現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t蓄熱室結(jié)構(gòu)的研究

印文寶 ，韓 冬，王建波 ，安群虎，賈 楠

（1.鞍山華泰環(huán)能工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山 114001；2.中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039；3.賽鼎工程有限公司，山西 太原 030032）

煉焦?fàn)t構(gòu)造的發(fā)展可分為4個(gè)階段，即成堆干餾與窯、倒焰窯、廢熱式焦?fàn)t和現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t（炭化室高度＜6 m的焦?fàn)t，簡(jiǎn)稱常規(guī)焦?fàn)t）[1]，其中現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t由蓄熱室、斜道區(qū)、炭化室-燃燒室和爐頂區(qū)構(gòu)成，且總體上沒(méi)有大的變化。煉焦工業(yè)是高污染、高耗能、高排放且工作環(huán)境惡劣的基礎(chǔ)工業(yè)，其中焦?fàn)t是重要的污染物排放源和能耗大戶。因此，通過(guò)焦?fàn)t大型化、高效化和智能化實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是煉焦工業(yè)的必然發(fā)展方向[2]。

1 焦?fàn)t蓄熱室基本結(jié)構(gòu)介紹

蓄熱室位于焦?fàn)t爐體下部，其內(nèi)部填充蓄熱體（格子磚）用于以直接換熱方式回收焦?fàn)t燃燒高溫廢氣的顯熱，并預(yù)熱貧煤氣和空氣。蓄熱室上部經(jīng)斜道同燃燒室相連，下部經(jīng)廢氣開(kāi)閉器分別與分煙道、貧煤氣管道和大氣相通。

1.1 現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t的蓄熱室結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t的蓄熱室均為橫蓄熱室（其中心線與燃燒室中心線平行），自下而上分為小煙道、篦子磚（可調(diào)或不可調(diào)）、格子磚和頂部空間。相同方向氣流蓄熱室之間的隔墻稱單墻，異向氣流蓄熱室之間的隔墻稱主墻，分隔同一蓄熱室機(jī)側(cè)和焦側(cè)的墻為中心隔墻，機(jī)側(cè)、焦側(cè)正面砌有封墻，其中單、主墻和中心隔墻采用硅磚砌筑，小煙道內(nèi)砌有黏土襯磚。目前，國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)的炭化室高度在7.65 m以下的焦?fàn)t基本都是采用此類結(jié)構(gòu)。

1.2 現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t的蓄熱室結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t（炭化室高度≥6 m的焦?fàn)t）的蓄熱室與現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t的蓄熱室結(jié)構(gòu)基本一致，所不同的是現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t的蓄熱室單、主墻在高度方向上接近1/2的位置處設(shè)置有水平滑動(dòng)層，滑動(dòng)層以下的單、主墻采用半硅磚砌筑，滑動(dòng)層以上的單、主墻采用硅磚砌筑。另外，蓄熱室在機(jī)、焦側(cè)方向上由隔墻將其分隔成若干個(gè)獨(dú)立的分格結(jié)構(gòu)（一般2個(gè)立火道對(duì)應(yīng)1個(gè)分格）。此外，蓄熱室小煙道沒(méi)有黏土襯磚且在其頂部設(shè)置有可調(diào)開(kāi)度的調(diào)節(jié)板。值得關(guān)注的是，德國(guó)伍德（Uhde）公司設(shè)計(jì)上采用了分煙道布置在焦?fàn)t焦側(cè)的非對(duì)稱式煙道技術(shù)，供入貧煤氣、空氣以及下降廢氣的開(kāi)閉器布置在焦側(cè)，且分別與焦側(cè)小煙道入口和位于焦側(cè)的分煙道相通；另外意大利保爾-沃特（PaulWurth）公司設(shè)計(jì)上也采用了分煙道布置在焦?fàn)t焦側(cè)的非對(duì)稱式煙道技術(shù)，但是貧煤氣和空氣由位于蓄熱室機(jī)側(cè)的小煙道入口供入，廢氣由位于蓄熱室焦側(cè)的小煙道出口排入位于焦側(cè)的分煙道，此即相對(duì)于常規(guī)焦?fàn)t對(duì)稱煙道技術(shù)而言的非對(duì)稱式煙道技術(shù)。

2 現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t的蓄熱室結(jié)構(gòu)研究

2.1 蓄熱室設(shè)計(jì)滑動(dòng)層的必要性

蓄熱室內(nèi)填充有蓄熱體（格子磚），是實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t高溫燃燒廢氣與貧煤氣和空氣逆流直接換熱的場(chǎng)所，因此，蓄熱室高向上存在著巨大的溫度梯度（氣流高向溫差達(dá)到或接近1 000℃）。因?yàn)楣璐u的晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)恰好落于蓄熱室溫度場(chǎng)的溫度區(qū)間之內(nèi)，所以蓄熱室單、主墻高度方向在此溫度場(chǎng)的作用下勢(shì)必存在著膨脹差異。鑒于上述因素，蓄熱室應(yīng)該根據(jù)溫度場(chǎng)分布選用不同材質(zhì)的耐火材料砌筑，且在不同材料之間應(yīng)設(shè)置滑動(dòng)層以緩沖膨脹差異。對(duì)于硅磚而言，基于理論和實(shí)踐選擇硅磚晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)作為滑動(dòng)層位置的設(shè)置依據(jù)是可行的，即根據(jù)硅磚晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)將溫度場(chǎng)在高向上劃分為2個(gè)區(qū)間，在573℃以上的區(qū)域可以選擇硅磚砌筑，在573℃以下的區(qū)域選擇熱震穩(wěn)定性能優(yōu)異的半硅磚砌筑，同時(shí)在2種材料之間設(shè)置緩沖膨脹差異的滑動(dòng)層是十分必要且不可或缺的。

2.2 蓄熱室設(shè)計(jì)分格結(jié)構(gòu)的必要性

焦?fàn)t大型化帶來(lái)一系列問(wèn)題需要解決，其中之一就是焦?fàn)t橫排溫度的調(diào)節(jié)。在高溫條件下（標(biāo)準(zhǔn)溫度1 250℃～1 350℃），當(dāng)炭化室高度大于6 m時(shí)，燃燒室立火道內(nèi)斜道出口的調(diào)節(jié)磚就極難進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，致使橫排溫度的調(diào)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。蓄熱室小煙道位于焦?fàn)t下部低溫區(qū)（小煙道氣流溫度小于450℃），在小煙道頂部不僅可以設(shè)置調(diào)節(jié)裝置，而且易于在焦?fàn)t地下室或蓄熱室操作走廊進(jìn)行人工操作。另外，通過(guò)蓄熱室分格可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)立火道氣體流量進(jìn)行定量調(diào)節(jié)，因此蓄熱室分格有利于實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t橫排溫度的冷端調(diào)節(jié)，對(duì)于大型焦?fàn)t的設(shè)計(jì)是十分必要的。

蓄熱室分格結(jié)構(gòu)是由隔墻實(shí)現(xiàn)的，隔墻的設(shè)計(jì)不僅需要考慮焦?fàn)t的高向、橫向和縱向的膨脹處理，還要考慮其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和嚴(yán)密性，并且需要與分段加熱統(tǒng)籌考慮。

2.3 蓄熱室冷端調(diào)節(jié)的必要性

焦?fàn)t熱工調(diào)節(jié)是煉焦生產(chǎn)的核心技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)，焦?fàn)t熱工調(diào)節(jié)一直是困擾焦化企業(yè)的難題。熱工調(diào)節(jié)的質(zhì)量和效率不僅影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而且對(duì)于焦?fàn)t的使用壽命和污染物的排放也有重要影響。焦?fàn)t爐體的設(shè)計(jì)理念直接決定了熱工調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)效果。降低調(diào)節(jié)頻次、改善操作環(huán)境和減少工人體力勞動(dòng)是焦?fàn)t設(shè)計(jì)人員不可推卸的責(zé)任。

焦?fàn)t蓄熱室處于低溫區(qū)有利于操作環(huán)境的改善，同時(shí)蓄熱室小煙道頂部是焦?fàn)t加熱系統(tǒng)阻力比較集中的地方，在此處設(shè)置調(diào)節(jié)裝置對(duì)調(diào)節(jié)的靈敏性也有益處。因此，蓄熱室冷端調(diào)節(jié)對(duì)于焦?fàn)t大型化是十分必要的。

2.4 蓄熱室對(duì)稱和非對(duì)稱式煙道分析

2.4.1 對(duì)稱式煙道

焦?fàn)t機(jī)、焦兩側(cè)都設(shè)置分煙道，貧煤氣和空氣由焦?fàn)t機(jī)、焦兩側(cè)經(jīng)廢氣開(kāi)閉器和小煙道供入焦?fàn)t的設(shè)計(jì)形式即為對(duì)稱式煙道。國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)的炭化室高7.65 m以下的常規(guī)焦?fàn)t大部分采用此種設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)形式將焦?fàn)t加熱系統(tǒng)分為機(jī)、焦側(cè)2個(gè)獨(dú)立的部分，且兩側(cè)可以獨(dú)立進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.4.2 非對(duì)稱式煙道

只在焦?fàn)t的機(jī)側(cè)或者焦側(cè)設(shè)置一條分煙道的設(shè)計(jì)形式即非對(duì)稱煙道，根據(jù)供氣和廢氣排氣方式的不同，非對(duì)稱式煙道目前又可分為如下3種：

（1）煙道布置在焦?fàn)t的焦側(cè)且機(jī)側(cè)供氣、焦側(cè)排放廢氣（山東日照鋼鐵公司Paul Wurth 7.29 m焦?fàn)t）；

（2）煙道布置在焦?fàn)t的機(jī)側(cè)且焦側(cè)供氣、機(jī)側(cè)排放廢氣（南非Ispat Iscor Newcastle 2#OTTO式焦?fàn)t）；

（3）煙道布置在焦?fàn)t的焦側(cè)且焦側(cè)供氣、焦側(cè)排放廢氣（德國(guó)Uhde 7.63 m焦?fàn)t）。

非對(duì)稱式煙道設(shè)計(jì)的焦?fàn)t具有同一的加熱系統(tǒng)，焦?fàn)t的加熱調(diào)節(jié)手段和方式具備同一性，焦?fàn)t的熱工調(diào)節(jié)邏輯統(tǒng)一。

2.4.3 理論和實(shí)踐基礎(chǔ)

鑒于焦?fàn)t加熱煤氣主管、橫管、小煙道和分煙道的氣體在整個(gè)流通途徑上的流量是變化的，故屬變量氣流，另外對(duì)于頂裝焦?fàn)t，由于焦側(cè)裝煤量大于機(jī)側(cè)裝煤量，致使焦?fàn)t焦側(cè)所需熱量大于機(jī)側(cè)；對(duì)于搗固焦?fàn)t，由于炭化室存在錐度，同樣存在焦?fàn)t焦側(cè)所需熱量大于機(jī)側(cè)的情況。對(duì)稱式煙道使焦?fàn)t加熱系統(tǒng)分為機(jī)、焦側(cè)2個(gè)獨(dú)立的部分。根據(jù)變量氣流基本方程和焦?fàn)t加熱系統(tǒng)特有的換向機(jī)制，機(jī)、焦側(cè)2個(gè)獨(dú)立部分的篦子磚和斜道口調(diào)節(jié)磚排列規(guī)律完全相反，致使上述兩部分的調(diào)節(jié)操作存在邏輯上的不一致。

鑒于上述原因，同一的加熱系統(tǒng)和調(diào)節(jié)機(jī)制規(guī)律有利于焦?fàn)t生產(chǎn)調(diào)節(jié)在邏輯上的統(tǒng)一，且有利于實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t的自動(dòng)化調(diào)節(jié)，物理邏輯上的一致性為焦?fàn)t的智慧化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此非對(duì)稱式煙道設(shè)計(jì)對(duì)于大型焦?fàn)t的設(shè)計(jì)是十分必要的。

3 現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t蓄熱室設(shè)置滑動(dòng)層的研究

隨著焦?fàn)t大型化的不斷發(fā)展，炭化室高度在不斷增加，目前世界上炭化室最高的焦?fàn)t是德國(guó)Schwelgern的8.43 m焦?fàn)t。焦?fàn)t高度和長(zhǎng)度的增加特別是炭化室高度的增加，致使焦?fàn)t高溫區(qū)域的絕對(duì)膨脹量大大增加，容易把焦?fàn)t低溫區(qū)域的耐火砌體拉裂而產(chǎn)生串漏（蓄熱室和爐頂區(qū)域砌體）。

鑒于上述原因，國(guó)際上20世紀(jì)50～60年代開(kāi)始，在炭化室高度＞5 m的焦?fàn)t設(shè)計(jì)上采用了根據(jù)焦?fàn)t爐體的溫度場(chǎng)和耐火材料的性能設(shè)置滑動(dòng)層的結(jié)構(gòu)形式，譬如：爐體與基礎(chǔ)頂板之間，蓄熱室單、主墻下部和上部之間，炭化室蓋頂層和上部砌體之間。

3.1 德國(guó)Uhde和意大利Paul Wurth的設(shè)計(jì)理念

德國(guó)Uhde公司和意大利Paul Wurth公司在硅磚晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)附近設(shè)置滑動(dòng)層即蓄熱室單、主墻高向的中間位置設(shè)計(jì)滑動(dòng)層，高于硅磚晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)（～573℃）以上的區(qū)域采用硅磚砌筑，低于硅磚晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)以下的區(qū)域采用半硅磚砌筑。

3.2 烏克蘭Girprokoks的設(shè)計(jì)理念

烏克蘭Girprokoks（前蘇聯(lián)國(guó)立焦化設(shè)計(jì)院）的設(shè)計(jì)理念同德國(guó)Uhde基本一致，不同點(diǎn)是滑動(dòng)層設(shè)置在單、主墻的位置處于小煙道篦子磚上方，該處溫度在300℃～450℃，接近硅磚的第一、二晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)（土耳其Isdemir鋼鐵廠5 m焦?fàn)t采用此結(jié)構(gòu)）。

3.3 焦?fàn)t蓄熱室設(shè)置滑動(dòng)層的分析

3.3.1 焦?fàn)t加熱系統(tǒng)溫度場(chǎng)

焦?fàn)t加熱系統(tǒng)溫度場(chǎng)分布見(jiàn)表1（焦?fàn)t煤氣加熱）。

表1 焦?fàn)t加熱系統(tǒng)溫度場(chǎng)（參考）

由表1可知，焦?fàn)t加熱系統(tǒng)低溫區(qū)域：小煙道→蓄熱室格子磚中部（70℃～760℃）；爐頂→爐頂表面（1 000℃～常溫）。高溫區(qū)域與低溫區(qū)域溫差達(dá)到或超過(guò)1 000℃。

3.3.2 耐火材料的性能

實(shí)踐證明，現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t炭化室部位宜采用荷重軟化溫度高、導(dǎo)熱性好、抗蝕性強(qiáng)、600℃以上熱震性能好的硅磚。在制造硅磚的原料硅石中，SiO2以β-石英存在，在干燥、燒成過(guò)程中，β-石英首先轉(zhuǎn)化為α-石英，然后轉(zhuǎn)化為α-方石英和α-鱗石英，在＞1 670℃時(shí)α-鱗石英將轉(zhuǎn)化為非晶型的石英玻璃，在＞1 710℃時(shí)α-方石英也會(huì)轉(zhuǎn)化為石英玻璃。在燒成的硅磚內(nèi)，由于溫度不均及晶型轉(zhuǎn)變的時(shí)間和條件的差異，總是3種晶型共存的，甚至還有石英玻璃。燒成的硅磚中的α-石英、α-鱗石英和α-方石英在冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的低溫晶型，即β-石英、γ-鱗石英和β-方石英。當(dāng)制成的硅磚用于焦?fàn)t砌筑后，再次升溫（烘爐）時(shí)，這些低溫晶型會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷鼐?，因此低溫區(qū)SiO2的膨脹率變化大，尤其是在117℃、163℃、180℃～270℃和573℃等晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)附近，變化更為顯著，SiO2晶型轉(zhuǎn)化溫度示意圖見(jiàn)圖1。綜上所述，應(yīng)根據(jù)焦?fàn)t加熱系統(tǒng)溫度場(chǎng)和SiO2的晶型轉(zhuǎn)化溫度合理確定焦?fàn)t各部位使用的耐火材料材質(zhì)，即焦?fàn)t低溫區(qū)（蓄熱室格子磚中下部和炭化室蓋頂層以上）不宜選用硅磚砌筑，同時(shí)設(shè)計(jì)上應(yīng)合理處理不同材料之間的膨脹差異，即設(shè)置滑動(dòng)層。

3.3.3 護(hù)爐設(shè)備

現(xiàn)代蓄熱式焦?fàn)t的蓄熱室單、主墻部位全部采用硅磚是不恰當(dāng)?shù)模驗(yàn)闇囟冉橛赟iO2晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)部位的砌體體積變化劇烈，易造成耐材損壞或者砌體拉裂；另外，硅磚的膨脹系數(shù)是溫度和材質(zhì)等因素的函數(shù)，焦?fàn)t爐柱施加的保護(hù)性壓力很難同時(shí)既適應(yīng)高溫區(qū)又適應(yīng)低溫區(qū)的熱應(yīng)力變化，易造成爐柱撓曲變形，致使焦?fàn)t蓄熱室下部保護(hù)性壓力不足，進(jìn)而造成蓄熱室部位串漏事故的發(fā)生。

3.3.4 注意事項(xiàng)

雖然滑動(dòng)層設(shè)計(jì)可以適應(yīng)溫度場(chǎng)的變化，但是焦?fàn)t爐體滑動(dòng)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或者烘爐管理不當(dāng)，易造成在滑動(dòng)層部位發(fā)生串漏。

滑動(dòng)層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵核心之一是焦?fàn)t保護(hù)性壓力如何確定。這是國(guó)內(nèi)焦?fàn)t爐體設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究的空白，需要開(kāi)展的基礎(chǔ)研究包括磚與火泥（砌體）的整體性能和力學(xué)數(shù)學(xué)模型的建立，另外，砌體整體膨脹的滑動(dòng)摩擦系數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者工業(yè)實(shí)踐來(lái)獲取。

圖1 SiO2晶型轉(zhuǎn)化溫度示意圖

4 現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t蓄熱室分格結(jié)構(gòu)的實(shí)踐

4.1 新日鐵（NSC）式分格結(jié)構(gòu)

20世紀(jì)70年代末，寶山鋼鐵公司一期引進(jìn)新日鐵6 m M型焦?fàn)t，該爐型式是20世紀(jì)60年代～70年代新日鐵開(kāi)發(fā)和推廣的主力爐型。6 m M型焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)為雙聯(lián)火道，高低燈頭，焦?fàn)t煤氣、貧煤氣和助燃空氣全下噴，貧煤氣和助燃空氣分段供入燃燒室及蓄熱室分格的復(fù)熱式大容積焦?fàn)t，小煙道和蓄熱室位于焦?fàn)t基礎(chǔ)頂板和斜道之間，沿焦?fàn)t橫向即機(jī)-焦側(cè)方向，蓄熱室布置在整個(gè)炭化室下方，每個(gè)蓄熱室被嚴(yán)密的分格隔墻分為16格，煤氣分格和空氣分格沿蓄熱室橫向即機(jī)焦側(cè)方向交替排列布置。2個(gè)邊部的分格（第1格和第16格）分別對(duì)應(yīng)燃燒室的1個(gè)立火道，中部的分格（第2格～第15格）分別對(duì)應(yīng)燃燒室的2個(gè)立火道。每個(gè)燃燒室對(duì)應(yīng)2個(gè)蓄熱室，構(gòu)成獨(dú)立的加熱單元。當(dāng)采用貧煤氣加熱時(shí)，其中一個(gè)蓄熱室供給燃燒室燃燒所需的貧煤氣和助燃空氣，另一個(gè)蓄熱室排出燃燒后所產(chǎn)生的廢氣，這樣供給貧煤氣和助燃空氣的蓄熱室和排出燃燒后產(chǎn)生廢氣的蓄熱室，沿焦?fàn)t縱向由蓄熱室隔墻間隔交替排列布置。

新日鐵6 m M型焦?fàn)t采用蓄熱室分格結(jié)構(gòu)且分格隔墻與蓄熱室主墻采用咬合結(jié)構(gòu)，在咬合處預(yù)留縱向滑動(dòng)層和膨脹縫；另外，蓄熱室主墻和分格隔墻全部采用硅磚砌筑。

咬合結(jié)構(gòu)結(jié)合縱向滑動(dòng)層和膨脹縫的設(shè)計(jì)是一種十分矛盾的結(jié)構(gòu)，既要保證嚴(yán)密性，又要保證緩沖焦?fàn)t縱向的膨脹，之所以采用這種結(jié)構(gòu)是因?yàn)樾氯砧F6 m M型焦?fàn)t的貧煤氣和空氣沿機(jī)、焦側(cè)方向由分格隔墻相間排列布置，因此既要保證嚴(yán)密性以防止串漏，又要緩沖焦?fàn)t縱向的膨脹。

該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)忽略了一個(gè)致命的因素“焦?fàn)t高向溫度差”，即蓄熱室高向上存在幾百攝氏度的溫差。溫差致使在高向上焦?fàn)t存在橫向（機(jī)、焦側(cè)方向）膨脹差，即上部膨脹量＞下部膨脹量，該膨脹差使咬合結(jié)構(gòu)變得“剛度”很大，縱向滑動(dòng)層失去作用，易導(dǎo)致上部砌體將下部砌體拉裂而發(fā)生串漏事故。

4.2 奧托（OTTO）式分格結(jié)構(gòu)

21世紀(jì)初期，國(guó)內(nèi)部分大型鋼鐵和焦化企業(yè)引進(jìn)了德國(guó)Uhde公司設(shè)計(jì)的7.63 m大型焦?fàn)t和意大利Paul Wurth公司設(shè)計(jì)的7.29 m大型焦?fàn)t，上述2種焦?fàn)t爐型都是歐洲傳統(tǒng)焦?fàn)t技術(shù)的延續(xù)，基本上繼承了 Krupp-Koppers、OTTO、Dider 和 Carl-Still 等焦?fàn)t技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并應(yīng)用了適應(yīng)當(dāng)今需求的一些專利技術(shù)，譬如：炭化室壓力調(diào)節(jié)技術(shù)（Proven）、前端脫硝技術(shù)（煤氣調(diào)質(zhì)）、爐內(nèi)脫硝技術(shù)和自動(dòng)加熱技術(shù)（Coke Master）等。

歐美國(guó)家的焦?fàn)t結(jié)構(gòu)基本上都是在OTTO焦?fàn)t基礎(chǔ)上不斷發(fā)展和完善起來(lái)的。20世紀(jì)50年代起，歐美國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始采用蓄熱室分格，蓄熱室單、主墻設(shè)計(jì)滑動(dòng)層和非對(duì)稱式煙道等技術(shù)。蓄熱室分格設(shè)計(jì)基本上都是2個(gè)立火道對(duì)應(yīng)1個(gè)蓄熱室分格，且小煙道頂部設(shè)計(jì)有可以調(diào)節(jié)開(kāi)度的調(diào)節(jié)板，該調(diào)節(jié)板可以在蓄熱室操作走廊的機(jī)側(cè)或者焦側(cè)取出，調(diào)節(jié)開(kāi)口開(kāi)度后再送回。

4.3 現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t蓄熱室分格結(jié)構(gòu)的注意事項(xiàng)

4.3.1 蓄熱室分格隔墻的砌筑

蓄熱室分格隔墻頂部屬于隱蔽工程，容易將灰漿等雜物遺留在蓄熱室內(nèi)，因此蓄熱室分格隔墻與格子磚宜隨蓄熱室單、主墻同時(shí)砌筑。砌筑時(shí)應(yīng)采用吸塵設(shè)備，保證蓄熱室內(nèi)部干凈整潔。

4.3.2 蓄熱室頂空壓力調(diào)節(jié)

蓄熱室分格結(jié)構(gòu)致使蓄熱室頂空壓力測(cè)量無(wú)法實(shí)現(xiàn)，給焦?fàn)t壓力制度的調(diào)節(jié)帶來(lái)不便。廢氣開(kāi)閉器測(cè)壓孔處的氣流處于湍流狀態(tài)，壓力不穩(wěn)定且波動(dòng)大，因此，設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮在壓力穩(wěn)定處留設(shè)測(cè)壓孔以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蓄熱室頂空測(cè)壓點(diǎn)，并建立測(cè)點(diǎn)壓力與燃燒狀態(tài)的相關(guān)性條件。

4.3.3 蓄熱室分格隔墻結(jié)構(gòu)

蓄熱室高向上存在溫差是客觀現(xiàn)象。當(dāng)焦?fàn)t炭化室高度低于6 m時(shí)，焦?fàn)t蓄熱室主體部位采用硅磚即使可以維持膨脹差異，也會(huì)造成爐柱撓曲變形較大、下部保護(hù)力不足；當(dāng)焦?fàn)t炭化室高度大于6 m時(shí)，焦?fàn)t爐體的絕對(duì)膨脹量將發(fā)生質(zhì)的變化。因此，焦?fàn)t蓄熱室部位應(yīng)根據(jù)溫度場(chǎng)選擇不同的耐火材料；應(yīng)考慮焦?fàn)t生產(chǎn)期間蓄熱室部位更換格子磚等檢修的方便；同時(shí)分格隔墻應(yīng)與蓄熱室單、主墻留有緩沖焦?fàn)t縱向膨脹的膨脹縫。另外，若分格隔墻與單、主墻采用咬合結(jié)構(gòu)，即使留設(shè)膨脹縫和縱向滑動(dòng)層，也勢(shì)必造成焦?fàn)t烘爐膨脹期間將滑動(dòng)摩擦阻力傳遞給抵抗墻，如若有滑動(dòng)不順利情況發(fā)生，勢(shì)必對(duì)抵抗墻造成破壞。此外，焦?fàn)t蓄熱室上部溫度高，上部膨脹比下部大，隔墻與單、主墻咬合易造成下部砌體拉裂串漏。因此蓄熱室分格隔墻不應(yīng)與蓄熱室單、主墻咬合。

蓄熱室分格隔墻結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2，其中“咬合”結(jié)構(gòu)為分格隔墻與單、主墻是承插配合關(guān)系；“獨(dú)立”結(jié)構(gòu)是分格隔墻與單、主墻之間僅設(shè)置緩沖縱向膨脹和起密封作用的耐火纖維材料。

鑒于上述分析，建議分格隔墻的設(shè)計(jì)采用“獨(dú)立”結(jié)構(gòu)；若采用“咬合”結(jié)構(gòu)，施工期間應(yīng)該嚴(yán)格控制縱向膨脹縫和滑動(dòng)層的質(zhì)量，同時(shí)烘爐期間嚴(yán)格控制焦?fàn)t上下部的溫差，使其盡可能的小。

圖2 蓄熱室分格隔墻結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代大型蓄熱式焦?fàn)t蓄熱室宜根據(jù)焦?fàn)t加熱系統(tǒng)溫度場(chǎng)的分布選擇合適的耐火材料，同時(shí)，在不同材質(zhì)的耐火材料之間應(yīng)設(shè)計(jì)滑動(dòng)層；另外，蓄熱室宜采用分格結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)在冷端對(duì)焦?fàn)t立火道燃燒狀態(tài)的精確和定量調(diào)節(jié)，且分格隔墻與蓄熱室單、主墻之間應(yīng)設(shè)置膨脹縫，且不應(yīng)采用咬合結(jié)構(gòu)；最后，非對(duì)稱式煙道有利于焦?fàn)t熱工調(diào)節(jié)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。