CN109652101B - 一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，可有效解决干熄焦炉易损、使用寿命短的问题，直筒状的红焦预存室墙体与红焦冷却室墙体的底部分别由红焦预存室刚性承托圈与红焦冷却室刚性承托圈来支撑与承托，红焦冷却室墙体的上部呈收缩状插入红焦预存室墙体内，冷却气流配置室墙体上部插入红焦冷却室墙体内，红焦预存室墙体内装有热气流收集环道，热气流收集环道的底部沿周向均布有热气流汇集通道，热气流汇集通道一端与直筒状红焦预存室连通，另一端通过气流调节出口接热气流收集环道，在锥筒状冷却气流配置室外装有冷却气流分配环道和冷却气流喷射通道，筒状冷焦出口段的外墙体经冷却气流配置室刚性承托圈与冷却气流配置室墙体连接在一起。

Description

一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉

技术领域

本发明涉及焦炉，特别是工业炉窑类干熄焦系统使用的一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉。

背景技术

当前，炼焦行业传统的热焦水冷熄焦（常简称为湿熄焦）已基本被惰性气流冷却熄焦所取代，通常简称为干熄焦，这是熄焦过程节能与环保的有效技术措施。干熄焦系统中的关键设备就是干熄焦炉（室），其结构的稳定与性能的优化是亟待解决的技术问题。干熄焦炉炉内的工作流程是：从焦炉出来的红焦（高温热焦炭）从炉顶进入干熄焦炉，而惰性气流从炉底进入干熄焦炉，在红焦向下位移的过程中被向上流动的惰性气流所冷却，红焦熄灭降温，从炉底排除，惰性气流升温变成温度较高的热气流后，经斜道收集进入气流集聚环道，之后再经热气流引出管离开干熄焦炉；惰性热气流出来后经一次除尘进入余热锅炉降温，出余热锅炉后再经二次除尘经由风机将其再次送入干熄焦炉底部，形成循环使用；余热锅炉产生的蒸汽可为工艺用汽，也可用于发电，以实现余热的充分利用。在干熄焦炉使用过程中，尽管炉体采用了高温性能好、耐压强度高、耐磨性与抗热震性俱佳的耐火材料做炉衬，但使用过程中的破损与磨损是时有发生，尤其是在斜道（也就是惰性热气流收集流出部位）。干熄焦炉的斜道既承托上部的红焦预存室又要承受带有颗粒的热气流冲刷，同时也处在预存室与冷却室炉墙结构的交接部位，因其过多的孔洞造成结构应力的集中，极易在热应力与结构应力的共同作用下损坏，普遍的使用寿命平均只有三年左右。相关工程技术人员对此部位的改进与具体实施的结构也不少，但产生的技术效果并不明显，因此，如何彻底解决焦炉易损坏、使用寿命短是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，可有效解决干熄焦炉易损、使用寿命短的问题。

本发明解决的技术方案是，一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，炉体为两端收缩的金属外壳内用圆锥筒与圆筒构成的空腔结构的耐火材料砌筑体，从上到下分为锥筒状红焦进口段、直筒状红焦预存室与红焦冷却室、锥筒状冷却气流配置室及筒状冷焦出口段；直筒状的红焦预存室墙体与红焦冷却室墙体的底部分别由红焦预存室刚性承托圈与红焦冷却室刚性承托圈来支撑与承托，红焦冷却室墙体的上部呈收缩状插入红焦预存室墙体内，相互间构成第一滑移的迷宫式连接；冷却气流配置室墙体上部插入红焦冷却室墙体内，相互间构成第二可滑移的迷宫式连接；红焦预存室墙体内装有热气流收集环道，并在热气流收集环道外墙体上装有热气流出口管，与热气流收集环道相连通，热气流收集环道的底部沿周向均布有热气流汇集通道，热气流汇集通道一端与直筒状红焦预存室连通，另一端通过气流调节出口连通到热气流收集环道的底部，在锥筒状冷却气流配置室外分别装有上下的第一冷却气流分配环道和第二冷却气流分配环道，第一冷却气流分配环道的内侧沿周向均匀水平的布置多个与之连通的第一冷却气流喷射通道，第二冷却气流分配环道的内侧沿周向均匀水平的布置多个与之连通的第二冷却气流喷射通道，第一冷却气流喷射通道、第二冷却气流喷射通道的另一端均与冷却气流配置室连通，第一冷却气流分配环道的外侧装有与第一冷却气流分配环道相连通的第一冷却气流进气管、第二冷却气流分配环道的外侧装有与第二冷却气流分配环道相连通的第二冷却气流进气管，筒状冷焦出口段的外墙体经上部的冷却气流配置室刚性承托圈与冷却气流配置室墙体连接在一起。

由上述可以看出，本发明结构新颖独特，科学合理，易安装使用，效果好，彻底解决了干熄焦炉易磨损、使用寿命短的问题。

本发明是在分析干熄焦炉整体结构的基础上，创新性给出的干熄焦炉墙分段承托相互套接的结构，以消除炉墙上下相互的热应力作用，以及为消除结构应力集中而取消斜道及支撑，改为承托牢固的气流收集通道的结构，称之为：一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉。这样的结构使得干熄焦炉原结构在斜道区域的结构应力与热应力的集中作用改变成了分散结构，且结构的形式也得到改变，即取消了不稳定的格栅状的斜道结构，采用稳定的底部气流通道，极大地提高结构的稳定性。此外，炉体结构上改变了传统干熄焦炉低矮型结构尺寸，提高了高度与直径的比值，适当减少预存室高度而增加冷却时高度，使之运行时红焦现将速度提高，同时，冷却气流速度也提高，达到强化传热与提高生产率的目的。因此，改进后的干熄焦炉既提高了结构的稳定性也改善性能，在延长使用周期（减少运行维修费用与停炉损失费用）的同时实现高效、节能与环保，经济和社会效益巨大。

附图说明

图1为本发明的结构剖面主视图。

图2为本发明图1中A-A向剖面主视图。

图3为本发明图1中B-B向剖面主视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1-3所示，本发明一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，1、一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，炉体为两端收缩的金属外壳内用圆锥筒与圆筒构成的空腔结构的耐火材料砌筑体，从上到下分为锥筒状红焦进口段2a、直筒状红焦预存室2b与红焦冷却室2c、锥筒状冷却气流配置室2d及筒状冷焦出口段2e；直筒状的红焦预存室墙体1b与红焦冷却室墙体1c的底部分别由红焦预存室刚性承托圈6a与红焦冷却室刚性承托圈6b来支撑与承托，红焦冷却室墙体1c的上部呈收缩状插入红焦预存室墙体1b内，相互间构成第一滑移的迷宫式连接；冷却气流配置室墙体1d上部插入红焦冷却室墙体1c内，相互间构成第二可滑移的迷宫式连接；红焦预存室墙体1b内装有热气流收集环道3c，并在热气流收集环道3c外墙体上装有热气流出口管3d，与热气流收集环道3c相连通，热气流收集环道3c的底部沿周向均布有热气流汇集通道3a，热气流汇集通道3a一端与直筒状红焦预存室2b连通，另一端通过气流调节出口3b连通到热气流收集环道3c的底部，在锥筒状冷却气流配置室2d外分别装有上下的第一冷却气流分配环道4b和第二冷却气流分配环道5b，第一冷却气流分配环道4b的内侧沿周向均匀水平的布置多个与之连通的第一冷却气流喷射通道4c，第二冷却气流分配环道5b的内侧沿周向均匀水平的布置多个与之连通的第二冷却气流喷射通道5c，第一冷却气流喷射通道4c、第二冷却气流喷射通道5c的另一端均与冷却气流配置室2d连通，第一冷却气流分配环道4b的外侧装有与第一冷却气流分配环道4b相连通的第一冷却气流进气管4a、第二冷却气流分配环道5b的外侧装有与第二冷却气流分配环道5b相连通的第二冷却气流进气管5a，筒状冷焦出口段2e的外墙体1e经上部的冷却气流配置室刚性承托圈6c与冷却气流配置室墙体1d连接在一起。

所述的干熄焦炉体为两端收缩的金属外壳内用圆锥筒与圆筒组合而成的空腔结构的耐火材料砌筑体，是由耐受1200℃～1500℃高温的抗热震性和耐磨性俱佳的耐火材料砌筑而成的空心体。

所述的热气流收集环道3c是装在红焦预存室墙体1b内的矩形截面的环形通道，其底部沿周向水平均匀布置有连通直筒状红焦预存室2b的热气流汇集通道3a，该通道通过与之相连通，且相互垂直的气流调节出口3b连接到热气流收集环道3c的底部。

所述的热气流汇集通道3a，其截面为矩形或圆形，与直筒状红焦预存室2b之间的倾角为0º-45º。

所述的红焦冷却室墙体1c上部插入红焦预存室墙体1b之内，构成一段相互重叠并在红焦预存室墙体1b内侧与红焦冷却室墙体1c外侧之间留有间隙的结构。

所述的红焦预存室刚性承托圈6a、红焦冷却室刚性承托圈6b和冷却气流配置室刚性承托圈6c均是由与干熄焦炉外层金属炉壳连接的金属托板与其下的耐火浇注料构成。

本发明是对现有干熄焦系统的干熄焦炉结构所做的改进与创新，其墙体的分段承托与支撑有助于炉体高度上的热应力的无损坏的有效释放，增强了整体结构的稳定性，而采用结构稳定的热气流汇集通道取代了传统的格栅式斜道结构的热气流通道，克服了原结构本身的不稳定性以及由此带来的炉墙结构的不稳定受力状态，使得斜道使用过程中造成的墙体损坏成为过去。

本发明的使用情况是，从焦炉出来的炽热红焦从红焦进口段2a送入，在重力作用下进入红焦预存室2b，之后向下进入红焦冷却室2c，再经过冷却气流配置室2d进入冷却焦出口段，在有控制的放焦装置作用下以均匀的速度在干熄焦炉内通过；在此过程中冷却气流经冷却气流分配环道从冷却气流配置室2d的上下冷却气流喷射通道4c和5c进入干熄焦炉的下部，然后向上通过红焦冷却室2c被红焦加热，向上进入红焦预存室2b下部，之后经其倾斜壁面上周向布置的热气流汇集通道3a，经气流调节出口3b进入热气流收集环道3c，再从热气流出口管3d引出。在这样的实施过程中红焦被冷却气流所冷却变成冷却焦，而冷却气流却逐步提高温度，最后变成热气流，从而使干熄焦炉完成了红焦的被冷却而冷却气流被加热的工艺过程，达到了干熄焦的目的。同时，上下分层的冷却气流进气方式有助于冷却气流的调节与炉内气流的均匀分布，有助于改善与优化炉内的流动与传热性能。此外，结合炉型结构的改变，也调整炉型各部位的几何结构，如：提高了高径比，适当减少预存室高度而增加冷却室的高度，在同样负荷下提高了红焦运行速度，以及增加了冷却气流的速度，这对于实现强化传热与提高生产率是极为有效的技术措施。因此，如前所述该结构干熄焦炉的投入使用，既提高了结构的稳定性也改善了工艺性能，在延长使用周期（减少运行维修费用与停炉损失费用）的同时实现干熄焦炉的高效、节能与环保。实际应用表明，炉体使用寿命提高2倍以上，热利用效率提高20%，节省维修资金50%以上，其经济效益显著，并对环保节能的干熄焦炉的发展起到积极的推进作用。

Claims (4)

1.一种炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，炉体为两端收缩的金属外壳内用圆锥筒与圆筒构成的空腔结构的耐火材料砌筑体，从上到下分为锥筒状红焦进口段（2a）、直筒状红焦预存室（2b）与红焦冷却室（2c）、锥筒状冷却气流配置室（2d）及筒状冷焦出口段（2e）；其特征在于，直筒状的红焦预存室墙体（1b）与红焦冷却室墙体（1c）的底部分别由红焦预存室刚性承托圈（6a）与红焦冷却室刚性承托圈（6b）来支撑与承托，红焦冷却室墙体（1c）的上部呈收缩状插入红焦预存室墙体（1b）内，相互间构成第一滑移的迷宫式连接；冷却气流配置室墙体（1d）上部插入红焦冷却室墙体（1c）内，相互间构成第二可滑移的迷宫式连接；所述的红焦冷却室墙体（1c）上部插入红焦预存室墙体（1b）之内，构成一段相互重叠并在红焦预存室墙体（1b）内侧与红焦冷却室墙体（1c）外侧之间留有间隙的结构；红焦预存室墙体（1b）内装有热气流收集环道（3c），并在热气流收集环道（3c）外墙体上装有热气流出口管（3d），与热气流收集环道（3c）相连通，热气流收集环道（3c）的底部沿周向均布有热气流汇集通道（3a），热气流汇集通道（3a）一端与直筒状红焦预存室（2b）连通，另一端通过气流调节出口（3b）连通到热气流收集环道（3c）的底部，所述的热气流收集环道（3c）是装在红焦预存室墙体（1b）内的矩形截面的环形通道，其底部沿周向水平均匀布置有连通直筒状红焦预存室（2b）的热气流汇集通道（3a），该通道通过与之相连通，且相互垂直的气流调节出口（3b）连接到热气流收集环道（3c）的底部；锥筒状冷却气流配置室（2d）外分别装有上下的第一冷却气流分配环道（4b）和第二冷却气流分配环道（5b），第一冷却气流分配环道（4b）的内侧沿周向均匀水平的布置多个与之连通的第一冷却气流喷射通道（4c），第二冷却气流分配环道（5b）的内侧沿周向均匀水平的布置多个与之连通的第二冷却气流喷射通道（5c），第一冷却气流喷射通道（4c）、第二冷却气流喷射通道（5c）的另一端均与冷却气流配置室（2d）连通，第一冷却气流分配环道（4b）的外侧装有与第一冷却气流分配环道（4b）相连通的第一冷却气流进气管（4a）、第二冷却气流分配环道（5b）的外侧装有与第二冷却气流分配环道（5b）相连通的第二冷却气流进气管（5a），筒状冷焦出口段（2e）的外墙体（1e）经上部的冷却气流配置室刚性承托圈（6c）与冷却气流配置室墙体（1d）连接在一起。

2.根据权利要求1所述的炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，其特征在于，所述的干熄焦炉体为两端收缩的金属外壳内用圆锥筒与圆筒组合而成的空腔结构的耐火材料砌筑体，是由耐受1200℃～1500℃高温的抗热震性和耐磨性俱佳的耐火材料砌筑而成的空心体。

3.根据权利要求1所述的炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，其特征在于，所述的热气流汇集通道（3a），其截面为矩形或圆形，与直筒状红焦预存室（2b）之间的倾角为0º-45º。

4.根据权利要求1所述的炉墙分段承托无气流斜道结构的干熄焦炉，其特征在于，所述的红焦预存室刚性承托圈（6a）、红焦冷却室刚性承托圈（6b）和冷却气流配置室刚性承托圈（6c）均是由与干熄焦炉外层金属炉壳连接的金属托板与其下的耐火浇注料构成。

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