炼焦炉是一种用来提炼焦炭的火炉。现代炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。炭化室中煤料在隔绝空气条件下受热变成焦炭。一炼焦炉的一代炉龄一般为25年左右，在操作、维护好的情况下可达30年以上。现代焦炉炉型可以按多种方法加以划分，不同结构的焦炉其主要区别在于下列几方面：燃烧室火道结构、对加热用煤气种类的适应性、加热煤气供入方式、蓄热室的布置方式和改善高向加热均匀性的措施等。

炼焦炉的一代炉龄一般为25年左右，在操作、维护好的情况下可达30年以上。

20世纪30年代以前，焦炉炭化室容积一般不超过20米3。

1927年炭化室高6米、有效容积达30米3的大容积炼焦炉首次在德国建成投产。

60年代起许多国家相继建造了大容积炉。广泛使用的大型炼焦炉尺寸为:炭化室高6～7.5米,长15～17米,平均宽0.4～0.46米，有效容积达50米3左右。

中国的第一批近代炼焦炉于1919年在鞍山建成投产，以后在石家庄、石景山、本溪、大连和吉林等地相继建成。由于长期战争，大都遭到破坏，1949～1959年，恢复了11座、448孔旧炼焦炉;新建、改建24座、1239孔炼焦炉。1957年起自己独立设计炼焦炉，1965年起开始研究设计大容积炼焦炉。1970年第一座36孔高5.5米,有效容积达35.4米3的大容积炼焦炉投产,生产中各项主要指标均达到较好水平。

现代炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。炭化室中煤料在隔绝空气条件下受热变成焦炭。一座焦炉有几十个炭化室和燃烧室相间配置，用耐火材料(硅砖)隔开。每个燃烧室有20～30个立火道。来自蓄热室的经过预热的煤气（高热值煤气不预热）和空气在立火道底部相遇燃烧，从侧面向炭化室提供热量。蓄热室位于焦炉的下部，利用高温废气来预热加热用的煤气和空气。斜道区是连接蓄热室和燃烧室的斜通道。炭化室、燃烧室以上的炉体称炉顶，其厚度按炉体强度和降低炉顶表面温度的需要确定。炉顶区有装煤孔和上升管孔通向炭化室，用以装入煤料和导出煤料干馏时产生的荒煤气。还设有看火孔通向每个火道，供测温、检查火焰之用，根据检测结果，调节温度和压力。整座焦炉砌筑在坚固平整的混凝土基础上，每个蓄热室通过废气盘与烟道连接，烟道设在基础内或基础两侧，一端与烟囱连接。

焦炉的炭化室是一个带锥度的长方形空间。炭化室的顶部有加煤孔和荒煤气出口，炭化室的两端装有可打开的炉门。为了减少推焦的阻力，防止损坏炉墙，炭化室的焦侧比机侧略宽，此宽度差称为炭化室的锥度。为了使荒煤气顺利导出，炭化室内的装煤高度(由平煤杆拉平的煤线至炭化室底面距离)低于炭化室的总高，装煤高度称为炭化室的有效高度。

炭化室在长度方向上，由于炉门衬砖伸入炉内，使实际装煤空间的长度（即有效长度）比炭化室的全长略小。炭化室的有效容积为有效长、平均宽和有效高度三者的乘积。在焦炉的实际命名中，往往以炭化室的高度尺寸反映炭化室的大小及焦炉的规模，如我国的JN43-80型焦炉,其炭化室总高度尺寸为4.3m。

焦炉的炭化室与燃烧室相间排列，燃烧室长度与炭化室相同，在宽度上具有与炭化室锥度大小相同方向相反的锥度，即燃烧室的机侧宽度比焦侧宽度大，这样炭化室机焦两侧的中心距是相同的。

燃烧室内的顶端空间高度低于炭化室顶的高度，二者间的差值称为加热水平高度。焦炉设置加热水平的目的是防止对炭化室顶部空间加热过度，在保证焦饼上下均匀成熟的前提下，控制煤干馏热解产物的二次热解，提高化学产品的质量和产率。

现代焦炉的燃烧室由若干垂直的立火道组成， 立火道底部有供煤气或空气的入口(或废气出口)。为了便于观察、测温和调火，每个立火道都有一个看火孔引向炉顶。立火道之间的相互连接方式有多种类型，立火道始终是分成两大组，当一组立火道供煤气和空气燃烧时，另一组立火道则排燃烧产生的废气，每隔一定的时间，两组立火道的气流进行交换以维持加热的均匀,同时也满足焦炉设置蓄热室的要求。

燃烧室与炭化室之间的隔墙称炉墙，焦炉在生产时，炉墙燃烧室侧的平均温度约1300℃，炭化室侧的墙面可达1100℃以上。在此高温下，墙体还要承受一定的侧向推力和上部的重力，要求墙体结构上要防止干馏煤气泄漏、导热性能要好，整体结构强度要高，为此现代焦炉的炉墙普遍采用带舌槽的异型硅砖砌筑。

蓄热室的作用是回收高温废气的废热，预热燃烧所用空气或煤气。蓄热室位于焦炉炉体的下部，现代焦炉几乎都采用横蓄热室，横蓄热室与炭化室和燃烧室平行，内部一般都设置中心隔墙，将每个蓄热室分成机侧和焦侧两部分。蓄热室由顶部空间、格子砖、蓖子砖、小烟道以及主墙、单墙和封墙构成，对于下喷式焦炉，主墙内设有垂直砖煤气道。

蓄热室主要靠格子砖交替地吸热和放热起到回收热量的作用。当蓄热室内通入下降的高温废气时，格子砖被废气加热，下一个周期，改变蓄热室内的气流方向，变成上升气流，通入空气或煤气，这时被加热了的格子砖又对空气或煤气进行加热，使其温度达1000℃以上，这样，一座焦炉必须是半数蓄热室处于下降气流，半数蓄热室处于上升气流，每隔20～30min进行一次气流交换。处于下降气流的蓄热室压力小于处于上升气流的蓄热室压力，这就要求分隔异向气流蓄热室的隔墙必须严密，对于两分式火道结构的焦炉，该隔墙是中心隔墙，而对于双联火道结构的焦炉，主墙是分隔异向气流的隔墙。

由于主墙分隔异向气流，主墙两侧的静压差大，煤气容易串漏，而且主墙还是焦炉下部的承重墙，这就要求主墙具有足够的强度，气密性好。单墙的作用是将蓄热室分成两个窄的蓄热室，分别用于预热空气和煤气，因为煤气和空气属同向气流，压差小，因此对单墙的密封要求比对主墙的要求略低，且不要求单墙承重。对于单热式焦炉或两分火道结构的焦炉，蓄热室不设单墙。蓄热室机侧和焦侧的两端是封墙，封墙的作用是密封和隔热，焦炉生产时，蓄热室内为负压，若封墙不严会导致空气漏入蓄热室。

蓄热室的底部是小烟道，其作用是将的空气或煤气均匀分配进入蓄热室和汇集并排出从蓄热室下降的废气。由于此处的温度变化剧烈，硅砖小烟道内一般衬以粘土砖。在小烟道的顶部是篦子砖，其作用是支撑蓄热室内的格子砖，并通过篦子砖上的分配孔将气流沿蓄热室长向均匀分布。蓄热室内放置的格子砖分条形和异形两种，现代焦炉都采用薄壁异型多孔格子砖。焦炉使用高炉煤气加热时，含尘量应控制在15mg/m3以下，并定期使用压缩空气在蓄热室处于下降气流时进行吹扫。蓄热室的温度变化大，格子砖采用粘土砖。

斜道区位于蓄热室和燃烧室之间，斜道是连接燃烧室立火道与蓄热室的通道，不同结构类型的焦炉斜道区结构差异很大。燃烧室的每个立火道都与两个斜道和一个砖煤气道相连。下喷式砖煤气道从蓄热室主墙经斜道区进入火道，侧入式焦炉是在斜道区设有水平煤气道，煤气分别由机焦两侧引入分配到各个火道。对于双联火道结构的焦炉，每个燃烧室需要与下方的4个蓄热室相连接，故斜道区复杂，是焦炉使用砖型最多的区域。

斜道区的温度达1000～1200℃，所以在设计和砌筑斜道区时，必须考虑硅砖的热膨胀性，在每层砖内都留有膨胀缝，缝的方向平行于抵抗墙(砌炉时缝内应充填可燃尽材料)，当焦炉烘炉开工时，靠膨胀缝吸收焦炉斜道区的纵向热膨胀。

由于斜道倾斜，为防止积灰造成堵塞，斜道的倾斜角应小于30°。斜道的断面收缩角一般应小于7°，以减少其阻力。同一火道内两个斜道出口的中心线交角应尽可能小，以利于气流平稳拉长火焰。对于靠改变斜道口的调节砖的位置或改变调节砖厚度来改变出口断面大小，调节贫煤气量和空气量的炉型，斜道的出口收缩，使上升气流时斜道口阻力占整个斜道阻力的75%，这样可增加调节的灵敏性。

炭化室盖顶砖以上部位为炉顶区，该区砌有装煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉孔以及拉条沟等。为减少炉项散热，炉顶不受压部位砌有隔热砖。炉顶区的实体部位设置平行于抵抗墙的膨胀缝，烘炉孔在焦炉转为正常加热投产时用塞子砖堵死。为防止雨水对焦炉表面的侵蚀，炉顶表面用耐磨性好的缸砖砌筑。

焦炉的基础位于炉体的底部，支承整个炉体、炉体设备和焦炉机械的重量，并把重量传到地基上。焦炉基础的结构形式随炉型和加热煤气供入方式而不同，下喷式焦炉的基础有地下室，它是由底板、顶板和支柱组成，整个焦炉砌在焦炉顶板平台上。浇顶板时，按焦炉膨胀后的尺寸埋设好下喷煤气管接口。

烟道位于地下室的机焦两侧，在炉端与总烟道相通，再汇人烟囱根部。在分烟道和总烟道汇合处，设有吸力调节翻板。

焦炉的两端设有抵抗墙，其作用是约束焦炉组的纵向膨胀，在烘炉过程中，由于抵抗墙的制约，当砖体膨胀时，膨胀缝发挥“吸收”作用。抵抗墙有平板式和框架式两种结构，现多采用框架式。焦炉的纵向膨胀在实体的部位产生，温度较高的斜道区膨胀产生的推力最大。为此在抵抗墙的结构上，在炉项区和斜道区设有水平粱，增大抵抗墙的抵抗能力。在焦炉顶部设有纵拉条，加强抵抗墙的抗弯曲能力，约束抵抗墙的柱顶的位移。

为了降低基础顶板的温度。在焦炉砌体与基础顶板之间，一般砌有4～6层红砖隔热，由于焦炉砌体没有预留横向的膨胀缝，这样当焦炉烘炉时，顶板上的焦炉砌体必然向两侧膨胀而产生滑动，为了利于这种膨胀产生的滑动，在砌筑焦炉之前，在隔热层上沿机焦两侧向中心铺置一定宽度的滑动层，然后再进行炉体砌砖。

焦炉的基础与相邻的构筑物之间留有沉降缝，以防止因地基承压力不同，各部位的承重差异导致产生沉降差，拉裂基础平台。

炼焦炉烘炉阶段由于硅砖的膨胀是非线性的，上下部位膨胀速度不一，有被拉成阶梯裂纹的可能。正常生产过程中，由于炭化室的周期性装煤和出焦，炉温波动很大，砌体也会产生一定程度的胀缩变化。再加各种机械设备对砌体的撞击，均可能导致砌体变形和开裂。因此要利用可调节的弹簧势能，通过护炉设备连续不断地向砌体施加数量足够、分布合理的保护性压力，使砌体从烘炉、开工到正常生产的整个过程中始终保持完整和严密，一直到焦炉停产,均应维持这种保护性压力,并定期检查、调整。护炉铁构件对焦炉施加的总负荷，按炉高计算，每米为1.5～2.0吨。由于硅砖的残存膨胀和不可避免地产生的裂缝，将导致炉长逐年膨胀，正常的年膨胀量应不大于10毫米,护炉设备管理较好的焦炉,投产二、三年后年膨胀量可在5毫米以下。炉长的总膨胀量是炉体衰老的标志之一。

现代焦炉炉型可以按多种方法加以划分，不同结构的焦炉其主要区别在于下列几方面：燃烧室火道结构、对加热用煤气种类的适应性、加热煤气供入方式、蓄热室的布置方式和改善高向加热均匀性的措施等。

按燃烧室火道结构形式划分

按火道结构型式划分，焦炉分为水平火道和立火道两大类，水平火道在现代焦炉中已基本不再采用。

立火道焦炉又分为两分式、四分式、跨顶式、双联式等类型，其中以两分式和双联式火道结构的焦炉应用最广，也是国内的主要焦炉炉型。

两分式焦炉的特点是在立火道上方砌有水平集合焰道，燃烧室的立火道分成机侧和焦侧两组，并由顶部水平集合焰道连接。在一个交换周期内，一组立火道供空气和煤气加热，另一组立火道排废气，交换后气体流动方向变换。

四分式焦炉燃烧室用隔墙分成两半，这样每个燃烧室有两个水平焰道。在一个交换周期内，外边两组立火道进行加热，里边两组立火道走废气，交换后，里面的两组立火道加热，而外边的两组立火道走废气。

跨顶式焦炉的特点是，相邻的两个燃烧室由跨过炭化室顶部的大焰道相连，跨顶焰道两则由3～4个立火道为一组的上部短集合焰道连接。在一个交换期内，一个燃烧室的所有立火道进行加热，而相邻燃烧室的所有立火道排出废气。交换以后改变气流方向。对于整个焦炉来说，始终有一半燃烧室在加热，另半数燃烧室排废气。

双联式火道结构的焦炉，其特点是，燃烧室中每个单数火道与相邻的下一个双数火道联成一对，形成所谓的双联。在每对双联的立火道隔墙上部有一个跨越孔相通，在一个交换周期内，如果某个燃烧室的双数立火道加热，则单数立火道排废气，换向改变加热方向后，变成该燃烧室的单数立火道加热，而双数立火道排废气。

目前国内建设的焦炉，火道主要采用双联和两分结构。大型焦炉均采用双联火道结构。

按对加热用煤气种类的适应性划分

焦炉加热用的煤气通常分成两大类：富煤气即焦炉煤气和贫煤气。贫煤气主要包括高炉煤气、发生炉煤气等。焦炉煤气的热值高，供焦炉加热时不需经蓄热室预热。而高炉煤气或发生炉煤气加热焦炉时，必须经蓄热室预热。

焦炉的加热系统若只能使用富煤气加热，这种焦炉称为单热式焦炉。加热系统既可用富煤气加热，又可用贫煤气加热，这样的焦炉称为复热式焦炉。复热式焦炉有两套煤气供入系统，分别提供焦炉煤气和贫煤气。当采用贫煤气加热时，煤气须经蓄热室预热。国内的大中型炼焦厂在建设焦炉时，一般选择建设复热式焦炉，通过向焦炉提供低热值煤气加热，顶替出焦炉煤气，增加城市煤气供应。对于冶金企业焦化厂，为了回收利用高炉煤气加热，同样推荐建设复热式焦炉 。

按焦炉加热煤气供入加热系统的方式不同，焦炉可分为以下几种：

1）富煤气下喷式焦炉；

2）富煤气侧入式焦炉；

3）贫煤气侧入式焦炉；

4）富煤气、贫煤气及空气全下喷式焦炉。

按加热煤气供入方式划分

在下喷式焦炉中，富煤气由焦炉下部经蓄热室主墙内的垂直砖煤气道进入立火道。贫煤气和空气从焦炉下部基础顶板进入蓄热室分格，气体出口位于小烟道的篦子砖上方。

侧入式焦炉中，富煤气从焦炉斜道区的沿燃烧室全长设置的水平砖煤气道分配进入立火道。水平砖煤气道可以由一侧进气，也可以两侧进气。在两侧进气的情况下，煤气道分成两段。对于双联火道结构的焦炉而言，在每个燃烧室下部有两个水平砖煤气道，其中一个与双号立火道相连，另一个与单号相连。对于两分火道结构的焦炉，燃烧室下方的水平砖煤气道分成二半，一半与机侧立火道相连，另一半则与焦侧的立火道相连。

对于贫煤气侧入焦炉，煤气和空气是经过空气和废气交换开闭进入蓄热室的小烟道，然后进入蓄热室，这种进气方式为国内多数焦炉所采用。

按蓄热室的布置方式划分

焦炉蓄热室的布置方式分为纵向蓄热室和横向蓄热室两类，焦炉发展的早期采用了纵向蓄热室。现代焦炉都采用横向蓄热室，它分为以下几种：

1）蓄热室长向分成两半，与两分式立火道相对应，蓄热室的机侧一半与焦侧一半始终处于异向气流。双联火道结构的焦炉，蓄热室横向也分成两半，但是中心隔墙的作用是分隔同向气流，目的是为了分别调节机侧和焦侧的供热量而设置的。唯一例外的是考伯斯(Koppers)焦炉，该焦炉是双联火道的结构，但蓄热室分成两半与两分式焦炉的蓄热室一样，这样在斜道区出现了交叉烟道。

2）蓄热室的长向分格或分组，可对应于各种火道结构的焦炉，蓄热室的分格或分组配合煤气和空气下喷或配合独立分配小烟道，可以实现对燃烧室立火道供热量的精确调节。

3）纵向分开的蓄热室，它对应于双联火道的复热式焦炉，且蓄热室的长向不分格。一个宽蓄热室分成两个窄蓄热室后，在用贫煤气加热焦炉时，每对上升气流的两个窄蓄热室中，一个用来预热贫煤气，另一个用来预热空气。用焦炉煤气加热时，这两个蓄热室都用来预热空气或排废气。

焦炉的主体部位应用耐火材料砌筑，一座焦炉要连续生产几十年，在此期间，炭化室要经受上万次的装煤出焦作业，焦炉的大部分砌体不易热修，因此除了施工质量外，筑炉用耐火材料的选择及其质量是非常重要的。目前焦炉使用的耐火材料主要有硅砖、粘土砖和高铝砖等。焦炉用耐火材料的耐火度在1580℃以上。根据工艺要求和操作要求，焦炉不同的部位，由于其承担的任务、所处的温度、承受的结构负荷和遭受的机械损伤以及介质侵蚀的条件各有不同，因此对不同的部位的耐火材料性能要求也不相同。

砌筑焦炉用耐火材料的基本要求

炭化室的墙在生产过程中既起传热的作用，又要承受上部砌体和炉顶装煤车的重量，因此要求砌体具有良好的高温导热性能和高温荷重不变形的性能，除此之外，炭化室墙面受煤灰分、熔渣、水分和酸性气体的侵蚀以及甲烷渗入砖体空隙内发生石墨沉积的影响，因此砖体应具有高温抗侵蚀性能。加煤时温度变化的影响要求砖体具备在600℃以上能经受温度剧变的性能。炭化室的底面砖还应具有较高的耐磨强度。炭化室部位使用强度高的硅砖砌筑。

对于炉头部位，内外温差大，又受到保护板的压力作用，要求具有良好的抗温度急变性能及较高的耐压强度。

蓄热室的隔墙承重，故使用强度高的硅砖。而格子砖的作用是蓄热，温度变化大，因此要求体积密度大，抗温度急变性能好，格子砖选用粘土砖。

焦炉用砖

（1）硅砖

SiO2含量在93%以上的耐火砖称为硅砖。硅砖属酸性耐火材料，有良好的抗酸性侵蚀能力，导热性能好，荷重软化温度高，一般在1620℃以上，仅比其耐火度低70～80℃，硅砖的导热性能随工作温度的升高而增大，没有残余收缩。所以，硅砖是焦炉上较理想的耐火制品，现代焦炉的重要部位（燃烧室、斜道和蓄热室）都采用硅砖砌筑。焦炉用硅砖应符合GB2605-87。

除普通硅砖外，气孔率在10%～13%范围内的硅砖称为高密度硅砖，它的特点是密度高、气孔率低，因而导热性能及强度均较普通硅砖好，这种砖是炉墙用砖的发展方向。

（2）粘土砖

粘土砖是指Al2O3含量30%～40%硅酸铝材料的粘土质制品。粘土砖属弱酸性耐火材料，能抵抗酸性渣侵蚀。其耐火度与硅砖接近，但荷重软化开始温度比耐火度要低得多，而且软化变形温度间隔很大。粘土砖的热稳定性能好，但导热性能和机械性能较硅砖差，粘土砖加热到1000℃的总膨胀较小且均匀，但加热到1200℃时，出观残余收缩，因此粘土砖焦炉在高温下长期使用过程中，砖缝可能产生空隙，破坏砌体的严密性。

在现代焦炉上，粘土砖主要应用于温度较低且波动较大的部位，如炉门、小烟道衬砖、炉顶、蓄热室封墙及格子砖等部位。焦炉用粘土砖应符合标准GB4415-84的要求。

（3）高铝砖

高铝砖是Al2O3含量大于48%的硅酸铝或氧化铝质的耐火材料，高铝砖的耐火度及荷重软化温度比粘土砖好，抗渣性能也较佳，热稳定性能比粘土砖差，但比硅砖好。在焦炉的燃烧室炉头和炭化室铺底砖炉头部位，采用高铝砖砌筑，效果较好。焦炉用高铝砖应符合标准GB2988-87的要求。

无烟煤因没有任何粘结性被世界各国列入炼焦非用煤，只能作民用煤和作合成氨造气的原料。无烟煤的特点是固定碳高、挥发分低（小于或等于10%）、纯煤真密度高（1.35-1.9）、无任何粘结性、燃点高（380度--420度）、燃烧时无烟。

连续炼焦炉有一个碳化室，它被间隔为第一直接加热式加热区（2A；2A'），在区内的加料侧装有排气口（3）；辐射管式加热区（6；6'），区内装有若干焦炉煤气出口（8）；和第二直接加热式加热区（2B；2B'），区内的出料侧装有排气口（3）。在第一（2A；2A'）和第二（2B；2B'）直接加热式加热区内装有若干燃烧器（5），使之在低过量空气比条件下燃烧。在这样的连续炼焦炉内模制煤在连续传送中进行碳化处理。