CN103740381B - 炼焦炉的横向连续加热系统 - Google Patents

Abstract

炼焦炉的横向连续加热系统，包括与炭化室间隔设置的由硅砖砌筑成长方体状的燃烧室，其内部隔墙把燃烧室分成左右腔室；每侧腔室上下分隔成偶数个水平火道；最高层火道设有烟气出口，单数层火道安装有燃烧器；燃烧室两边分别设有换热室，换热室包括水平排列且结构相同的贫煤气换热室和空气换热室；每个燃烧器和烟气出口与换热室相通，烟气与加热气体在换热室内进行连续逆流间壁换热。本发明改变了现有炼焦炉复杂的立式间歇交替加热、蓄热系统，改变了炼焦炉蓄热室上下复杂的连接关系和操作方法，取消了复杂的立火道和焦炉长、短斜道、格子砖、小烟道和篦子砖，减少了异型砖数量，取消了热交换机等设备，炉体结构简单，操作方便，节省投资。

Description

炼焦炉的横向连续加热系统

技术领域

本发明涉及一种炼焦炉的横向交替加热系统，属于冶金工业焦化行业常规炼焦技术领域。

背景技术

现有大型常规机械炼焦炉按照工艺流程可以分为加热系统和炭化系统，焦炉的本体按照功能区域可分为上部加热干馏区，中部蓄热区，下部为加热气体和烟气进出区。在炉体上部，相间分布着数十个炭化室和数十个燃烧室，加热气体在燃烧室中燃烧通过炉墙把热量提供给炭化室，煤料在炭化室中受热干馏生成焦炭，每个燃烧室都是由20—30个立火道构成的，每两个立火道组成一对双联火道，其中一个走上升的燃烧气流，另一个走下降的烟气，周期交替进行。在炉体中部，分布着与燃烧室相同数量的蓄热室，内部装有蓄热体，蓄热体在一个周期内吸收燃烧室下降立火道烟气的余热，在下一个周期内预热上升的加热气体，蓄热室顶部与燃烧室底部通过长、短斜道相通，并通过燃烧室底部出口的调节砖调节立火道加热气体流量。在炉体下部，有水平小烟道、废气盘、分烟道，还分布着加热气体管道及其换向阀、气流调节阀等，水平小烟道通过其顶部分布的篦子砖与蓄热室底部上下垂直相通，篦子砖用来调整分配竖向变横向--横向变竖向的外排烟气和加热气体，水平小烟道外端口由废气盘与分烟道水平垂直相连，并通过交换机切换加热气体和外排烟气。由此可见，现有炼焦炉加热气体和烟气上、下流动，多次竖向变横向或横向变竖向的变换，多次垂直分流或汇合，气流流动难以平衡，加热温度不均匀，流动途径不合理，系统阻力大，结构复杂，温度控制调节困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种炼焦炉的横向连续加热系统，改变现有炼焦炉复杂的立式间歇交替加热、间歇交替蓄热结构，改变现有炼焦炉蓄热室上下复杂的连接关系和技术操作，简化炉体结构，方便操作，节省投资，为实现炼焦炉炭化系统竖向排焦提供条件。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

炼焦炉的横向连续加热系统，其特征在于包括与炭化室间隔设置的燃烧室，所述的燃烧室由硅砖砌筑成长方体状，且燃烧室内部中央设有隔墙，把燃烧室分隔成左右对称的左腔室和右腔室；

每侧腔室上下分别由隔板砖间隔成偶数个水平火道；由下而上，位于第一、二层水平火道之间的隔板砖靠近中心隔墙位置，留有气流孔，位于第二、三层水平火道之间的隔板砖靠近外墙位置，留有气流孔，以此类推，在最高层隔板砖靠近中心隔墙位置，留有气流孔，在最高层的双数水平火道外端设有燃烧室烟气出口，在最下层水平火道外端安装有主燃烧器，

燃烧室两边分别设有换热室；所述的主燃烧器通过带调节阀的的贫煤气连接管和带调节阀的空气连接管与换热室相通，所述的贫煤气连接管和空气连接管之间设有带截止阀的旁通管，所述的燃烧室烟气出口通过烟气导管与换热室相通，用于将烟气与加热气体在换热室内进行热交换。

所述的换热室包括并排设置且结构相同的贫煤气换热室和空气换热室；所述的贫煤气换热室内上部和下部分别设有表面带多个穿孔的管板，上下管板之间设有多个分别连接上下管板穿孔的立管，贫煤气换热室内有中心隔板把立管分成内外两组，中心隔板上端与上管板相连、下端至下管板之间留有管间通道折流孔，在上下管板之间水平设置多个管间折流板，形成多壳程换热通道；

上管板位于中心隔板内侧部分的上方为上烟气分流通道，上管板位于中心隔板外侧部分的上方为与所述上烟气分流通道相隔离的上烟气汇合通道，

下管板位于中心隔板内侧部分的下方为下烟气汇合通道，下管板位于中心隔板外侧部分的下方为与所述下烟气汇合通道相通的下烟气分流通道，

在下管板中部的下方设有管内通道折流孔，形成两管程换热通道，该管内通道折流板位于下烟气汇合通道与下烟气分流通道之间，能够起到延长烟气流通路径、增加滞留时间、提高换热效率的作用，

位于上管板上方的上烟气分流通道设有烟气进口，位于上管板上方的上烟气汇合通道设有换热室烟气出口；在所述的贫煤气换热室上部外侧有贫煤气入口与管间通道相通，在所述的贫煤气换热室上部内侧有贫煤气出口，该贫煤气出口与设置在贫煤气换热室内侧的贫煤气竖向通道相通；

在贫煤气竖向通道朝向燃烧室的一侧留有贫煤气分出口，通过贫煤气连接管与燃烧器相连；

所述的空气换热室与贫煤气换热室结构相同，贫煤气换热室的贫煤气入口、贫煤气出口，在空气换热室中分别称为空气入口、空气出口；

空气换热室的空气出口与设置在空气换热室内侧的空气气竖向通道相通；在空气竖向通道朝向燃烧室的一侧留有空气分出口，通过空气连接管与燃烧器相连；

其余部件如立管、中心隔板、上下管板、管间折流板、管内通道折流孔、管间通道折流孔、上下烟气分流通道、上下烟气汇合通道、烟气进口、换热室烟气出口名称相同。

所述的贫煤气连接管和空气连接管分别连接于贫煤气换热室的贫煤气竖向通道和空气换热室的空气竖向通道；所述的烟气导管连接于所述的烟气进口。

本发明所设计的炼焦炉的横向连续加热系统实现了燃烧室的连续加热，从换热室预热的加热气体经由最下层水平火道进入主燃烧器，燃烧产生的高温烟气折流上升，最后通过烟气导管从烟气进口进入换热室，随着烟气上升，烟气温度会逐渐下降，为了保证各层水平火道加热温度均匀，在其余单数水平火道端墙位置都安装一个辅助燃烧器和测温元件；所述的主燃烧器和辅助燃烧器分别与换热室的贫煤气竖向通道和空气竖向通道相连通；测温元件通过检测本层水平火道的温度，自动控制本层辅助燃烧器的加热温度。

贫煤气换热室内侧面的外壁上设有多个与主燃烧器和辅助燃烧器相对应的贫煤气分出口，该贫煤气和分出口在空气换热室中称为空气分出口。

上述主燃烧器和辅助燃烧器还连接有带截止阀的焦炉煤气连接管。

所述上烟气分流通道的上方内壁为向中心隔板一侧倾斜的气流分配板，有利于将来自烟气进口的烟气自上而下均匀分配至立管内；所述上烟气汇合通道的上方内壁为向中心隔板一侧倾斜的气流分配板，有利于将来自立管的烟气均匀汇合至换热室烟气出口；

所述下烟气汇合通道与下烟气分流通道的下方内壁为向中心隔板一侧倾斜的气流分配板，有利于将来自内侧立管的烟气均匀汇合，而后自下而上均匀分配至立管内。

所述的换热室的立管选用碳化硅材料，具有耐高温、耐腐蚀、传热效果好等优点。

本发明的优点：炼焦炉的横向连续加热系统的特点是加热气体在燃烧室两侧多点连续加热，烟气和加热气体在两边换热室中连续逆流间壁换热，炉体外测温、控温，操作方便，科学合理。改变现有炼焦炉复杂的立式间歇交替加热、间歇交替蓄热系统，改变现有炼焦炉蓄热室上下复杂的连接关系，改变了炉体内置特征结构和笨拙的调节方法，取消了复杂的立火道和焦炉长、短斜道，取消了换热室和格子砖，取消小烟道和篦子砖，减少异型砖数量，取消热交换机，废气盘等设备，简化炉体结构,节省投资。

附图说明

图1为炼焦炉的横向连续加热系统纵向剖视图(A-A)。

图2为炼焦炉的横向连续加热系统横向剖视图(B-B)。

图3为炼焦炉的横向连续加热系统侧向剖视图(C-C)

即燃烧室与贫煤气换热室的侧向剖视图。

图4为炼焦炉的横向连续加热系统侧向剖视图(D-D)

即燃烧室与空气换热室的侧向剖视图。

其中，1、炭化室，2、燃烧室，3、换热室，4、水平火道，5、隔板砖，6、气流孔，7、隔墙，8、主燃烧器，9、辅助燃烧器，10、测温元件，

11、贫煤气连接管，12、空气连接管，13、焦炉煤气连接管，14、旁通管，15、烟气导管，16、燃烧室烟气出口，

17、立管，18、中心隔板，19、管板，20、管间折流板，21、管内通道折流孔，22、管间通道折流孔，23A、上烟气分流通道，23B、下烟气分流通道，24A、上烟气汇合通道，24B、下烟气汇合通道，25、烟气进口，26、烟气出口，27、贫煤气入口，28、空气入口，29、贫煤气出口，30、空气出口，31、贫煤气竖向通道，32、空气竖向通道，33、贫煤气分出口，34、空气分出口，35、贫煤气换热室，36、空气换热室，37、气流分配板。

具体实施方式

结合附图对本发明详细说明如下：

本发明的炼焦炉的横向连续加热系统，其特征在于包括与炭化室1间隔设置的燃烧室2，所述的燃烧室2由硅砖砌筑成长方体状，且燃烧室2内部中央设有隔墙7，把燃烧室2分隔成左右对称的左腔室和右腔室；

每侧腔室上下分别由隔板砖5间隔成偶数个水平火道4；由下而上，位于第一、二层水平火道4之间的隔板砖5靠近中心隔墙7位置，留有气流孔6，位于第二、三层水平火道之间的隔板砖5靠近外墙位置，留有气流孔6，以此类推，在最高层隔板砖5靠近中心隔墙7位置，留有气流孔6，在最高层的双数水平火道4外端设有燃烧室烟气出口16，在最下层水平火道4外端安装有主燃烧器8，

燃烧室2两边分别设有换热室3；所述的主燃烧器8通过带调节阀的的贫煤气连接管11和带调节阀的空气连接管12与换热室3相通，所述的贫煤气连接管11和空气连接管12之间设有带截止阀的旁通管14，所述的燃烧室烟气出口16通过烟气导管15与换热室3相通，用于将烟气余热与加热气体在换热室3内进行热交换。

所述的换热室3包括并排设置且结构相同的贫煤气换热室35和空气换热室36；所述的贫煤气换热室35内上部和下部分别设有表面带多个穿孔的管板19，上下管板19之间设有多个分别连接上下管板穿孔的立管17，贫煤气换热室35内有中心隔板18把立管17分成内外两组，中心隔板18上端与上管板19相连、下端至下管板19之间留有管间通道折流孔22，在上下管板19之间水平设置多个管间折流板20，形成多壳程换热通道；

上管板19位于中心隔板18内侧部分的上方为上烟气分流通道23A，上管板19位于中心隔板18外侧部分的上方为与所述上烟气分流通道23A相隔离的上烟气汇合通道24A，

下管板19位于中心隔板18内侧部分的下方为下烟气汇合通道24B，下管板19位于中心隔板18外侧部分的下方为与所述下烟气汇合通道24B相通的下烟气分流通道23B，

在下管板19中部的下方设有管内通道折流孔21，形成两管程换热通道，该管内通道折流板21位于下烟气汇合通道24B与下烟气分流通道23B之间，能够起到延长烟气运动路径、增加烟气滞留时间、提高换热量的作用，

位于上管板19上方的上烟气分流通道23A设有烟气进口25，位于上管板19上方的上烟气汇合通道24A设有换热室烟气出口26；在所述的贫煤气换热室35上部外侧有贫煤气入口27与管间通道相通，在所述的贫煤气换热室35上部内侧有贫煤气出口29，该贫煤气出口29与设置在贫煤气换热室35内侧的贫煤气竖向通道31相通；

在贫煤气竖向通道31朝向燃烧室2的一侧留有贫煤气分出口33，通过贫煤气连接管与燃烧器相连；

所述的空气换热室36与贫煤气换热室35结构相同，贫煤气换热室35的贫煤气入口27、贫煤气出口29，在空气换热室36中分别称为空气入口28、空气出口30；

空气换热室36的空气出口30与设置在空气换热室36内侧的空气气竖向通道32相通；在空气竖向通道32朝向燃烧室2的一侧留有空气分出口34，通过空气连接管与燃烧器相连；

其余部件如立管17、中心隔板18、上下管板19、管间折流板20、管内通道折流孔21、管间通道折流孔22、上下烟气分流通道23A(B)、上下烟气汇合通道24A(B)、烟气进口25、换热室烟气出口26名称相同。

所述的贫煤气连接管11和空气连接管12分别连接于贫煤气换热室35的贫煤气竖向通道31和空气换热室36的空气竖向通道32；所述的烟气导管15连接于所述的烟气进口25。

本发明所设计的炼焦炉的横向连续加热系统实现了燃烧室的连续加热，从换热室3预热的加热气体经由最下层水平火道4进入主燃烧器8，燃烧产生的高温烟气折流上升，最后通过烟气导管15从烟气进口25进入换热室3，随着烟气上升，烟气温度会逐渐下降，为了保证各层水平火道4加热温度均匀，在其余单数水平火道4端墙位置都安装一个辅助燃烧器9和测温元件10；所述的主燃烧器8和辅助燃烧器9分别与换热室3的贫煤气竖向通道31和空气竖向通道32相连通；测温元件10通过检测本层水平火道4的温度，自动控制本层辅助燃烧器9的加热温度。

贫煤气换热室35内侧面的外壁上设有多个与主燃烧器8和辅助燃烧器9相对应的贫煤气分出口33，该贫煤气和分出口33在空气换热室36中称为空气分出口34。

上述主燃烧器8和辅助燃烧器9还连接有带截止阀的焦炉煤气连接管13。

所述上烟气分流通道23A的上方内壁为向中心隔板18一侧倾斜的气流分配板37，有利于将来自烟气进口25的烟气自上而下均匀分配至立管17内；所述上烟气汇合通道24A的上方内壁为向中心隔板18一侧倾斜的气流分配板37，有利于将来自立管17的烟气均匀汇合至换热室烟气出口26；

所述下烟气汇合通道24B与下烟气分流通道23B的下方内壁为向中心隔板18一侧倾斜的气流分配板37，有利于将来自内侧立管17的烟气均匀汇合，而后自下而上均匀分配至立管17内。

所述的换热室3的立管17选用碳化硅材料，具有耐高温、耐腐蚀、传热效果好等优点。

本发明的工作过程如下，以燃烧室的一侧腔室及其换热室为例：

当贫煤气加热时，首先关闭贫煤气和空气旁通管14上的截止阀，关闭焦炉煤气连接管13上的截止阀，贫煤气和空气由两边换热器的贫煤气入口27和空气入口28，分别进入换热室3的贫煤气换热室35和空气换热室36，在分换热室中，贫煤气和空气走管间多壳程，间壁连续吸收热量。烟气由燃烧室烟气出口16通过烟气导管15，进入换热室烟气进口25依次经过上烟气分流通道23A、内侧立管17、下烟气汇合通道24B、下烟气分流通道23B、外侧立管17、上烟气汇合通道24A后，从换热室烟气出口26后排出。贫煤气或空气分别经由贫煤气入口27(空气入口28)、外侧立管17管间、管间通道折流孔22、内侧立管17管间、贫煤气出口29(30空气出口)、在贫煤气竖向通道31(空气竖向通道32)的贫煤气(空气)分别由贫煤气分出口33(空气分出口34)，通过带调节阀贫煤气连接管11和带调节阀空气连接管12，进入主燃烧器。在主燃烧器中贫煤气和空气燃烧放热，燃烧后的烟气沿着水平火道4流动、通过气流孔上升进一步释放热量。为了保证加热均匀性，在单数水平加热火道端墙处，设有烟气测温元件10，当水平火道温度降低时，在贫煤气竖向通道31和空气竖向通道32中，少部分由贫煤气分出口33和空气分出口34，通过带调节阀的贫煤气连接管11和带调节阀的空气连接管12，进入燃烧室2单数水平火道的辅助燃烧器9中燃烧补充热量，烟气在顶层水平火道由烟气出口16，通过烟气导管15进入两边换热室。烟气由烟气入口25分别进入贫煤气换热室35和空气换热室36，在换热室3中，烟气走两管程，连续逆流间壁进行热交换，烟气释放出余热，再由换热室烟气出口26排出，再通过分烟道、总烟道、烟囱高空排放。炼焦炉所有燃烧室、换热室都按此规律进行，从而实现炼焦炉的横向连续加热。

当采用焦炉煤气加热时，将贫煤气换热室35作为空气换热室36进行利用，首先开启贫煤气和空气旁通管14上的截止阀，关闭贫煤气连接管11上的调节阀，开启焦炉煤气连接管13上的截止阀，为了避免焦炉煤气预热裂解，两边的贫煤气换热室35和空气换热室36都走空气，经过贫煤气换热室预热后的空气由旁通管14上的截止阀，通过空气连接管12，进入燃烧器的空气入口；焦炉煤气则不经过预热，由焦炉煤气连接管13直接进入燃烧器的燃气入口，焦炉煤气和空气在水平火道4中燃烧放热，烟气在换热室3中和空气连续逆流间壁换热。炼焦炉的横向连续加热系统每个燃烧室，每个换热室都按照上述规律进行。

简而言之，炼焦炉的横向连续加热系统是在两边换热室中烟气与带有一定压力的加热气体连续逆流间壁换热，烟气走管程，连续释放余热，加热器走壳程，连续吸热预热，预热的加热气体分别由两侧进入燃烧室；加热气体在燃烧室两侧多点连续燃烧，燃烧的烟气在水平火道中折流上升，放出热量，由最顶层水平火道外侧排出进入换热器。

Claims (4)

1.炼焦炉的横向连续加热系统，其特征在于包括与炭化室(1)间隔设置的燃烧室(2)，所述的燃烧室(2)由硅砖砌筑成长方体状，且燃烧室(2)内部中央设有隔墙(7)，把燃烧室(2)分隔成左右对称的左腔室和右腔室；

每侧腔室上下分别由隔板砖(5)间隔成偶数个水平火道(4)；由下而上，位于第一、二层水平火道(4)之间的隔板砖(5)靠近中心隔墙(7)位置，留有气流孔(6)，位于第二、三层水平火道之间的隔板砖(5)靠近外墙位置，留有气流孔(6)，以此类推，在最高层隔板砖(5)靠近中心隔墙(7)位置，留有气流孔(6)，在最高层的双数水平火道(4)外端设有燃烧室烟气出口(16)，在最下层水平火道(4)外端安装有主燃烧器(8)，

燃烧室(2)两边分别设有换热室(3)；所述的主燃烧器(8)通过带调节阀的贫煤气连接管(11)和带调节阀的空气连接管(12)与换热室(3)相通，所述的贫煤气连接管(11)和空气连接管(12)之间设有带截止阀的旁通管(14)，所述的燃烧室烟气出口(16)通过烟气导管(15)与换热室(3)相通，用于将烟气余热与加热气体在换热室(3)内进行热交换；

所述的换热室(3)包括并排设置且结构相同的贫煤气换热室(35)和空气换热室(36)；所述的贫煤气换热室(35)内上部和下部分别设有表面带多个穿孔的管板(19)，上下管板(19)之间设有多个分别连接上下管板穿孔的立管(17)，贫煤气换热室(35)内有中心隔板(18)把立管(17)分成内外两组，中心隔板(18)上端与上管板(19)相连、下端至下管板(19)之间留有管间通道折流孔(22)，在上下管板(19)之间水平设置多个管间折流板(20)，形成多壳程换热通道；

上管板(19)位于中心隔板(18)内侧部分的上方为上烟气分流通道(23A)，上管板(19)位于中心隔板(18)外侧部分的上方为与所述上烟气分流通道(23A)相隔离的上烟气汇合通道(24A)，

下管板(19)位于中心隔板(18)内侧部分的下方为下烟气汇合通道(24B)，下管板(19)位于中心隔板(18)外侧部分的下方为与所述下烟气汇合通道(24B)相通的下烟气分流通道(23B)，

在下管板(19)中部的下方设有管内通道折流孔(21)，形成两管程换热通道，该管内通道折流板(21)位于下烟气汇合通道(24B)与下烟气分流通道(23B)之间，

位于上管板(19)上方的上烟气分流通道(23A)设有烟气进口(25)，位于上管板(19)上方的上烟气汇合通道(24A)设有换热室烟气出口(26)；在所述的贫煤气换热室(35)上部外侧有贫煤气入口(27)与管间通道相通，在所述的贫煤气换热室(35)上部内侧有贫煤气出口(29)，该贫煤气出口(29)与设置在贫煤气换热室(35)内侧的贫煤气竖向通道(31)相通；

空气换热室(36)的空气出口(30)与设置在空气换热室(36)内侧的空气气竖向通道(32)相通。

2.如权利要求1所述的炼焦炉的横向连续加热系统，其特征在于在其余单数水平火道(4)端墙位置都安装一个辅助燃烧器(9)和测温元件(10)；所述的主燃烧器(8)和辅助燃烧器(9)分别与换热室(3)的贫煤气竖向通道(31)和空气竖向通道(32)相连通。

3.如权利要求1所述的炼焦炉的横向连续加热系统，其特征在于所述上烟气分流通道(23A)的上方内壁为向中心隔板(18)一侧倾斜的气流分配板(37)；所述上烟气汇合通道(24A)的上方内壁为向中心隔板(18)一侧倾斜的气流分配板(37)；

所述下烟气汇合通道(24B)与下烟气分流通道(23B)的下方内壁为向中心隔板(18)一侧倾斜的气流分配板(37)。

4.如权利要求1所述的炼焦炉的横向连续加热系统，其特征在于所述的换热室(3)的立管(17)选用碳化硅材料加工制作。