CN111547700B - 一种炭素煅烧炉火道结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炭素煅烧炉火道结构，包括由2个侧墙、前墙、后墙、顶板、底板围成的火道腔；火道腔内设有多层自上而下均匀间隔分布的水平隔板，水平隔板交错设置形成S形火道，每层火道内设有至少1层水平的导流砖，在最上层火道的前墙上开有烟气入孔；在火道腔外设有混燃室，混燃室的顶部设有燃料入口，底部设有空气进口，一侧侧壁设有烟气出口，所述烟气出口与最上层火道前墙上开有的烟气入孔连接。本发明能有效混合煅烧燃料和助燃空气、均匀火道内气流，使温度分布均衡的炭素煅烧炉火道结构，减少因温度不均匀对耐火材料的局部烧损影响，从而提高的煅后石油焦质量，延长煅烧炉体使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及炭素煅烧炉，具体涉及一种炭素煅烧炉火道结构。
背景技术
炭素煅烧炉是一种炭素生产用冶金炉，为石油焦、无烟煤等炭质材料煅烧的主要设备。炭质材料在煅烧炉内进行煅烧，其燃料为炭质材料本身所含可燃挥发分或外加燃料。
煅烧工序在铝用阳极、阴极、电极等行业均为重要的原料热处理工序，被煅烧的炭质材料提强度提升、密度加大、理化指标符合后续工序要求。
煅烧炉主要由料罐、火道、保温墙等结构组成。挥发分或外加燃料在火道内燃烧，被煅烧材料在料罐内隔绝空气进行加热。煅烧炉结构较为复杂，存在火道内温度分布不均匀、耐火材料局部烧损过大、燃料与助燃空气混合不充分燃烧效率差等问题。
论文“不外加燃料八层火道罐式煅烧炉设计与实践”主要侧重的对炉罐结构调整，采用顺流直罐炉型保证挥发分能够顺利排出并与空气充分混合，从而实现不外加燃料，另一方面是对石油焦下料方式的调整，对火道结构调整未涉及。
专利CN 203231639 U罐式煅烧炉火道结构，改变了传统的直上直下的料罐结构，同时也改变了所有火道宽度一致的结构。随着罐式炉单罐产能增加，料罐尺寸增大，料罐上窄下宽结构，挥发份的质量流量增加，前几层火道的截面积相应增加，这样烟气流量虽然增大，但是流通面积也增大，因此流速能得到控制，所以罐内的物料单位时间内获得的能量越大，挥发份逸出速度及时，大大降低了结焦和放炮的可能性，提高了生产稳定性。该方法对炉体结构影响较大。
专利CN 204787824 U一种燃烧炉火道，在煅烧炉火道内砌筑方孔砖，使煅烧炉火道墙形成双重火道，以对原有火道进行保护作用，从而达到延长煅烧炉使用寿命。该方法使燃烧炉火道的宽度和高度减少，对挥发分的充分燃烧有一定影响。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种能有效混合煅烧燃料和助燃空气、均匀火道内气流，使温度分布均衡的炭素煅烧炉火道结构。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种炭素煅烧炉火道结构，其特征在于，所述火道结构包括火道腔，所述火道腔为由2个侧墙、前墙、后墙、顶板、底板围成的空腔；所述空腔内设有多层自上而下均匀间隔分布的水平隔板，水平隔板交错设置形成S形火道，每层火道内设有至少1层水平的导流砖，在最上层火道的前墙上开有烟气入孔；在所述火道腔外设有混燃室，所述混燃室的顶部设有燃料入口，底部设有空气进口，一侧侧壁设有烟气出口，所述烟气出口与最上层火道前墙上开有的烟气入孔连接。
进一步地，所述导流砖包括截面为类椭圆形的砖体，所述砖体的一侧设有与火道腔的一侧侧墙上设有的凹槽适配的第一连接板，所述第一连接板可滑动安装在火道腔一侧侧墙上的凹槽内；所述砖体的另一侧连接有第二连接板，所述第二连接板的上端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的凹槽适配的截面为弧形的凸起，所述第二连接板的下端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的截面为弧形的凸起适配的凹槽，所述第二连接板上端设有的凸起卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凹槽内，所述第二连接板下端设有的凹槽卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凸起上；或者所述第二连接板的上端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的截面为弧形的凸起适配的凹槽，所述第二连接板的下端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的凹槽适配的截面为弧形的凸起，所述第二连接板下端设有的凸起卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凹槽内，所述第二连接板上端设有的凹槽卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凸起上。
进一步地，所述第一连接板、第二连接板均为长方体。
进一步地，每层火道内设有2层水平的导流砖，所述2层水平的导流砖间隔交错分布，每层火道内的上层导流砖位于该层火道的2/3高度处，每层火道内的下层导流砖位于该层火道的1/3高度处。
进一步地，每层火道内的导流砖为4到8块。
进一步地，所述水平隔板为7层，7层水平隔板将火道腔内分隔成8层火道。
进一步地，奇数层的火道内的导流砖分布方式相同，偶数层的火道内的导流砖分布方式相同。
进一步地，在最下层火道的前墙上开有排烟口。
进一步地，所述混燃室的内腔为内径从烟气出口处向空气进口处方向逐渐放大呈喇叭状的腔体。
进一步地，所述燃料入口的位置靠近烟气出口，所述燃料入口呈竖直方向，所述空气进口的位置远离烟气出口。
本发明的有益技术效果，本发明提供了一种炭素煅烧炉火道结构，利用气体伯努利原理，能有效混合煅烧燃料和助燃空气、均匀火道内气流，使温度分布均衡的炭素煅烧炉火道结构，减少因温度不均匀对耐火材料的局部烧损影响，从而提高的煅后石油焦质量，延长煅烧炉体使用寿命5％。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的导流砖的主视图；
图4为本发明的导流砖的侧视图；
图5为本发明的导流砖的俯视图；
图6为本发明的导流砖的安装主视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1-2所示，一种炭素煅烧炉火道结构，包括火道腔，火道腔为由2个侧墙1、1’，前墙2，后墙3，顶板4，底板5围成的空腔；2个侧墙、前墙、后墙、顶板、底板均为砖制结构；
空腔内设有多层自上而下均匀间隔分布的水平隔板6，相邻水平隔板交错设置形成S形火道19，优选水平隔板为7层，7层水平隔板将火道腔内分隔成8层火道，相邻两层火道首尾联通；
每层火道内设有至少1层水平的导流砖7，奇数层的火道内的导流砖分布方式相同，偶数层的火道内的导流砖分布方式相同；优选，每层火道内设有2层水平的导流砖，每层火道内的导流砖为4到8块，2层水平的导流砖间隔交错分布，每层火道内的上层导流砖位于该层火道的2/3高度处，每层火道内的下层导流砖位于该层火道的1/3高度处，其中，从下面往上数第1、3、5、7层布置方式相同，第2、4、6、8层布置方式相同；
如图3-6所示，导流砖7包括截面为类椭圆形的砖体8，降低烟气阻力并引导烟气扩散均匀，砖体的一侧设有与火道腔的一侧侧墙1上设有的凹槽适配的第一连接板9，第一连接板为长方体，第一连接板9可滑动安装在火道腔一侧侧墙1上的凹槽内，即该侧墙1的凹槽内留有膨胀缝，当炉体升温后导流砖膨胀时，定向膨胀至凹槽预留的膨胀缝内；砖体8的另一侧连接有第二连接板10，第二连接板为长方体，第二连接板可以为两种结构，第一种结构为：第二连接板10的上端设有与火道腔的另一侧侧墙1’上设有的凹槽适配的截面为弧形的凸起20，第二连接板10的下端设有与火道腔的另一侧侧墙1’上设有的截面为弧形的凸起适配的凹槽21，第二连接板上端设有的凸起20卡装在火道腔的另一侧侧墙1’上的凹槽内，第二连接板下端设有的凹槽21卡装在火道腔的另一侧侧墙1’上的凸起上；第二种结构为：第二连接板的上端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的截面为弧形的凸起适配的凹槽，第二连接板的下端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的凹槽适配的截面为弧形的凸起，第二连接板下端设有的凸起卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凹槽内，第二连接板上端设有的凹槽卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凸起上。第二连接板上设有的凹槽和凸起，作用是当炉体升温后导流砖膨胀时限制此端膨胀移动，以保证侧墙稳定。
在最上层火道17的前墙上开有烟气入孔11，在最下层火道18的前墙上开有排烟口12；在火道腔外设有混燃室13，混燃室的顶部设有燃料入口14，用于连接燃料管道，底部设有空气进口15，一侧侧壁设有烟气出口16，烟气出口16与最上层火道前墙上开有的烟气入孔11连接，混燃室的内腔为内径从烟气出口处向空气进口处方向逐渐放大呈喇叭状的腔体，混燃室的作用是保证燃料入口负压，避免回火，同时使燃料和助燃空气充分混合燃烧，燃烧的火焰经过前墙的烟气入孔进入火道内分布均匀。其中，燃料入口14的位置靠近烟气出口16，燃料入口呈竖直方向，燃料流向为自上向下垂直进入混燃室，中线位置与混燃室及火道中线重合，此处为混然室截面最小位置，助燃空气和燃料混合气流流速最快，压力最小，形成明显吸引作用，保证入口内燃料流速较高避免结焦挂灰；空气进口15的位置远离烟气出口16，空气进口开孔位置混燃室底部一侧，空气流向为水平方向，由外向内流入混燃室，使空气进入混燃室后形成螺旋状气流，加强燃料和助燃空气的混合作用；由于火道截面远大于烟气出口截面，混合烟气由烟气出口16以及烟气入孔11进入火道17后流速减慢，将向火道外围扩散；烟气流过导流砖7时，因其上下表面流速存在差异而形成压力差，将会使烟气向压力低的一侧流动，最终使烟气在火道内均匀分布。
如图2或图6所示，在使用时，将两个本发明的火道结构相对放置，两个火道结构之间的顶部和底部分别铺设顶板和底板，两个火道结构以及顶板和底板之间形成空腔，将物料22放置在该空腔内。
下面结合实例对本发明的方法做进一步说明。
实施例
某预焙阳极厂，煅烧炉为8层火道，最上层火道外设混燃室13，混燃室截面由火道前墙的烟气入孔向外逐渐放大，一侧侧壁设有烟气出口16，烟气出口16与最上层火道前墙上开有的烟气入孔11连接，截面较小处(即靠近烟气出口)上方设燃料入口14，混燃室13的作用是保证燃料引入孔负压，避面回火。混燃室13底部设有空气进口16，用于预热空气进入，由调压插板控制。在负压作用下预热空气切向进入混燃室13与燃料充分混合燃烧，燃烧的火焰经过烟气入孔，加速进入火道内，随着火道内空间迅速放大，高温烟气均匀分布。同时在火道内设置的导流砖7的作用下，火道内烟气被均匀引导至火道的各层高度。高温烟气在流经8层火道后经与排烟口连接的集合烟道排出。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种炭素煅烧炉火道结构，其特征在于，所述火道结构包括火道腔，所述火道腔为由2个侧墙、前墙、后墙、顶板、底板围成的空腔；所述空腔内设有多层自上而下均匀间隔分布的水平隔板，水平隔板交错设置形成S 形火道，每层火道内设有至少1层水平的导流砖，在最上层火道的前墙上开有烟气入孔；在所述火道腔外设有混燃室，所述混燃室的顶部设有燃料入口，底部设有空气进口，一侧侧壁设有烟气出口，所述烟气出口与最上层火道前墙上开有的烟气入孔连接；
所述水平隔板为7层，7层水平隔板将火道腔内分隔成8层火道；
所述混燃室的内腔为内径从烟气出口处向空气进口处方向逐渐放大呈喇叭状的腔体；
所述燃料入口的位置靠近烟气出口，所述燃料入口呈竖直方向，所述空气进口的位置远离烟气出口。
2.根据权利要求1所述的火道结构，其特征在于，所述导流砖包括截面为类椭圆形的砖体，所述砖体的一侧设有与火道腔的一侧侧墙上设有的凹槽适配的第一连接板，所述第一连接板可滑动安装在火道腔一侧侧墙上的凹槽内；所述砖体的另一侧连接有第二连接板，所述第二连接板的上端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的凹槽适配的截面为弧形的凸起，所述第二连接板的下端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的截面为弧形的凸起适配的凹槽，所述第二连接板上端设有的凸起卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凹槽内，所述第二连接板下端设有的凹槽卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凸起上；或者所述第二连接板的上端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的截面为弧形的凸起适配的凹槽，所述第二连接板的下端设有与火道腔的另一侧侧墙上设有的凹槽适配的截面为弧形的凸起，所述第二连接板下端设有的凸起卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凹槽内，所述第二连接板上端设有的凹槽卡装在火道腔的另一侧侧墙上的凸起上。
3.根据权利要求2所述的火道结构，其特征在于，所述第一连接板、第二连接板均为长方体。
4.根据权利要求1所述的火道结构，其特征在于，每层火道内设有2层水平的导流砖，所述2层水平的导流砖间隔交错分布，每层火道内的上层导流砖位于该层火道的2/3高度处，每层火道内的下层导流砖位于该层火道的1/3高度处。
5.根据权利要求1所述的火道结构，其特征在于，每层火道内的导流砖为4到8块。
6.根据权利要求1所述的火道结构，其特征在于，奇数层的火道内的导流砖分布方式相同，偶数层的火道内的导流砖分布方式相同。
7.根据权利要求1所述的火道结构，其特征在于，在最下层火道的前墙上开有排烟口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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