡煤矿开始的，当年生产焦炭 2.9 万 t。同期，河北开滦煤矿也生产焦炭。 1908 年组建的汉冶萍煤铁厂矿公司，在萍乡建有各种成堆干馏窑 164 座，年产焦炭 14 万 t，1916 年达 26.6万 t。第一次世界大战后，在鞍山、本溪、石家庄等地开始建设可回收化工产品的现代焦炉，如鞍山建成的考贝斯捣固焦炉、石家庄建成的奥托废热式焦炉和亨塞尔曼两分式焦炉，本溪建成黑田式焦炉等。1931 年后在鞍山、本溪又建成奥托
14、复热式焦炉，1938 年在石景山铁厂建成侧入式索尔威型焦炉。一直到中华人民共和国成立后的第一个五年计划前，中国的现代大型焦炉全都是外国人设计的，炼焦技术的发展十分缓慢。解放初期，中国的焦炉一部分是解放前遗留下来的外国焦炉，如奥托式焦第 3 章 文献综述-3-炉，解放后恢复继续生产;另一部分是引进原苏联的现代化焦炉，如 式焦炉、 式焦炉;没有自行设计的焦炉。在第一个五年计划期间，由于优先发展重工业的政策，使我国的钢铁技术包括炼焦技术在内很快发展起来。当时有引进原苏联的技术作为基础，而原苏联当时的炼焦技术已处在世界前列，所以我国炼焦技术发展也很快。我国炼焦研究、设计、基建等相应的专门组织相继建立并
15、得到很快发展。1952 年，在鞍山黑色冶金设计院内设立炼焦专业设计部门和煤焦研究室，开始自行设计焦炉和进行煤焦研究。后于 1958 年组建为鞍山焦化耐火材料设计研究院( 以下简称鞍山焦耐院)。中国自行设计焦炉的起步是解放初期恢复战争期间停产的焦炉和引进原苏联焦炉建设中的设计工作。这些焦炉的基建、投产及生产调整工作的各种经验，给自行设计焦炉作了技术准备工作。1954 年，我国自行设计了双联火道废气循环下喷式本-54 型焦炉。这种焦炉吸收了 型焦炉废气循环拉长火焰原理和奥托式焦炉煤气下喷结构在调节上的方便及竖直砖煤气道的优点，克服了 型焦炉调节不便及结构上的弱点，形成了全新形式的焦炉。实践证明，这
16、种结构开创了世界焦炉结构的新的主导方向。本-54 型焦炉于 1956 年在本钢焦化厂投产，当时是世界上最早的双联火道废气循环下喷式焦炉。1.2.2 发展历史及现状炼焦炉的发展大体可分为成堆干馏、倒焰炉、废热式焦炉、蓄热式焦炉和巨型反应器五个阶段 2-4。最早的炼焦方法是将煤成堆干馏，后来发展成为砖砌的窑，此类方法的特点是成焦和加热合在一起，靠干馏煤气和一部分煤的燃烧将煤直接加热而干馏成焦炭，所以焦炭产率低、灰分高、成熟度不均。到了 19 世纪中叶出现了将成焦的炭化室和加热室用墙壁隔开的窑炉，隔墙上部设通道，炭化室内煤的干馏气经此直接流入燃烧时，同来自炉顶通风道的空气会合，自上而下底边流动边燃烧
17、，故称倒焰炉 1。干馏所需热从燃烧室经炉墙传给炭化室内煤料。随着化学工业的发展，要求从干馏煤气中回收有用的化学产品，为此将炭化宝和燃烧室完全隔开，炭化室内生产的荒煤气达到回收车间分离出化学产品后，再送回燃烧室内燃烧或民用。1881 年德国建成了第一座回收化学产品的焦炉。由于煤在干馏过程中产生的煤气量及煤气组成是随时间变化的，所以炼焦4炉必须由一定数量的炭化室组成，各炭化室按一定的顺序装煤出焦，才能使全炉的煤气量及煤气组成接近不变，以实现连续稳定生产，这就出现了炼焦炉组。燃烧产生的高温废气直接排入大气故称为废热式焦炉。燃烧生成的 1200的高温度气所带走的热量相当可观。为了减少能耗，降低成本，并
18、将结余部分的焦炉煤气供给冶金化工等部门作原料或燃料，又发展成为具有回收废气热量装置的换热式或蓄热式焦炉。自 1884 年建成第一座蓄热式焦炉以来，焦炉在总体上变化不大，但在筑炉材料，炉体构造，炭化室的有效容积，技术装备等方面都有显著改进。随着耐火材料工业的发展，自本世纪 20 年代起，焦炉用耐火材料由粘土砖改用硅砖，使结焦时间从 24-28h，缩短到 14-16h。炉体使用寿命也从 l0 年左右延长到 20-25 年甚至更长。为了解决焦炉近一步的发展，90 年代，由德国等 8 个国家的 13 家公司做成的“欧洲炼焦技术中心 ”在德国的普罗斯佩尔焦化厂进行了巨型炼焦反应器（JCR ），也叫单室炼
19、焦系统的示范性试验。结果表明，其实现了焦炉超大型化，高效化和扩大炼焦煤源等方面的突破，其焦炭强度得到了改善，降低了污染物的排放量，但受到诸如推焦和出焦机械的大型化，干熄焦和煤预热联合生产装置能力的大幅提高等因素制约，尚有一定的发展过程。当前焦炉的主要结构形式仍以多室的蓄热室焦炉为主，并将向大型化、高效化发展，以扩大容积，采用质密硅砖，减薄炭化室墙和提高加热火道标准温度等方面为主要的技术发展方向。1.3 炼焦新工艺的评述1.3.1 无回收焦炉针对传统的焦炉煤气处理及回收装置环保控制费用较高等问题，美国和澳大利亚在 20 世纪 80 年代后期相继推出了新设计的无回收焦炉，将废热用于生产蒸汽和发电。无回收焦炉的优点:(1) 炼焦工艺流程简单，设计和基建投资费用低;(2) 取消煤气回收装置，不会产生焦油和酚水等污染物，环保有所改善;(3)负压操作，解决了炉门漏气，使其废物放散能降到最低水平;(4) 废热得到利用送去发电 2。美国弗吉尼亚州的JewellThompson 焦炉内，煤层高约0.6m ，长不足14m ，宽不到4m，有效容积约30m 3。在JewellThompson 焦炉基础上美国和澳大利亚等国相继推出新设计的无回收焦炉。由于它们的炉体结构设计、机械化程度、热效率、单孔生产能力均显著优于早期的无回收焦炉，因而被认为是新一代无回
