CN104685028A - 将燃烧空气受控引入热回收型焦炉的次级加热空间的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将燃烧空气受控引入到焦炉的次级空气底台的装置，其包括用于燃烧空气的至少一个集气管，其在焦炉组的焦炉的焦炉室门之下延展，该集气管具有进入至少一个焦炉室的至少一个支路，燃烧空气经由支路被引入至少一个焦炉的次级空气底台中，用于焦化气的完全燃烧，从而焦炉底台中的燃烧被优化并且碳化工艺过程进而可被控制。优选地可以通过适当的调节设备来分别向每个焦炉供应燃烧空气，从而每个焦炉可以在碳化工艺过程中被分别供应燃烧空气，考虑到焦炉组的焦炉室中时间移位的碳化进度，这有巨大优点。本发明还涉及将燃烧空气受控引入到焦炉组的至少一个焦炉的次级空气底台的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用将燃烧空气受控引入焦炉的次级空气底台的装置，其由至少一个用于燃烧空气的集气管构成，其在一组焦炉的焦炉的焦炉室门下方延伸，其中集气管具有进入至少一个焦炉室的至少一个支路，燃烧空气经由该支路被引入至少一个焦炉的次级空气底台，用于焦化气的完全燃烧，从而焦炉底台中的燃烧被优化，并且碳化工艺过程因而可被控制。优选地可以通过适当的调节设备向每个焦炉单独提供燃烧气体，从而在碳化工艺期间每个焦炉可以被单独供应燃烧空气，考虑到焦炉组的焦炉室中时间移位的碳化进度，这有巨大优势。本发明还涉及一种用于将燃烧气体受控引入一组焦炉的至少一个焦炉的次级空气底台的方法。
非回收型或热回收型焦炉(后者包括热回收设施)配备有焦炉室，其包括横向焦炉室壁、焦炉室底、通常为拱形的焦炉室顶棚和焦炉室前壁，后者装有焦炉室门，焦炉室门用于装载，并且在焦炉室的对侧用于卸载。这些炉类型的加热是通过使用在碳化期间从将要碳化的煤饼获得的焦化气来实现的。为此目的，焦炉室在工作期间仅被装载至某一高度，从而留空煤饼上方的气体空间。获得的气体空间也被称为主加热空间，并且用于燃烧直接从煤饼得到的焦化气，焦化气借助亚化学计量的燃烧空气而被部分燃烧。
为了控制主加热空间中的燃烧过程，后者设有布置在顶棚中、焦炉室门中或门上方墙壁中的开口。这些大多是可控的。在部分燃烧后，部分燃烧的焦化气通过横向气体通道被传送到废气烟道，废气烟道位于焦炉室下方并且还设有用于进入燃烧空气(所谓的次级燃烧空气)的开口。在废气烟道中，部分燃烧的焦化气在过量燃烧空气下完全燃烧。这样，将要碳化的煤饼也被从下方加热，这最终会获得改善的焦炭质量和同时减少的碳化时间。用于加热目的的废气烟道位于焦炉室底部的正下方，其也被称为次级加热空间。上述非回收或热回收炉类型在专利说明书US4344820A、US4287024A、US5114542A、GB1555400A和CA2052177C中有描述。
在位于焦炉室正下方的废气烟道的几乎所有实施例中，是从次级空气底台供应燃烧空气的，次级空气底台位于废气烟道下方，并且经由设置在废气烟道和次级空气底台之间水平面上的竖直通道连接到废气烟道。从而从大气环境流入次级空气底台的燃烧空气被预热。燃烧空气进入次级空气底台的开口也可以是可控的。
WO2007057076A1描述了燃烧空气进入焦炉的主加热空间和次级加热空间的并且可控的开口的结构设计。WO2010034383A1描述了燃烧空气进入焦炉的次级空气底台的并且特别耐高温和精准驱动的可控开口的结构设计。
不论开口和用于密闭的闭合元件如何设计，其中次级燃烧空气通过开口进入次级空气底台，对于设有这种开口和闭合元件的焦炉来说，不可能传送远离开口的燃烧空气。因此，燃烧空气是从环绕用于燃烧空气的开口的即时大气环境被吸入的。该空气常常是被高度污染的，从而无法将要求质量的燃烧空气馈入焦炉的次级空气底台中。此外，焦炉室中的负压常常并未高到足以确保燃烧空气可靠进入焦炉室。最后，最多可能仅在有限限度内建立对焦炉次级加热空间中的燃烧工艺的控制。
来自煤饼的焦炉煤气的演化取决于相应焦炉室中碳化的时间进度。因此大量焦化气是在碳化周期的开始阶段(即，在装载之后)产生的，其随着碳化进行持续下降。现有技术焦炉室的碳化时间取决于所使用的煤类型为48至192小时。上述WO2010034383A1给出了对焦炉室中焦化气演化时间进度的描述。
焦化气的燃烧以及进而焦炉室中温度的发展也取决于焦化气演化的时间进度。因为焦化气的产量取决于所用煤的类型，如果煤类型固定的话，无法由焦炉组的操作者影响该产量。然而焦炉组或工厂的操作者常常想要影响焦炉室中的碳化行为和温度发展，以便进而显著提高焦炭质量和焦炉组效率。因而，影响焦炉室中碳化工艺过程的唯一可能是控制燃烧空气的馈送质量和总量。
因此，尝试实现对进入焦炉组的次级空气底台的燃烧空气的馈送量和质量的精确控制。另一个问题是尽管在包括多个焦炉室的焦炉组中生产焦炭是持续进行的，但是焦炉室的装载和卸载是在不同时间进行的。由于个体焦炉室中的碳化是按批次进行的，因此个体焦炉室中的碳化操作以偏移时间发生，从而对于整个焦炉组来说焦炭产量保持近似恒定。为此，个体焦炉同样以偏移时间要求空气。因此，尝试了其他方法来个别地或很大程度上单独地控制燃烧空气向焦炉组的个体焦炉室的次级空气底台的馈送。
另一个目标是在焦炉的馈送点处尽可能同时将次级燃烧空气馈送到焦炉室。焦炉中大量空气入口的个体操作增加了操作失误的可能性，这可能导致不成比例的大量空气进入炉中，特别是在入口横截面积太大的情况下，这进而引起了底台烟道内部不需要的局部过热，进而导致超过耐火材料的应用极限温度，并且炉结构材料因而可能被损坏。为此，有利的是最小化对于每个焦炉必须操作的调节设备的数量。
与例如专利说明书WO2006128612A1教导的焦炉室相反，在焦炉室门下方的焦炉室前壁中仅留有少量空间，从而空气馈送的个体及立即控制无法方便地在这里实现。此外，由于焦炉室门下方明显更高的温度，仅仅有少数空气入口控制设备适用。
因此本发明的目的是提供一种装置，其实现燃烧空气向焦炉组的焦炉室的次级空气底台的受控引入，其中该引入意在控制空气的量以及馈送可选质量的燃烧空气，同时提供一种实现向个体焦炉室的空气馈送的个体控制的方法。此外，在对碳化过程有利的条件下找到在压力下馈送燃烧空气的方法，并且在需要的时候应当可以向次级空气底台自动馈送燃烧空气。
本发明是通过在焦炉室前端处的燃烧空气集气管构成的装置来实现的，集气管位于焦炉室的前壁处次级空气底台的水平面上，并且具有至少一个支路，通过该支路燃烧空气经由支路线路被传送到次级空气底台中。燃烧空气的馈送可以在大气压力下实现，因为通过焦炉室中的具体操作负压以及线路的烟囱效应，燃烧空气被更高效地吸入。燃烧空气优选地从焦炉组外部被吸入集气管中，从而所述燃烧空气没有污染物和灰尘。
通过在焦炉室构成的每个区段的上游给集气管设置调节设备，该装置还允许个体控制焦炉组的焦炉室。调节设备可以设有作为旁路设备的旁路线路和额外的空气入口，以确保独立的压缩空气在区段中馈送，其中焦炉室位于他们之后。集气管可以被布置为位于焦炉组一侧的单个线路或多个线路，或者被布置为位于焦炉组两侧的单个线路或多个线路。
具体要求保护的是一种用于将燃烧空气受控引入到次级加热空间的非回收型或热回收型焦炉，包括：
.由焦炉室构成的焦炉，焦炉室包括侧壁和前壁、焦炉室底和焦炉室顶棚，其中焦炉室的前壁设置有一个焦炉室门，并且焦炉室被设计为使得在操作期间，其仅被装载至某一高度，从而煤饼上方的气体空间形成主加热空间，其中多个焦炉组合成焦炉组，
.废气烟道，位于焦炉室底的下方并且其形成次级加热空间，并且其经由焦炉中的竖直通道连接到废气烟道下方的次级空气底台，其中次级空气底台经由焦炉室壁中的开口连接到外部大气，
.焦炉室侧壁中的气体通道，气体通道位于主加热空间中允许它们延伸进入气体空间的高度处，并且气体通道连接到废气烟道，所述气体空间位于焦炉室顶棚的正下方，
.焦炉室顶棚、焦炉室前壁或焦炉室门中的开口，焦炉室通过所述开口可以被供应主空气，
其特征在于，
.用于燃烧空气的集气管被设置在次级空气底台水平面上焦炉组的前壁处，集气管具有至少一个支路，通过该支路燃烧空气经由支路线路被传送到至少一个焦炉的次级空气底台中。
通过将支路线路插入次级空气底台，后者可以相对于外部密闭。在本发明的实施例中，两个用于燃烧空气的集气管被设置在废气烟道水平面上焦炉室的前壁处，两个集气管中的每个具有至少一个支路，通过该支路燃烧空气经由支路线路被传送到次级空气底台。焦炉室门下方焦炉室前端的集气管的数量理论上可以是按实现本发明所需的那样多，但是考虑到空间问题通常仅提供一个集气管。集气管可以安装在焦炉组一侧或两侧，并且作为两侧上的单个线路或多个线路，但是出于简化目的通常仅仅一侧设有集气管。集气管例如可以借助金属夹具被固定到焦炉室前端或者可以放置在支持结构上。集气管优选被固定在距离焦炉室前端为100-1200mm的距离处。
在本发明的另一实施例中，集气管对于每个焦炉设有4至10个支路，其用来向相应焦炉的次级空气底台供应燃烧空气。在优选实施例中，集气管对于每个焦炉设有8个支路，其用来向相应焦炉的次级空气底台供应燃烧空气。这样，燃烧空气可以优化方式被配送。
已证明集气管的长度为1至100米对实现本发明来说是有利的，并且在本发明另一实施例中，长度为2至4米并且直径为50至400mm。从而，焦炉室前端前方的空间被优化利用，并且实现了集气管内部所传送燃烧空气的良好流量分配。非回收型或热回收型焦炉的长度典型为近似4米。支路线路同样可以具有呈现最佳流量和良好空间利用率的轮廓。在本发明的一个实施例中，支路下游的至少一个支路线路具有10至70mm的直径，并且支路是肘形管的形式。这还有助于实现改进的空间利用。
在本发明的实施例中，集气管的支路被设计为弹性软管连接。这里，管子特别地由耐受焦炉室前端处广泛存在的高温的材料制成。
在本发明的另一实施例中，至少一个支路线路配备有可手动关闭的龙头。该龙头并非被提供用于永久控制，因此仅在特殊情形中进行再调整。支路线路中可手动关闭的龙头实质上用来基于焦炉室沿集气管的位置调节支路线路中的流速，以允许调节每单位时间内流经支路线路的空气流量。如果进入相应焦炉室的空气流借助空气集气管中的调节设备被控制的话，这特别重要。尽管龙头的非手动调节是可行的，但是由于涉及的开销而通常不这样做。
在本发明的另一实施例中，至少一个支路线路配备有用于测量压力的分接头，该分接头具有8至50mm的直径，并且在端部安装有压力计。这样，可以在支路空气线路中调节或校准压力和空气流量。在压力分接头处测量的值因此被记录并且被用于通过手动校准来调节支路线路中的可关闭龙头。为了实现本发明，还可以使用来自压力计的值以借助适当的控制设备来直接控制从主空气集气管向支路线路的馈送。这可以可视地进行，即通过视觉读取控制设备进行，或者可通过自动控制进行。
为了额外测量支路线路中的体积空气流速，还可以在至少一个支路线路中安装用于测量线路中的体积空气流速的孔板。为此目的，至少一个支路线路配备有用于测量体积流速的孔板。
在本发明的优选实施例中，集气管配备有一个或多个调节设备和旁路线路，所述调节设备用于关断或减小集气管的横截面积进而调节空气馈送，所述旁路线路可以对被控制的焦炉而被关断。该调节设备可以被直接提供在向集气管供应空气并且进而向整个焦炉组供应可变空气流量的空气馈送设备的下游。然而，其还可以被布置成使得其被安装在分配给焦炉的区段的上游，从而相应焦炉室经由后续支路和支路线路而被供应空气。在本发明的一个实施例中，集气管中的至少一个调节设备被布置成使得其被安装在焦炉室的支路线路的支路的上游。
当调节阀门时，这还将影响位于空气流方向下游的焦炉室；因此可以在至少一个调节设备中提供用于至少一个焦炉的旁路线路，以允许尽管在控制操作的情况下仍向位于集气管的空气流方向下游的焦炉室连续且独立供应燃烧空气。还可以在调节设备中没有此类旁路线路的情况下进行，如果可手动调节龙头在支路线路中的位置适应于随集气管变化的集气管空气压力并且被校准使得尽管一个焦炉已被关断而到其它焦炉的空气流仍被维持的话。然而在实践中这很难实现。
通常，每个调节设备都提供有一个额外的空气入口，通过该空气入口进入相应焦炉室的分流空气流在后者已经关断时可被补偿。额外的空气入口随后将允许空气传输进入旁路线路，从而额外的空气可以到达后续的焦炉。该空气入口可以手动调节，并且因而适应于将被分流的空气流。其还可以是自动的。这样，可以通过远程控制单独且分别控制向全部焦炉的燃烧空气供应。还可以由计算机执行该远程控制。该调节设备解决了空间问题和高温的问题，因为该调节设备不需要被直接设置在焦炉室上游的支路处。在本发明的框架内，还可以在旁路线路的端部连接压缩机，从而旁路线路可以充以压缩空气。从而，布置在流方向上被关断或节流的调节设备下游的焦炉还可以被供应压缩空气。
调节设备包括作为控制元件用于调节空气流通道的阀门。对经过调节设备并且用来供应布置在该区段之后的焦炉的空气流的调节可以手动进行。然而优选地，其是自动的并且根据之后布置的焦炉室中的碳化阶段和过程而变化。自动控制在示例性模式中可以使用由支路线路中的压力计测量的值。在本发明的一个实施例中，调节设备包括作为控制元件的阀门，其是龙头、孔板、轴阀、瓣阀或门阀。在另一实施例中，调节设备配备有用于控制阀门的电致动器。
还可以为调节设备配备有用于本地手动控制带开/关控制的电动点开关或手轮。其随后将用来根据所分配的焦炉室的位置来校准传输的空气流，从而所有焦炉室将被提供至少近似相同的空气压力。其还可以用作紧急情况的开口。为了调节传输的空气流，作为替代或者额外地，还可以使用调节传输空气流的自动控制设备。
在本发明的另一实施例中，调节设备配备有额外的空气入口，用于将空气引入集气管，该额外的空气入口设有可远程控制和电动调节的额外控制元件。这样，可以分别和自动控制个体焦炉室处集气管的额外空气供应。
在本发明的一个实施例中，一个罩保护调节设备防止热辐射。为此目的，该罩可以具有至少一个外壁，其涂有隔热材料层。在本发明的另一实施例中，在调节设备和焦炉室之间设有一至三个金属板，这些板保护调节设备防止来自焦炉室的热辐射，并且这些板具有1至15mm的厚度以及与调节设备的距离为5至40cm。从而可以实现整个调节设备的合适热保护。
在装置的另一实施例中，至少一个焦炉室配备有温度传感器，并且集气管在至少一个地方配备有调节设备，该调节设备具有用于调节横截面积的阀门，该阀门可以通过来自温度传感器的测量信号进行调节。
为了自动化经由集气管的空气供应，至少一个焦炉室可以配备有压力传感器，并且集气管在至少一个地方配备有调节设备，该调节设备具有用于调节横截面积的阀门，该阀门可以通过来自压力传感器的测量信号进行调节。这样可以实现对每个个体焦炉室的空气供应的自动化。还可以联合使用测量的温度值和压力值。
如果通过校准进行的话，对调节设备的控制可以是自动的但也可以是手动的。为此，通过调节逐渐变小的开口横截面可以在集气管中气体流的过程中提供额外的空气入口以补偿分流的空气流。
在本发明的一个实施例中，在集气管中至少一个地方设有次级入口，这些入口允许空气进入集气管，并且可通过门阀关闭，门阀借助在相反方向上运动的杆移动，而杆通过集气管上的旋转轴移动。它们优选地直接在支路上游被提供给支路线路，并且被用作调节设备的额外空气入口。
焦炉的次级空气底台同样可以设有朝向焦炉前壁的额外可关闭的入口开口。它们还可以位于焦炉室的相对侧。然而，这些开口优选地要么具有固定开口横截面，要么仅出于维修目的而开口。
本发明还涉及一种用于将燃烧空气受控引入到非回收型或热回收型焦炉的次级加热空间的方法，其中
.通过向焦炉装载用于煤碳化的煤饼以及保留煤饼上方的气体空间作为用于焦化气的亚化学计量燃烧的主加热空间，由上述类型的焦炉构成的焦炉组被用于煤的循环碳化，以及
.来自主加热空间的部分燃烧的焦化气经由焦炉室侧壁中的气体通道被传送到焦炉室下方的废气烟道中，在废气烟道中部分燃烧的焦化气利用超化学计量的燃烧空气而完全燃烧，以及
.超化学计量的燃烧空气经由位于废气烟道下方的次级空气底台而被引入，并且次级空气底台可以借助可控关闭元件而被密闭，
其特征在于，
.焦炉组的至少一个焦炉的次级空气底台经由入口嘴穿过焦炉室前壁从沿着焦炉室前端的集气管的支路被供应燃烧空气，其中次级空气底台位于焦炉室底和废气烟道的下方，并且经由竖直通道连接到废气烟道。
在本发明的一个实施例中，燃烧空气进入焦炉室的次级空气底台的入口由调节设备来调节，调节设备被安装在气流方向上每个焦炉上游的集气管中，并且设有用于减小或关闭线路横截面积的阀门。为了确保独立控制，还可以仅在一个焦炉室的上游设置调节设备，进而单独且个体控制后者，并且随后提供对分流空气的补偿。这样，所有焦炉室可以单独且独立地控制。
在本发明的一个实施例中，用于调节空气流的调节设备的阀门是电动操作的。用于操作门阀向相反方向移动的杆或空气入口阀门同样可以是电动的。然而，门阀的杆或调节设备还可以最终如所期望的那样进行操作。特别地，它们还可以经由传递设备手动操作。
在本发明的另一实施例中，调节设备是从焦炉工厂的控制台进行控制的。为此目的，用于空气流的调节设备的阀门至少是电动操作的。在另一实施例中，调节设备是通过计时器控制的。计时器随后根据基于标准化焦化循环过程而预期的空气需求来进行设定。
在本发明的另一实施例中，调节设备是基于焦炉室中的温度测量或压力测量参数来控制的。该参数构成碳化工艺进度的量度。该参数可以在焦炉室内部的任意点处测量，但优选在下述点处测量，即在该点处温度或压力值表征碳化循环过程中的高度不同性，并且因而代表碳化工艺进度的良好量度。
在本发明的另一实施例中，燃烧空气经由集气管在比大气压力多出超过10mbar的压力下被引入次级空气底台。如果需要的话，这是实现强化燃烧的方法。为此目的在集气管的一端安装有压缩机，该压缩机压缩燃烧空气并将其引入集气管。
当压缩空气在压力之下通过根据本发明的方法被引入次级空气底台的时候，主加热空间中处于略高压力的焦化气有时可能通过主空气入口被压出，从而在顶棚形成火焰。因此，本发明的一个实施例还在焦炉组的顶棚设有空气集气管，如前述WO2006128612A1已经描述的那样。该集气管随后还设有引入主空气的支路线路。这优选在压力下进行，特别是当火焰的形成不容忽视的时候。主空气入口还可配备有用于实现该实施例的火焰探测器。主空气的空气集气管的端部还可以设有用来吸掉这些火焰气体的吸入设备。
在另一实施例中，用于主空气的集气管在其端部具有放空燃烧设备(flare)。该放空燃烧设备用来燃烧掉放出的焦化气，并且优选布置在与空气入口点相对的端部。在本发明的一个实施例中，放空燃烧设备的长度为至少1.5米。主空气集气管同样可以设有带反向运动的杆或门阀的开口。
在本发明的另一实施例中，富含氧(O2)、氮(N2)或水蒸汽(H2O)燃烧空气经由集气管被引入次级空气底台。
根据本发明的装置以及根据本发明的方法具有允许次级燃烧空气受控引入热回收型焦炉的次级空气底台的优点，引入操作以下述方式执行，即表征为取决于碳化进度的燃烧空气消耗量的碳化工艺以最优的方式进行。所述装置仅需要极少空间，并且即使在焦炉室之下焦炉室前方通常广泛存在的高温下也可工作。
本发明通过四个附图在下文进行了更详细的说明，附图仅示出了示例性实施例而不具有限定作用。
图1示出了根据本发明通过没有调节设备的装置被供应次级燃烧空气的四个焦炉室的炉组。图2示出了根据本发明经由集气管中的调节设备被供应燃烧空气的四个焦炉的炉组。图3示出了根据本发明配备有燃烧空气供应系统的焦炉的侧视图。图4示出了根据本发明经由集气管被供应空气的焦炉的前视图。
图1示出了焦炉组1，焦炉组由四个焦炉2构成，左侧2a的焦炉2具有打开的焦炉室门3和与焦炉室门3有关的框架3a和起重工具3b。焦炉室2的顶棚4设有用于主空气5a的开口5，其在本实施例中装有U形管5b和一体的调节设备5c。打开的焦炉室2示出了将被碳化的煤饼6。对于操作来说，构成所谓主加热空间7的气体空间7在煤饼6的上方保持留空。焦炉室2下方是废气烟道8，其经由焦炉室2侧壁内的通道9(“下角”通道)而被连接到主加热空间7。在废气烟道8中，焦化气被完全燃烧，从而煤饼6也从下方被加热。废气烟道8进而经由竖直通道8a连接到次级空气底台10，次级空气底台10位于废气烟道8之下。废气烟道8经由次级空气底台被供应燃烧空气。次级空气底台10具有到用于燃烧空气的集气管11的四个支路10a，其在焦炉室门3下方沿着焦炉室前端延伸。该集气管11被从压缩机12供应压缩空气，压缩空气经由集气管11流入次级空气底台10。压缩机12还可以通过阀(12a)关断，从而集气管11经由入口13被提供燃烧空气13a。这样，焦炉2的次级空气底台10被均匀供应燃烧空气。
图2示出了与图1相同的焦炉组1，其在到焦炉室2的支路10a的上游的集气管11中设有空气流控制调节设备14。集气管11在气流方向上(箭头)与焦炉室2相关联的每个区段的上游设有气流控制调节设备14。这样，可以控制向每个区段1a的空气馈送。为了确保在箭头方向上的在先焦炉室被关断空气馈送的情况下，气流方向上的后续焦炉室2仍能被供应空气，集气管11设有旁路线路11a。调节设备14设有空气入口14a，通过空气入口14a旁路线路11a可以被供应空气。调节设备14还设有阀门14b，并且在操作期间借助用于远程控制的电控阀门14c来操作。此外，手动控制设备14d被提供用于手动操作。当阀门14b关闭时，阀门14e被打开，从而流动方向上的后续焦炉室2仍能被供应空气。经由集气管11端部处的入口13确保了空气的供应。
图3示出了配备有根据本发明的燃烧空气供应系统的焦炉2的侧视图。示出的焦炉室2具有用来碳化的装载煤饼6。装载是以下述方式进行的，即保留了煤饼6上方的气体空间7。该气体空间7构成了所谓的主加热空间7。在那里，从煤饼6释放出的焦化气在亚化学计量的燃烧空气下部分燃烧。在焦炉室2的下方是所谓的废气烟道8，其构成了所谓的次级加热空间。在废气烟道8中，来自主加热空间7的部分燃烧焦化气被完全燃烧。用于该燃烧操作的空气经由集气管11进行馈送，集气管11位于焦炉室2的前方并且在焦炉室门3之下，并且通过支架11b来固定，并且其沿着焦炉室的前端延伸。其设有通向支路线路15的支路10a，支路线路15延伸进入示出的焦炉2的次级空气底台10。在那里，经由焦炉2内部的竖直通道8a进入废气烟道8的燃烧空气被添加并被用于焦化气的完全燃烧。支路线路15设有可手动调节的龙头15a，其用来调节流经支路线路15的气流。在龙头15a的上游和下游具有用于支路线路15中的压力的压力传感器15b，用以传送到测量设备。完全燃烧的焦化气作为废气被传送到废气烟道。次级空气底台的另一侧被关闭设备12c密闭，并且仅为修理工作而被打开。
图4示出了根据本发明经由集气管11被供应次级燃烧空气的焦炉2的前视图。该图示出了打开的焦炉室2，其焦炉室门3由移动设备升起以打开门。焦炉室2示出了煤饼6，煤饼6之上保留有气体空间7，其构成了主加热空间7。主加热空间7通过焦炉室顶棚4中的空气入口5进行通风，空气入口5在本实施例中配备有用于防范天气的U形管状的遮罩5b并且包括调节设备5c。经由下角通道9，部分燃烧的焦化气到达由废气烟道8构成的次级加热空间8。废气烟道8经由竖直通道8a与用于空气供应的次级空气底台10相连。次级空气底台10经由集气管11而被供应空气，集气管11借助调节设备14进行调节。调节设备14配备有电动控制机构14c和手动控制设备14d，手动控制设备14d用于在电动控制机构14c故障的时候控制阀门14b。调节设备14此外还装有空气入口14a，如果调节设备14处于关闭位置的话，通过空气入口14a空气可以经由旁路线路11a被引入焦炉室2下游另外的集气管11。因此可以维持对其他焦炉室2的空气供应。集气管11还装有用于关闭集气管11中的次级入口的门阀17，该阀门可以通过在相对方向上移动的杆17a操作，并且用于连续打开集气管11，以在调节设备14处于关闭位置的同时根据碳化进度向焦炉室2供应量减少的空气。调节设备14由防火罩14f保护。用于压缩空气13a的压缩机12被布置在集气管11的端部。
参考标号：
1焦炉组；1a焦炉组的区段；2焦炉室；2a所示焦炉组的最后一个焦炉室；3焦炉室门；3a焦炉室门的升起框架；3b起重工具；4焦炉室顶棚；5焦炉室顶棚中的开口，主空气入口；5a主空气馈送；5bU形管状遮罩；5c用于主空气的调节设备；6煤饼；7气体空间，主加热空间；8废气烟道；8a竖直通道；9下角通道；10次级空气底台；10a支路；11集气管；11a旁路线路；11b集气管的支架；12压缩机；12a关断阀门；12b压缩机的电动控制单元；12c关闭设备；13燃烧空气的入口；13a燃烧空气；14调节设备；14a空气入口；14b阀门；14c电动机构；14d手轮；14e阀门；14f防火罩；15支路线路；15a可手动调节龙头；15b压力传感器；16废气烟道；17门阀；17a在相对方向上移动的杆
Claims (34)
1.一种用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，包括：
.由焦炉室(2)构成的焦炉(2)，焦炉室(2)包括侧壁和前壁、焦炉室底和焦炉室顶棚(4)，其中焦炉室(2)的每个前壁设置有一个焦炉室门(3)，并且焦炉室(2)被设计为使得在操作期间，其仅被装载至某一高度，从而煤饼(6)上方的气体空间(7)形成主加热空间(7)，其中多个焦炉(2)组合成焦炉组(1)，
.废气烟道(8)，所述废气烟道(8)位于焦炉室底的下方并且形成次级加热空间(8)，并且其经由焦炉(2)中的竖直通道(8a)连接到废气烟道(8)下方的次级空气底台(10)，其中次级空气底台(10)经由焦炉室壁中的开口(5)连接到外部大气，
.焦炉室(2)侧壁中的气体通道(9)，气体通道(9)位于主加热空间(7)中允许它们延伸进入气体空间(7)的高度处，并且气体通道(9)连接到废气烟道(8)，所述气体空间(7)位于焦炉室顶棚的正下方，
.焦炉室顶棚(4)、焦炉室前壁或焦炉室门(3)中的开口(5)，焦炉室(2)通过所述开口(5)可被供应主空气(5a)，
其特征在于，
.用于燃烧空气(13a)的集气管(11)被设置在次级空气底台(10)水平面上焦炉组(1)的前壁处，集气管(11)具有至少一个支路(10)，通过该支路(10)燃烧空气(13a)经由支路线路(15)被传送到至少一个焦炉(1)的次级空气底台(10)中。
2.根据权利要求1所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，两个用于燃烧空气(13a)的集气管(11)被设置在废气烟道(8)水平面上焦炉室(2)的前壁处，两个集气管(11)中的每个具有至少一个支路(10a)，通过该支路(10a)燃烧空气(13a)经由支路线路(15)被传送到次级空气底台(10)。
3.根据权利要求1或2所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，集气管(11)对于每个焦炉(2)设有4至10个支路，其用来向相应焦炉(2)的次级空气底台(10)供应燃烧空气(13a)。
4.根据权利要求3所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，集气管(11)对于每个焦炉设有8个支路(10a)，其用来向相应焦炉(2)的次级空气底台(10)供应燃烧空气(13a)。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，集气管(11)的长度为1至100米，并且直径为50至400毫米。
6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，集气管(11)的长度为2至4米，并且直径为50至400毫米。
7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，支路(10a)下游的至少一个支路线路(15)具有10至70毫米的直径，并且支路(10a)是肘形管的形式。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，支路(10a)被设计为弹性软管连接。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，至少一个支路线路(15)配备有可手动关闭的龙头(15a)。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，至少一个支路线路(15)配备有用于测量压力的分接头，所述分接头具有8至50毫米的直径，并且在端部安装有压力计(15b)。
11.根据权利要求1-10中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，至少一个支路线路(15)配备有用于测量体积流速的孔板。
12.根据权利要求1-11中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，集气管(11)配备有一个或多个调节设备(14)和旁路线路(11a)，所述调节设备(14)用于调节空气馈送，并且所述旁路线路(11a)可针对要被控制的焦炉(2)而被关断。
13.根据权利要求12所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，集气管(11)中的至少一个调节设备(14)被布置为使得其被安装在焦炉室(2)的支路线路(15)的支路(10a)的上游。
14.根据权利要求12或13所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，调节设备(14)包括用于关断或减小集气管(11)的横截面积的控制元件(14b)，所述控制元件为龙头、孔板、轴阀、瓣阀或门阀。
15.根据权利要求12-14中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，调节设备(14)配备有电致动器(14c)。
16.根据权利要求12-14中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，调节设备(14)配备有用于本地手动控制的点开关或手轮(14d)。
17.根据权利要求12-16中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，调节设备(14)配备有用于将空气引入集气管(11)的额外空气入口(14a)，额外空气入口(14a)设有可远程控制和电动调节的额外控制元件。
18.根据权利要求12-17中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，罩(14f)保护调节设备(14)防止热辐射。
19.根据权利要求18所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，罩(14f)设有至少一个外壁，所述外壁涂有隔热材料层。
20.根据权利要求12-17中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，一至三个金属板被设置在调节设备(14)和焦炉室(2)之间，这些板保护调节设备(14)防止来自焦炉室(2)的热辐射，并且这些板具有1至15毫米的厚度以及与调节设备(14)的距离为5至40厘米。
21.根据权利要求1-20中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，至少一个焦炉室(2)配备有温度传感器，并且集气管(11)在至少一个地方配备有调节设备(14)，所述调节设备(14)具有用于调节横截面积的阀门(14b)，所述阀门(14b)通过来自温度传感器的测量信号而被调节。
22.根据权利要求1-20中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，至少一个焦炉室(2)配备有压力传感器(15b)，并且集气管(11)在至少一个地方配备有调节设备(14)，所述调节设备(14)具有用于调节横截面积的阀门(14b)，所述阀门(14b)通过来自压力传感器(15b)的测量信号而被调节。
23.根据权利要求1-22中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，次级入口被设置在至少一个集气管(11)中，这些入口允许空气进入集气管(11)并且可通过门阀(17)关闭，所述门阀(17)借助杆(17a)而被移动，所述杆(17a)又通过集气管(11)上的旋转轴而被移动。
24.根据权利要求1-23中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到次级加热空间(10)的非回收型或热回收型焦炉(2)，其特征在于，次级空气底台(10)的开口同样设有朝向焦炉室前壁的可关闭(12c)的入口开口。
25.一种用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其中
.通过向焦炉(2)装载用于煤(6)碳化的煤饼(6)以及保留煤饼(6)上方的气体空间(7)作为用于焦化气的亚化学计量燃烧(5a)的主加热空间(7)，由上述类型的焦炉(2)构成的焦炉组(1)被用于煤(6)的循环碳化，以及
.来自主加热空间(7)的部分燃烧的焦化气经由焦炉室侧壁中的气体通道(9)被传送到焦炉室(2)下方的废气烟道(8)中，在废气烟道(8)中部分燃烧的焦化气利用超化学计量的燃烧空气(13a)完全燃烧，以及
.超化学计量的燃烧空气(13a)经由次级空气底台(10)被引入，次级空气底台(10)位于废气烟道(8)下方，并且可借助可控关闭元件(15a)而被密闭，
其特征在于，
.焦炉组(1)的至少一个焦炉(2)的次级空气底台(10)经由入口嘴(15)穿过焦炉室前壁从沿着焦炉室前端的集气管(11)的支路(10a)被供应燃烧空气(13a)，其中次级空气底台(10)位于焦炉室底和废气烟道(8)的下方，并且经由竖直通道(8a)连接到废气烟道(8)。
26.根据权利要求25所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，燃烧空气(13a)进入焦炉室(2)的次级空气底台(10)的入口由调节设备(14)来调节，调节设备(14)被安装在气流方向上每个焦炉(2)上游的集气管(11)中，并且设有用于减小或关闭线路横截面积的阀门(14b)。
27.根据权利要求26所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，阀门(14b)是电动(14c)操作的。
28.根据权利要求27所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，调节设备(14c)是从焦炉工厂的控制台控制的。
29.根据权利要求27所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，调节设备(14c)是由计时器控制的。
30.根据权利要求27或28所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，调节设备(14c)是基于焦炉室(2)中的温度测量或压力测量参数而进行控制的，该参数构成碳化工艺进度的量度。
31.根据权利要求25-30中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，燃烧空气(13a)在比大气压力多出超过10mbar的压力下经由集气管(11)被引入次级空气底台(10)。
32.根据权利要求25-31中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，在焦炉室的顶棚(4)上，焦炉组(1)还配备有用于主燃烧空气(5a)的集气管，通过该集气管主燃烧空气(5a)可以经由支路线路被引入到焦炉室(2)中，其中用于主燃烧空气(5a)的集气管设有放空燃烧设备。
33.根据权利要求32所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，放空燃烧设备的长度为至少1.5米。
34.根据权利要求25-33中任一权利要求所述的用于将燃烧空气(13a)受控引入到非回收型或热回收型焦炉(2)的次级加热空间(10)的方法，其特征在于，富含氧、氮或水蒸气的燃烧空气(13a)经由用于次级燃烧空气的集气管(11)被引入次级空气底台(10)。
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