[科普中国]-蜂窝焦炉

蜂窝焦炉(Beehive coke oven)是一种用耐火砖砌成可以多次使用的固定窑室。始于18世纪中期。18世纪中叶，人们为了克服成堆干馏窑的缺点，用耐火砖砌成可以多次使用的固定窑室，称为蜂窝焦炉。但直到19世纪60年代，蜂窝焦炉才大部分地取代了成堆干馏法。

简介蜂窝焦炉(Beehive coke oven)是一种用耐火砖砌成可以多次使用的固定窑室。始于18世纪中期。18世纪中叶，人们为了克服成堆干馏窑的缺点，用耐火砖砌成可以多次使用的固定窑室，称为蜂窝焦炉。但直到19世纪60年代，蜂窝焦炉才大部分地取代了成堆干馏法1。

蜂窝焦炉炼焦蜂窝焦炉的燃烧室与炭化室不分开，靠煤料燃烧和煤干馏时生成的煤气的燃烧提供热源。每炉可装煤5t左右，炼焦周期为2-3昼夜。焦炭在炉内熄火，最初由人工出焦，后改用机械从炉顶装煤，从炉侧出焦，并将烟气导出用于余热锅炉生产蒸汽。在生产规模较大时，还可将若干炉窑排成一组进行生产，成为现代焦炉操作方式的起源2。

结焦机理炼焦煤的有机质基本结构单元，是以芳香族稠环为主体，周围连接侧链杂环和官能团的大分子。煤在结焦过程中受热到350～480℃，大分子剧烈分解，断裂后的侧链继续裂解，其中分子量小的呈气态，分子量适中的呈液态，分子量大的和不熔组分呈固态，相互渗透的三相物组成胶质体。煤的粘结性强弱，取决于胶质体的数量以及流动性和热稳定性。当温度继续升高到 450～550℃时，液相产物进一步分解，其中一部分又呈气态析出，剩余部分逐渐变稠，与分散的固相颗粒融成一体，最后缩聚并固化，形成半焦。在这过程中，气态产物通过胶质体逸出，产生膨胀压力，使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气孔。当温度进一步升高到700～1000℃时，半焦主要析出气体，碳网继续缩聚，体积变小，焦质变硬，形成多孔的焦炭。这时，热解产物已无液相出现。由于半焦的收缩，各点的温度和升温速度不同，使收缩量和收缩速度不均，产生焦炭裂纹1。

焦炭处理从炼焦炉出炉的高温焦炭，需经熄焦、凉焦、筛焦、贮焦等一系列处理。为满足炼铁的要求，有的还需进行整粒2。

熄焦有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。前者是用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。后者是用180℃左右的惰性气体逆流穿过红焦层进行热交换，焦炭被冷却到约200℃，惰性气体则升温到800℃左右，并送入余热锅炉，生产蒸汽。每吨焦发生蒸汽量约400～500公斤，干法熄焦可消除湿法熄焦对环境的污染，提高焦炭质量，同时回收大量热能，但基建投资大，设备复杂，维修费用高1。

凉焦将湿法熄焦后的焦炭，卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。焦炭在凉焦台上的停留时间一般要30分钟左右，以蒸发水分，并对少数未熄灭的红焦补行熄焦。

筛焦根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。中国钢铁联合企业的焦化厂，一般将焦炭筛分成四级，即粒度大于40毫米为大块焦，40～25毫米为中块焦，25～10毫米为小块焦，小于10毫米为粉焦。通常大、中块焦供冶金用，小块焦供化工部门用，粉焦用作烧结厂燃料1。

贮焦将筛分处理后的各级焦炭，分别贮存在贮焦槽内，然后装车外运，或由胶带输送机直接送给用户。

整粒将大于80（或75）毫米级的焦炭预先筛出，经切焦机破碎后再过筛，得到粒度80～25（或75～25）毫米级焦炭用于炼铁。这样可以提高焦炭粒度的均匀性，并避免大块焦炭沿固有的裂纹在高炉内碎裂，从而提高焦炭的机械强度，有利于炼铁生产2。

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学