CN110408413A - 均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，它包括布煤装置、换热器装置、承重装置、出焦装置、装焦车和往复顶焦装置；所述布煤装置包括往复布煤器煤斗和布煤器底座，所述布煤器底座设置在往复布煤器煤斗的下方，所述往复布煤器煤斗内设有粉体，所述布煤器底座底部与换热器装置连接；所述换热器装置包括由上至下依次间隔布置的向右偏移单元和向左偏移单元，所述向右偏移单元和向左偏移单元均包括四层间隔布置的换热模块，最上层的换热模块顶部与布煤器底座底部连接，最下层的换热模块底部与承重装置连接，承重装置与出焦装置连接。本发明大大减少了粉体的飞扬，提高油、气质量，提高了半焦的品质，提高了经济效益和社会效益。

Description

均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉。

背景技术

我国神府、新疆等地是蕴藏大量不粘、弱粘和长焰煤等矿产资源的地区，尤其是位居世界八大煤田之一的神府地区，已建设了很多60万吨/年 240万吨/年兰炭厂。这些兰炭厂采用大型直立炉生产工艺生产半焦，其入炉原料均为20mm 80mm不粘、弱粘或长焰煤块煤。兰炭厂将买来的块煤进行筛选，取20mm 80mm块煤作为直立炉生产原料，而筛下约占煤量15% 20%的粉煤，只能作为廉价的动力煤卖掉，影响企业的经济效益；从煤矿生产来看，由于大规模开采和机械化作业，其块煤率仅为30%-35%，而粉煤量很大达到开采量的65%以上，随着块煤的供应不足已经直接影响到了兰炭厂的正常生产。 关于不粘、弱粘和长焰煤等非炼焦煤的粉煤利用技术，有大连理工大学的流化床粉煤低温干馏技术，该技术已在陕西神木地区一公司投入了生产试验。该技术存在的不足之处有：（1）输送设备磨损严重；（2）煤气中粉尘量大，所回收的焦油难分离等问题。国内外的许多研究机构、煤炭企业对煤的半焦工艺、设备做了大量的研究试验，主要分为内热式、外热式干馏工艺；熄焦有湿法和干法熄焦；但存在的问题不少，如设备工艺复杂、污水污气污染严重、设备的密封问题带来的安全隐患、产出的油气焦质量较低等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，安装简便、抗热变形能力强、传热更均匀，传热效率更高。

本发明的目的是这样实现的：

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，它包括布煤装置、换热器装置、承重装置、出焦装置、装焦车和往复顶焦装置。

所述布煤装置包括往复布煤器煤斗和布煤器底座，所述布煤器底座设置在往复布煤器煤斗的下方，所述往复布煤器煤斗内设有粉煤，所述布煤器底座底部与换热器装置连接；所述换热器装置包括由上至下依次间隔布置的向右偏移单元和向左偏移单元，所述向右偏移单元和向左偏移单元均包括四层间隔布置的换热模块，所述向右偏移单元的第二层和第三层换热模块设置在上层的两个换热模块的中间位置向右偏移1/5-1/10的煤厚距离，第四层换热模块设置在上层的两个换热模块的中间位置向左偏移1/5-1/10的煤厚距离，所述向左偏移单元的第二层和第三层换热模块设置在上层的两个换热模块的中间位置向左偏移1/5-1/10的煤厚距离，第四层换热模块设置在上层的两个换热模块的中间位置向右偏移1/5-1/10的煤厚距离；最上层的换热模块顶部与布煤器底座底部连接，最下层的换热模块底部与承重模块连接；所述承重模块与出焦装置连接、所述出焦装置下方设置可移动的装焦车，所述装焦车下方设置往复顶焦装置，所述往复顶焦装置包括顶出装置和设置在顶出装置上的活动顶板。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述换热模块包括等距均匀布置的换热单元，所述换热单元为顶部设有分流锥的箱体，箱体内设有2块不锈钢耐热板，在箱体内形成三层通道，最上层和中部通道的尾端连通形成往复气流通道，最下层通道为分馏气体通道，所述上层的往复气流通道在换热单元正面的一端设置换热气出口，下层的往复气流通道在换热单元正面的一端设置换热气进口。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述换热器装置四面设有集气罩，集气罩将换热器装置包围，所述集气罩内设有若干固定分隔板，所述固定分隔板设置在每个换热单元的底部与集气罩外壁之间，所述集气罩的外壁上设有若干个分馏气体出口，所述分馏气体出口设置在固定分隔板下方。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述换热单元的往复气流通道内壁设有内换热片，外壁设有外换热片。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述出焦装置内设有与最下层的换热模块的换热单元位置相对应的转动轴，所述转动轴上设有叶片开关。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述布煤器底座内设有与下方连接的换热模块的换热单元位置相对应的烟气通道，烟气通道设有两层，上层设有烟气出口，下层设有烟气进口，所述烟气进口与下方连接的换热模块的换热单元的换热气出口连接，所述烟气出口导出至大气或鼓风机再利用。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述布煤器底座上设有煤温传感器、温度传感器和粉煤的位置传感器，所述换热单元上均设有煤温传感器和气体温度传感器。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，它还包括承重模块，所述承重模块设置在最下层的换热模块与出焦装置之间，所述承重模块的结构与换热模块相同，所述承重模块的正面设置有若干承重梁支撑。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述换热模块上设置有承重块，承重块包括设置在换热单元两边的边承重块和设置在换热单元中间位置的中承重块。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述承重块包括长条状的承重板，所述承重板的下方连接有若干间隔布置的支撑板，所述承重板的两端均设有一个支撑板，相邻两个支撑板之间的距离与换热单元的宽度相对应。

一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，所述边承重块的中部的支撑板的底部一端设有定位块，与之对应的上部承重板的上方设有定位块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的炉膛采用了模块浮动拼装式结构，对换热模块A、B排列后使换热单元呈不规则的蜂窝状结构，使传热更均匀，传热效率更高；由于每个换热单元上都有分馏气体的出口，使煤在整个半焦过程中最大化的得到了分馏，使半焦中的含水量、挥发物大大降低，且分馏的气体可择优利用；由于干燥、干馏、熄焦在一个炉膛内，煤从加入到出焦只有一个向下缓慢平稳降落的过程，无搅动的过程，因此大大减少粉煤的飞扬，使油、气质量得到了提高。出焦为干熄焦的方式，提高了半焦的品质；充分利用了熄焦过程中半焦的热量，节约了能源和成本，提高了经济效益和社会效益。

本发明采用了浮动模块拼装式结构，上下换热模块之间不焊接，无刚性连接，通过换热模块中的承重块上的定位件来实现定位，整个炉体的重量主要由换热模块中的承重块承担，换热模块层与层之间与外界的密封由安装在四周的集气罩来实现，炉体的前后左右的稳定性由炉外的框架来实现；由于采用了浮动模块拼装式结构，避免了炉子在加温过程中热胀冷缩对炉子产生的应力破环，因为耐热钢从20度加温到100度一米长可伸长1.2-1.5MM，在整个炉子中长宽有数米，高度有十多米，加温到500多度变形量是很大的，特别是高度方向有几十毫米膨胀量，如果不采用浮动模块拼装式结构用外框承重炉体的话将很难实现；在炉体中上一换热模块与下一换热模块之间有30-60度的温差，其变形长宽方向将有几个毫米的差距，这个差距能让上下换热模块之间焊接处造成应力而破坏；炉体与外框架只是起到前后左右的定位作用，外框架上的定位件与炉体可留一定的余地使其不接触，呈自由约束状态。浮动模块拼装式结构避免了炉子整装结构所有的叠加应力，应力只存在于允许的部件中；在加温过程中每个部件都存在变形并产生应力，但由于是处于上下、前后、左右自由约束状态，可各自自由伸缩，使部件的变形对整个炉体少产生或不产生影响。

本发明可对难处理的褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘性烟煤的粉煤进行半焦处理，使煤的利用达到最优化；同时本发明也适用于对油页岩得到更优的分馏。本发明的独特之处是，没有干燥段、分馏段、熄焦段之分，在由换热器模块组成的加热段中，不管煤的含水量多大挥发份多少，是以换热器模块上的温度传感器和蒸馏气体的成分来区分干燥段与分馏段的；冷却段的最上面的几个换热器模块由于温度乃处在分馏温度内，因此可视为分馏段；对于分馏的气体而言只要在气体的出口处安装上有用的气体与无用的气体的三通阀门就可对分馏的气体进行处理，无用的排放（水汽），有用的回收（有机挥发物）。可通过多种方法控制不同煤质半焦的成品质量，一是可随时调整燃气锅炉燃气的进气量，使被加温的气体温度上升或下降；二是控制下方鼓风机的冷却空气的进气量，使加温段加温速度加快或减慢；三是控制出焦速度。只要通过这三个步骤的调整，就可对各种不同煤种进行半焦的最优化处理，使半焦的品质得到保证。

本发明的另一大优势是：在整个半焦过程中无需用水，只有在下一道工艺处理蒸馏的有机气体时才用到水，节约了用水；燃气锅炉加热的热烟气经过加温段冷却后可直接排放或再利用，熄焦是干熄焦方式；因此在整个半焦生产过程中无废气、废水排放，节约了废气、废水的处理费用。

本发明还可用于对工业粉体的加温干燥以及对农作物的干燥。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的A-A剖视图。

图3为本发明的布煤装置的结构示意图。

图4为本发明的换热模块的结构示意图。

图5为本发明的换热单元的结构示意图。

图6为本发明的承重块的主视图。

图7为本发明的边承重块的侧视图。

图8为本发明的中承重块的侧视图。

图9为本发明的卡有承重块的换热单元的结构示意图。

图10为本发明的卡有承重块的换热单元的主视图。

图11为本发明的实施例1的粉煤流动示意图。

图12为本发明的实施例2的粉煤流动示意图。

图13为本发明的对比例1的粉煤流动示意图。

图14为本发明的出焦装置关闭状态的结构示意图。

图15为本发明的出焦装置开启状态的结构示意图。

其中：

往复布煤器煤斗1、粉体1.1、布煤器底座2、烟气出口2.1、烟气进口2.2、换热器装置3、A型换热模块3.1、B型换热模块3.2、分馏气体通道3.3、分馏气体出口3.3.1、换热气出口3.4、换热气进口3.5、边承重块3.6、中承重块3.7、定位块3.8、换热单元4、内换热片4.1、外换热片4.2、分流锥4.3、分馏角4.4、出焦装置5、转动轴5.1、叶片开关5.2、装焦车6、往复顶焦装置7、活动顶板7.1、顶出顶杆7.2、集气罩8、承重模块9、承重梁9.1、外框架10。

具体实施方式

实施例1：

参见图1-15，本发明涉及的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，它包括布煤装置、换热器装置3、出焦装置5、装焦车6、往复顶焦装置7、承重模块9和外框架10。

所述布煤装置包括往复布煤器煤斗1和布煤器底座2，所述布煤器底座2设置在往复布煤器煤斗1的下方，所述往复布煤器煤斗1内设有粉体1.1，所述布煤器底座2底部与换热器装置3连接。

所述换热器装置3包括由上至下依次间隔布置的向右偏移单元和向左偏移单元，所述向右偏移单元和向左偏移单元均包括四层间隔布置的A型换热模块3.1和B型换热模块3.2，换热模块之间的间距相同，即煤厚距离；最上层的A型换热模块3.1顶部与布煤器底座2底部连接，最下层的A型换热模块3.1底部与承重模块9连接，所述承重模块9的正面设置有若干承重梁9.1支撑。所述换热器装置3四面设有集气罩8。

所述A型换热模块3.1包括7个换热单元4，B型换热模块3.2包括8个换热单元4，所述换热单元4为顶部设有分流锥4.3的箱体，所述分流锥4.3呈三棱柱状，形成一个分馏角4.4，箱体内设有2块不锈钢耐热板，在箱体内形成三层通道，最上层和中部通道的尾端连通形成往复气流通道，最下层通道为分馏气体通道3.3，所述上层的往复气流通道在换热单元4正面的一端设置换热气出口3.4，下层的往复气流通道在换热单元4正面的一端设置换热气进口3.5，所述集气罩8内设有若干固定分隔板，所述固定分隔板设置在每个换热单元4的底部与集气罩8外壁之间，所述集气罩的外壁上设有若干个分馏气体出口3.3.1，所述分馏气体出口3.3.1设置在固定分隔板下方。

所述换热模块上设置有承重块，承重块包括设置在换热单元4两边的边承重块3.6和设置在换热单元4中间位置的中承重块3.7，所述承重块包括长条状的承重板，所述承重 板的高度与换热单元4的分流锥4.3的高度相同，所述承重板的下方连接有若干间隔布置的支撑板，所述承重板的两端均设有一个支撑板，相邻两个支撑板之间的距离与换热单元的宽度相对应；承重块在承重炉体重量的同时，对每上一个换热模块起支撑和定位作用，两边的边承重块3.6对左右定位，中承重块3.7对前后定位。

所述中承重块3.7的支撑板的底部两端均设有定位块3.8，所述边承重块3.6的支撑板的底部一端设有定位块3.8，上部承重块的上端设有对应的定位块3.8。

所述向右偏移单元的第二层换热单元的分馏角4.4设置在第一层的两个换热单元的中间位置向右偏移1/5的煤厚距离，第二层换热单元的分馏角4.4设置在第二层的两个换热单元的中间位置向右偏移1/5的煤厚距离，第四层换热单元的分馏角4.4设置在第三层的两个换热单元的中间位置向左偏移1/5的煤厚距离；所述向左偏移单元的第二层换热单元的分馏角4.4设置在第一层的两个换热单元的中间位置向左偏移1/5的煤厚距离，第二层换热单元的分馏角4.4设置在第二层的两个换热单元的中间位置向左偏移1/5的煤厚距离，第四层换热单元的分馏角4.4设置在第三层的两个换热单元的中间位置向右偏移1/5的煤厚距离。

将一个煤厚距离视作6路，粉体1.1经过第一层时，第1路和第6路直接与换热单元4的两侧接触，经过第二层时，第4路和第5路直接与换热单元4的两侧接触，经过第三层时，第1路和第2路直接与换热单元4的两侧接触，经过第四层时，第3路和第4路直接与换热单元4的两侧接触，至此一个煤厚距离的6路粉体1.1均直接与换热单元4的两侧接触。

A型换热模块3.1和B型换热模块3.2的偏移设置使换热单元4呈不规则的蜂窝状交错布置，此不规则的比规则的蜂窝状结构能使粉体1.1在移动中内外层得到更好的交换，使煤或半焦得到更均匀的加热或冷却，使煤中的分馏气体分馏的更充分。

所述换热单元4的往复气流通道内壁设有对气体换热的内换热片4.1，所述换热单元4的外壁设有对煤或半焦的外换热片4.2，所述换热单元4上均设有煤温传感器和气体温度传感器。

所述承重模块9的结构与B型换热模块相似，以8个承重梁9.1替代了B型换热模块中的8个进出口通道的位置，所述承重梁9.1的两端置于外框架10上后承重整个炉体的重量；承重模块9上面与A型换热模块活动连接，下面与出焦装置刚性连接。

所述出焦装置5内设有转动轴5.1，所述转动轴5.1与承重模块9上两个承重梁9.1中间位置相对应，所述转动轴5.1上设有叶片开关5.2，所述转动轴5.1由PLC控制伺服电机转动，使叶片开关5.2有序的打开。

所述出焦装置5下方设置可移动的装焦车6，所述装焦车6下方设置往复顶焦装置7，所述往复顶焦装置7包括顶出装置7.2和设置在顶出装置7.2上的活动顶板7.1，所述顶出装置7.2为4根顶杆，顶杆由PLC控制。

所述布煤器底座2内设有与下方连接的A型换热模块3.1的换热单元4位置相对应的烟气通道，烟气通道设有两层，上层设有烟气出口2.1，下层设有烟气进口2.2，所述烟气进口2.2与下方连接的A型换热模块3.1的换热单元4的换热气出口3.4连接。所述布煤器底座2上设有煤温传感器、温度传感器和粉体1.1的位置传感器，温度传感器供PLC电脑选择参数，煤位传感器的作用是在布煤器底座中煤下降到一定程度时能及时加煤。

所述最下层的A型换热模块3.1的换热单元4的换热气进口3.5与鼓风机连接，便于新鲜的冷空气进入冷却半焦；所述中间层的换热单元4的换热气出口3.4与燃气锅炉的进气口连接，燃气锅炉的出气口与上一层的换热模块3.1的换热单元4的换热气进口3.5连接，充分利用熄焦的热量，因为上下两层里面的半焦的温度基本相同，因此从底层进入的冷空气经续步升温后到上层的空气出口温度已接近其上一层的进气温度，进入燃气锅炉后稍加热就可进入上一层进行加温，大大节省了燃气。燃气锅炉进气口上方的即为加温段，下方的即为冷却段，可根据需求改变燃气锅炉的位置从而改变加温段和冷却段的长度。加温段根据自上而下温度的不同还可分为干燥段和蒸馏段。

在燃气锅炉与各个换热单元4的连接处以及鼓风机与换热单元4的连接处均设有空气调节阀，空气调节阀用于调整换热单元4的温度传感器的温度，使温度尽量均匀。

所述布煤器底座2的烟气出口2.1的气体导出后接入鼓风机。

从布煤器底座2到与燃气锅炉进气口连接的换热模块层向下3-6层的集气罩外部均设置保温层。

所述的外框架10将炉体四周包围，下部承重整个炉体重量，中部上部对炉体自由约束，约束炉体可能产生不规则的变形，如风力、振动、加热后的变形等，特别是加热变形约束尺寸要考虑留出变形余量，使其控制在一定的范围内。

本发明涉及的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉的低温干馏工艺，它包括以下步骤：

（1）由往复布煤器煤斗1将粉体1.1均匀布置于布煤器底座2中，通过位置传感器使布煤器底座2中的粉体1.1始终保持在正常范围内；

（2）粉体1.1通过自由落体全部充满炉膛直到出焦装置5，炉膛内错开交叉布置的A型换热模块3.1和B型换热模块3.2使粉体1.1落下过程中持续发生位移，使粉体1.1得到均匀加热与冷却；

（3）将燃气锅炉的出气口接入加温段底部的换热器模块中的每一个换热单元4，进气口接入冷却段顶部的换热器模块中的每一个换热单元4，并将上面的换热单元4的进出口相连形成一个整体的加温段，将下面的换热单元4的进出口相连形成一个整体的冷却段；

（4）运行鼓风机并将冷却段出来的热空气由燃气锅炉加热到550-650度，根据每个换热器模块上安装的测温传感器及每个换热器模块中分馏气体通道3.3的气体来判定加热段中的干燥段和分馏段；干燥段将粉体中的水分大部分去除，干燥段最上方的烟气出口2.1的温度控制在120度以下，控制的方法是加大或减小空气流量和调节出焦量的大小；分馏段中每个换热器模块中分馏出的气体的成份有所不同，从分馏气体通道3.3导出后对其分析后分别组合加以回收利用；

（5）从底层的换热气进口3.5进入新鲜的冷空气对换热器模块中的半焦进行换热冷却，空气温度自下往上升高，至冷却段最上面的换热器模块 出口处时空气温度已接近煤的干馏温度，进入燃气锅炉后稍加温后就可送入加热段；在冷却段的换热器模块中的半焦自上而下续步降温，在温度比较高的换热器模块中还可析出可燃气体，可接入分馏段的出口处加以利用；

（6）换热器模块中的热传感器到达设定温度后，即可打开出焦装置5中的叶片开关5.2，让煤下降流出炉膛，出焦装置处于关闭状态时叶片开关5.2挡住了半焦的移动，等待装焦车6就位后装焦车6内的焦车活动顶板7.1被顶出顶杆7.2快速顶到位后，出焦装置中的转动轴5.1由PLC控制伺服电机转动，使叶片开关5.2有序的打开，打开的过程中不能使上面的物料在移动中有脉动现象，到打开后半焦在活动顶板7.1落定后，活动顶板7.1根据设定的速度均速向下移动；顶出顶杆7.2为4根顶杆，顶杆由PLC控制，具有快进功能；以缩短装焦车替换时的时间；

出焦速度由往复顶焦装置控制，速度一般控制在每分钟10-100MM，出焦温度由空气流量、锅炉燃气温度、出焦速度及烟气出口2.1的温度来调节，出焦温度应控制在100度以下；鼓风机鼓入的空气对冷却段进行冷却；灼热的半焦由上而下得到冷却后经过出焦装置落入半焦车内再运出。

煤的半焦最佳的工艺为：在常压下干燥蒸馏冷却、隔离空气、加温冷却均匀、蒸馏气体能及时顺利的析出、减少蒸馏气体的含尘量、减少分馏气体的二次裂解、外加温方式、干法熄焦、余热利用最大化、减少或消除废水废气的产生。同时能对煤的规格要求低，能处理5MM以下粉煤能力的工艺。

工作原理：

整个炉膛采用浮动模块拼装式结构，加温、冷却的换热器模块结构基本相同，只要变换加温热气与熄焦热气的进出口就可分加温段和冷却段，在常压下干燥、干馏、熄焦，并在一个炉内完成，减少了工艺流程，成为一体化后便予实现自动化。加温、冷却由换热单元热交换，为外加温方式。

充分利用熄焦的热量，因为加温段下一换热器模块就是冷却段，里面的半焦的温度与上面加温段换热器模块内形成的半焦温度基本相同，因此从冷却段下方进入的冷空气经续步升温后到此处的空气出口温度已接近加温段的进气温度，进入燃气锅炉后稍加热就可进入加温段，最大化的利用了熄焦的热量，大大节省了燃气。干馏干燥在一个炉内，对干馏段加温的余热烟气直接进入干燥段加温，提高了余热的利用效率。

整个炉膛内的煤的运动由出焦装置来控制开与关，出焦量由活动顶板、顶出装置来控制，活动顶板均匀缓慢的向下运动，炉膛内的煤就均匀缓慢的下降，使煤在整个下降过程中无脉动现象，可大大减少煤在焦化过程中的煤尘，提高了油气质量。

整个炉膛用了换热器模块后，由于每个换热器模块中的换热单元上都有蒸汽、干馏气出口通道，在加热段中，由于自下而上的温度不同，分馏的气体成份也不同，用这种方式可对不同的气体分别利用，易析出的气体首先析出，排出炉外，避免了分馏气体的二次裂解，提高了气体的利用价值；在冷却段的干熄焦过程中还是有油气分离的，用这种方式可使在熄焦过程中产生的油气得到回收，提高了油气的质量和产量。

熄焦过程全在换热器模块内进行，每个换热器模块上都有单独的分馏气体出口，使半焦在干熄的过程中尽量将半焦中的水、气分离出来，使挥发物降低，降低了半焦中的挥发物后，消除了半焦自燃的隐患。

煤在600度下300分钟以后才无挥发物挥发。

换热器模块分A型和B型，A型换热器模块和B型换热器模块的换热单元排列的位置不同，上面A型换热器模块中二个换热单元4之间的煤或半焦移动到B型换热器模块中，移动到B型换热器模块中的煤或半焦被B型换热器模块中的换热单元上的分流锥分流，使上面二个换热单元之间的煤或半焦内外得到置换，使煤或半焦得到均匀的加热或冷却，提高了半焦的产量与质量。

二个换热单元之间的煤流入下一换热器模块中的煤，在换热单元下方存在一个煤的堆放安息角，相邻两个安息角上形成了一个倒三角型的空间，此空间与分馏气体通道组成分馏气体析出通道，由物料安息角产生的气体经过分馏气体通道从换热单元二面汇集至集气罩内，再由分馏气体出口导出。

整个炉膛是由多个独立的换热器模块组成，上下模块的密封外部是依靠上下二换热模块上的集气罩实行的，内部是依靠模块中的粉体来实行的；如果内部煤中有少量的空气，空气也将被蒸馏的气体所带出，炉内始终处于正压状态，因此在整个干馏过程中安全可得到保障。

从换热和气体分馏的效果看，换热单元上设一个换热气通道为好，即B换热器模块上设一个进气道，A换热器模块设一个出气道；这样可减低换热器模块的高度，在整个炉体中可增加A、B换热器模块的排列组合次数，使换热和分馏气体的效率进一步提高。本实施例采用的是换热单元上都有一进一出二个换热气通道，这样在炉体上可方便布置，换热单元4的一端分别连接上下A、B换热器模块进出气道；另一端可全部安装集气罩8上的分馏气体出口，有利于将分馏出口的分馏气体组合起来。

在最下面的新鲜空气进入口，由鼓风机将空气压入一大容器内，大容器与最下面的换热器模块中的每个换热器单元上的进气口连接，每个连接口之间安装有调节空气流量的调节阀，当那一个换热器模块上的进气口所对应的温度传感器上的温度过高或过低时就调节进气口的进气量；上面的从燃气锅炉出的热气到加温段的进口是同样结构和同样原理。

换热器模块的尺寸为3300*3000毫米，高度为660毫米；每个换热器模块安装了7个换热器单元，二个换热单元之间的距离也是煤的厚度为240mm，侧换热器模块单个的煤的容积为3.33立方米，煤按0.8T/立方算则为266T，半焦以0.5T/立方计算则为1.66T。进入加热段的燃气温度设定为650度，在整个炉中能达到使煤焦化的温度（480-600度）段是锅炉热气进口上方的五排换热器模块和下方冷却段的三排换热器模块共八个；8个加起来为8X0.66米=5.28米，如果设定煤在设定的温度下分馏焦化2小时，则下面出焦装置的出焦速度为半小时二个换热器模块中的焦，也就是每小时四个换热器模块中的焦，则每小时的产焦量为4*1.66=6.64T。

换热器模块A、B 的排列方式为：在B换热器模块中的换热单元上的分流锥对准上一层A换热器模块中的二个换热单元中间的基础上，将第2层B第3层A换热器模块向右平移240/5=48mm，将第6层B第7层A换热器模块向左平移48mm，以此顺序排列到出焦装置，出焦装置可与上面任一个B换热器模块连接。

炉中换热模块尺寸为3300*3000毫米，高度为660毫米，如果设定由20层换热模块的话则炉体受热部位为20X0.66=13.2米，炉子在加热后中间温高的换热模块可达600度，耐热钢由20-100度1000MM可伸长1.2MM，在600度时可伸长9MM，则换热模块在600度时长宽方向将伸长27-30MM；炉体总高方向由于上中下换热模块温度不同，设平均伸长为4.5MM/米，则高度方向伸长13.2X4.5=60MM；如此大的膨胀量如不采取措施的话足以对炉体造成损坏；本发明采用浮动式装配结构，换热模块之间无刚性连接，利用换热模块中的承重块上的定位块来定位；好比一般设备上的定位销的功能一样，但定位销的前后左右是死的，工件只能上下动作，如遇上上下工件变形量相差太大定位销则会损坏。本炉中的承重块3.6上的定位块3.8只对左右方向定位，定位点在承重块的中间；在换热模块中心的承重块3.7上的定位块3.8只对前后定位；这样在换热模块长宽方向的中心形成了十字定位；上下的换热模块不管膨胀多大、变形量相差多少，与定位中心无关，因为热膨胀是以中心向前后左右伸长的，中心位置是不变的，工件前后左右的方向上是不能移动的；十字定位对工件的冷热变形无影响，只是对换热模块的平面位置有约束。高度方向的热膨胀对炉子本身无影响，因为没有其它的约束力，热了就往上膨胀，冷了就向下收缩，上下换热模块之间的缝隙也始终不变。与炉子热胀有关的有集气罩，加温、冷却及分馏气体的管道；集气罩形状为U型，U型的一边加了密封条后用镙钉固定在上一块换热模块上，另一边固定在下一块上，在换热模块四周安装后对上下换热模块之间的缝隙进行对外的密封，成U型的集气罩加上采用上下用密封条密封的方式可消除热胀对集气罩带来的应力，使密封不失效；加温、冷却及分馏气体管道的连接方式已有现有技术。

本实施例所述的燃气锅炉为间接加热式燃气锅炉，从冷却段出口出来的热空气被燃气再加热后进入加温段，上面所述的烟气即为洁净空气，对炉子管道无腐蚀，因此上面所述的烟气出口温度可无规定。如果冷却段出来的热气作为燃气锅炉的预热空气与燃气燃烧后进入炉子的话，则对上面所述的烟气出口有要求，要求烟气出口温度在露点以上，因为过低的出口温度能使燃气中的硫燃烧后产生的二氧化硫产生露点，露点能使材料产生露点腐蚀，减少设备使用寿命。另一种方法是从冷却段出口的热空气直接进入上面认为的干燥段，直至最上面的气体出口，因为是清洁空气可不管出口气体温度。燃气锅炉的热烟气直接进入加温分馏段，从分馏段出口的气保持在400度左右，出口的400度热烟气再与新鲜空气热交换变成预热空气，加热后的预热空气进入燃气锅炉与燃气燃烧；这样既避开了锅炉烟气对设备的露点腐蚀又达到节能的目的。

实施例2：

参见图1-14，本发明涉及的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，与实施例1不同的是，所述向右偏移单元的第二层换热单元的分馏角4.4设置在第一层的两个换热单元的中间位置向右偏移1/7的煤厚距离，第二层换热单元的分馏角4.4设置在第二层的两个换热单元的中间位置向右偏移1/7的煤厚距离，第四层换热单元的分馏角4.4设置在第三层的两个换热单元的中间位置向左偏移1/7的煤厚距离；所述向左偏移单元的第二层换热单元的分馏角4.4设置在第一层的两个换热单元的中间位置向左偏移1/7的煤厚距离，第二层换热单元的分馏角4.4设置在第二层的两个换热单元的中间位置向左偏移1/7的煤厚距离，第四层换热单元的分馏角4.4设置在第三层的两个换热单元的中间位置向右偏移1/7的煤厚距离。

将一个煤厚距离视作12路，粉体1.1经过第一层时，第1路和第12路直接与换热单元4的两侧接触，经过第二层时，第8路和第9路直接与换热单元4的两侧接触，经过第三层时，第2路和第3路直接与换热单元4的两侧接触，经过第四层时，第6路和第7路直接与换热单元4的两侧接触，经过第五层时，第1路和第12路直接与换热单元4的两侧接触，经过第六层时，第4路和第5路直接与换热单元4的两侧接触，至此一个煤厚距离的12路粉体1.1均直接与换热单元4的两侧接触。

换热器模块A、B 的排列方式为：在B换热器模块中的换热单元上的分流锥对准上一层A换热器模块中的二个换热单元中间的基础上，将第2层B第3层A换热器模块向右平移240/7=34.3mm，将第6层B第7层A换热器模块向左平移34.3mm，以此顺序排列到出焦装置，出焦装置与承重模块9连接，承重模块9可与上面任一个A型换热器模块连接。

图11中可看出煤流1-12路都与换热单元有直接接触，1-12路煤流都可经过煤的自由安息角，每层煤流厚度为240/13=18.5mm，使换热单元呈不规则的蜂窝状的结构，具有好的换热和气体分馏效果。

对比例1：

参见图12，与实施例1不同的是，所述换热器装置3包括由上至下依次间隔布置的A型换热模块3.1和B型换热模块3.2，上下相邻两排的换热单元4交错布置，换热单元4的顶部处于上层的两个换热单元底部之间的中间位置。

将一个煤厚距离视作6路，其中第1、3、4、6路在图中可看出能与换热单元4直接接触，而第2路和第5路始终在中间位置，不能直接与换热单元4接触，因此换热与分馏效果一般。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：它包括布煤装置、换热器装置（3）、出焦装置（5）、装焦车（6）和往复顶焦装置（7）；

所述布煤装置包括往复布煤器煤斗（1）和布煤器底座（2），所述布煤器底座（2）设置在往复布煤器煤斗（1）的下方，所述往复布煤器煤斗（1）内设有粉体（1.1），所述布煤器底座（2）底部与换热器装置（3）连接；所述换热器装置（3）包括由上至下依次间隔布置的向右偏移单元和向左偏移单元，所述向右偏移单元和向左偏移单元均包括四层交错布置的换热模块，所述换热模块包括等距均匀布置的换热单元（4），所述向右偏移单元的第二层和第三层换热单元（4）设置在上层的两个换热单元（4）的中间位置向右偏移1/5-1/10的煤厚距离，第四层换热单元（4）设置在上层的两个换热单元（4）的中间位置向左偏移1/5-1/10的煤厚距离，所述向左偏移单元的第二层和第三层换热单元（4）设置在上层的两个换热单元（4）的中间位置向左偏移1/5-1/10的煤厚距离，第四层换热单元（4）设置在上层的两个换热单元（4）的中间位置向右偏移1/5-1/10的煤厚距离；最上层的换热模块顶部与布煤器底座（2）底部连接，最下层的换热模块底部与出焦装置（5）连接；所述出焦装置（5）下方设置可移动的装焦车（6），所述装焦车（6）下方设置往复顶焦装置（7），所述往复顶焦装置（7）包括顶出装置（7.2）和设置在顶出装置（7.2）上的活动顶板（7.1）。

2.根据权利要求1所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：所述换热单元（4）为顶部设有分流锥（4.3）的箱体，箱体内设有2块不锈钢耐热板，在箱体内形成三层通道，最上层和中部通道的尾端连通形成往复气流通道，最下层通道为分馏气体通道（3.3），所述上层的往复气流通道在换热单元（4）正面的一端设置换热气出口（3.4），下层的往复气流通道在换热单元（4）正面的一端设置换热气进口（3.5）。

3.根据权利要求2所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：所述换热器装置（3）四面设有集气罩（8），所述集气罩（8）内设有若干固定分隔板，所述固定分隔板设置在每个换热单元（4）的底部与集气罩（8）外壁之间，所述集气罩的外壁上设有若干个分馏气体出口（3.3.1），所述分馏气体出口（3.3.1）设置在固定分隔板下方。

4.根据权利要求2所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：所述换热单元（4）的往复气流通道内壁设有内换热片（4.1），外壁设有外换热片（4.2）。

5.根据权利要求2所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：所述布煤器底座（2）内设有与下方连接的换热模块的换热单元（4）位置相对应的烟气通道，烟气通道设有两层，上层设有烟气出口（2.1），下层设有烟气进口（2.2），所述烟气进口（2.2）与下方连接的换热模块（3.1）的换热单元（4）的换热气出口（3.4）连接，所述烟气出口（2.1）导出至鼓风机。

6.根据权利要求2所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：所述布煤器底座（2）上设有煤温传感器、温度传感器和粉体（1.1）的位置传感器，所述换热单元（4）上均设有煤温传感器和气体温度传感器。

7.根据权利要求1所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：它还包括承重模块（9），所述承重模块（9）设置在最下层的换热模块与出焦装置（5）之间，所述承重模块（9）的结构与换热模块相同，所述承重模块（9）的正面设置有若干承重梁（9.1）支撑。

8.根据权利要求1所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：所述换热模块上设置有承重块，承重块包括设置在换热单元（4）两边的边承重块（3.6）和设置在换热单元（4）中间位置的中承重块（3.7）。

9.根据权利要求8所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：所述承重块包括长条状的承重板，所述承重板的下方连接有若干间隔布置的支撑板，所述承重板的两端均设有一个支撑板，相邻两个支撑板之间的距离与换热单元的宽度相对应。

10.根据权利要求8所述的一种均匀高效传热的浮动蜂窝式半焦炉，其特征在于：所述中承重块（3.7）的支撑板的底部两侧均设有定位块（3.8），所述边承重块（3.6）上中间的支撑板的底部一端设有定位块，所连接的承重板的上部设有与其对应的定位块（3.8）。