CN115141637A - 一种焦炉系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种焦炉系统，焦炉系统包括焦炉、风门、烟气调节装置、第一空气调节装置及第二空气调节装置。风门设置在空气换热室与外界连通的位置，风门用于调节进入空气换热室的空气量，烟气调节装置设置在烟气换热室内，烟气调节装置用于调节烟气在烟气换热室的流通截面大小，第一空气调节装置设置在空气换热室内，第一空气调节装置用于调节空气在空气换热室内的流量分布；第二空气调节装置设置在燃烧室的空气道内，第二空气调节装置用于调节由空气换热室进入立火道的空气量的大小。本申请实施例的焦炉系统可以实现焦炉的均匀加热，提高焦炉的加热生产效率。

Description

一种焦炉系统

技术领域

本申请涉及炼焦装置及烟气处理技术领域，特别是涉及一种焦炉系统。

背景技术

炼焦技术中的换热立式热回收焦炉吸收借鉴常规焦炉与卧式热回收焦炉的优势与特点，将入炉煤产生的荒煤气全部燃烧提供热量，负压操作，具有炼焦过程清洁和资源节约的显著优势。炭化室内煤在高温干馏条件下会不断产生煤气直至成熟，煤气提供的热量可以满足煤的成焦能量需求，但是煤气在煤高温干馏的不同时期产生的气量及组分并不相同，由于荒煤气的供应并不稳定，因此会导致热回收焦炉的加热不均匀，影响焦炉的加热生产效率。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种焦炉系统，以实现焦炉的均匀加热，提高焦炉的加热生产效率。具体技术方案如下：

本申请的实施例提出了一种焦炉系统，包括：焦炉，所述焦炉包括炭化室、燃烧室及换热室，所述燃烧室内设置有立火道和空气道，所述炭化室上设置有煤气道，所述炭化室通过所述煤气道与所述立火道连通，所述换热室包括空气换热室和烟气换热室，所述空气换热室与外界连通，所述空气换热室通过所述空气道与所述立火道连通，所述烟气换热室与所述立火道连通；

风门，所述风门设置在所述空气换热室与外界连通的位置，所述风门用于调节进入空气换热室的空气量；

烟气调节装置，所述烟气调节装置设置在所述烟气换热室内，所述烟气调节装置用于调节烟气在所述烟气换热室的流通截面大小；

第一空气调节装置，所述第一空气调节装置设置在所述空气换热室内，所述第一空气调节装置用于调节空气在所述空气换热室内的流量分布；

第二空气调节装置，所述第二空气调节装置设置在所述空气道内，所述第二空气调节装置用于调节由所述空气换热室进入所述立火道的空气量的大小。

根据本申请实施例的焦炉系统，炼焦煤在炭化室内干馏得到焦炭及煤气，煤气通过煤气道进入燃烧室内的立火道，空气经风门进入空气换热室内预热，预热后的空气经空气道进入燃烧室内的立火道，这样，预热后的空气可以作为助燃气体促进立火道内的煤气燃烧，从而使立火道内产生热量并传递给炭化室，在此过程中，煤气燃烧会产生烟气，烟气可进入烟气换热室。

在上述过程中，调节风门的开口大小，可以调节进入空气换热室的空气量，立火道内的煤气处于不完全燃烧状态，通过控制通入的空气量控制立火道内燃烧温度，具体地，当使风门开口变小时，空气进气量减少，进而进入立火道内的空气量也减少，立火道内的煤气因空气量的减少燃烧程度会下降，该燃烧室对应的温度会下降；使风门开口变大时，空气进气量增加，进而进入立火道内的空气量也增加，立火道内的煤气因空气量的增加燃烧程度会增加，该燃烧室对应的温度会上升。通过此种方法，可以调节不同燃烧室的温度。

焦炉系统为负压操作，焦炉系统内部的空气、煤气及烟气在吸力的作用下维持流通的动力，通过调节烟气换热室内的烟气调节装置，可以改变烟气在烟气换热室内部流通的截面积，具体地，当调节烟气调节装置使烟气流通截面积减小时，烟气流通阻力增大，烟气流通侧产生的负压力减小，空气及煤气进入立火道的量相应减少，立火道内的燃烧程度下降，该燃烧室的温度会下降；当调节烟气调节装置使烟气流通截面积增大时，烟气流通阻力减小，烟气流通侧产生的负压力增大，空气及煤气进入立火道的量相应增加，立火道内的燃烧程度增加，该燃烧室的温度会上升。通过此种方法，可以调节不同燃烧室的温度。

空气在空气换热室内流通时，第一空气调节装置可以改变空气流量分布，具体地，调节第一空气调节装置使空气向空气换热室两侧区域流通的截面积增大时，空气在空气换热室两侧区域的分布量增加，空气在空气换热室中间区域的分布量减少，进而，由空气换热室两侧区域进入立火道的空气量增加，该区域立火道的燃烧程度增加，由空气换热室中间区域进入立火道的空气量减少，该区域立火道的燃烧程度下降；同样地，调节第一空气调节装置使空气向空气换热室两侧区域流通的截面积减小时，空气在空气换热室两侧区域的分布量减少，空气在空气换热室中间区域的分布量增加，进而，由空气换热室两侧区域进入立火道的空气量减少，该区域立火道的燃烧程度下降，由空气换热室中间区域进入立火道的空气量增加，该区域立火道的燃烧程度增加。通过此种调节方法，可以实现同一燃烧室内不同立火道之间的温度调节。

空气由空气换热室进入立火道会经过位于燃烧室的立火道隔墙中的空气道，设置在空气道的第二空气调节装置可以调节空气进入立火道的进气量，具体地，当调节第二空气调节装置使空气进气量增大时，立火道内的燃烧程度增大，立火道的温度上升，当调节第二空气调节装置使空气进气量减小时，立火道内的燃烧程度减小，立火道的温度下降。通过此种调节方法，可以实现同一燃烧室内不同立火道之间的温度调节。

本申请实施例的焦炉系统，可以实现焦炉的均匀加热，提高焦炉的加热生产效率。

另外，根据本申请实施例的焦炉系统，还可具有如下附加的技术特征：

在本申请的一些实施例中，沿所述焦炉高度方向，所述烟气换热室内自下而上依次设置有第一烟气换热层、第二烟气换热层以及第三烟气换热层，所述第一烟气换热层与所述第二烟气换热层之间的两侧及中间位置设置有烟气流通开口，所述烟气调节装置设置在所述第一烟气换热层两侧的烟气流通开口位置。

在本申请的一些实施例中，沿所述焦炉高度方向，所述空气换热室内自下而上依次设置有第一空气换热层、第二空气换热层及第三空气换热层，所述第二空气换热层与所述第三空气换热层之间的两侧及中间位置设置有空气流通开口，所述第一空气调节装置设置在所述第二空气换热层两侧的空气流通开口位置。

在本申请的一些实施例中，所述第二空气调节装置设置在所述空气道与所述立火道连通的位置。

在本申请的一些实施例中，所述烟气换热室与所述空气换热室相间设置。

在本申请的一些实施例中，所述焦炉还包括焦炉烟道，所述焦炉烟道与所述烟气换热室连通。

在本申请的一些实施例中，所述焦炉系统还包括余热回收系统，所述余热回收系统与所述焦炉烟道连通，所述余热回收系统用于收集所述焦炉烟道中的烟气的热量。

在本申请的一些实施例中，所述烟气调节装置为位置可调的砖结构，所述砖结构由耐火材料组成。

在本申请的一些实施例中，所述第一空气调节装置为位置可调的砖结构，所述砖结构由耐火材料组成。

在本申请的一些实施例中，所述第二空气调节装置以可拆卸的方式设置在所述空气道内，所述第二空气调节装置由耐火砖构成。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本申请实施例的空气换热室的结构示意图；

图2为本申请实施例的烟气换热室的结构示意图；

图3为本申请实施例的风门的结构示意图；

图4为本申请实施例的第二空气调节装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1、图2、图3及图4所示，本申请的实施例提出了一种焦炉系统，包括：焦炉、风门30、烟气调节装置40、第一空气调节装置50及第二空气调节装置60。焦炉包括炭化室、燃烧室及换热室，燃烧室内设置有立火道和空气道100，炭化室上设置有煤气道，炭化室通过煤气道与立火道连通，换热室包括空气换热室10和烟气换热室20，空气换热室10与外界连通，空气换热室10通过空气道100与立火道连通，烟气换热室20与立火道连通；风门30设置在空气换热室10与外界连通的位置，风门30用于调节进入空气换热室10的空气量；烟气调节装置40设置在烟气换热室20内，烟气调节装置40用于调节烟气在烟气换热室20的流通截面大小；第一空气调节装置50设置在空气换热室10内，第一空气调节装置50用于调节空气在空气换热室10内的流量分布；第二空气调节装置60设置在空气道100内，第二空气调节装置60用于调节由空气换热室10进入立火道的空气量的大小。

根据本申请实施例的焦炉系统，炼焦煤在炭化室内干馏得到焦炭及煤气，煤气通过煤气道进入燃烧室内的立火道，空气经风门30进入空气换热室10内预热，预热后的空气经空气道100进入燃烧室内的立火道，这样，预热后的空气可以作为助燃气体促进立火道内的煤气燃烧，从而使立火道内产生热量并传递给炭化室，在此过程中，煤气燃烧会产生烟气，烟气可进入烟气换热室20。

在上述过程中，调节风门30的开口大小，可以调节进入空气换热室的空气量，立火道内的煤气处于不完全燃烧状态，通过控制通入的空气量控制立火道内燃烧温度，具体地，当使风门30开口变小时，空气进气量减少，进而进入立火道内的空气量也减少，立火道内的煤气因空气量的减少燃烧程度会下降，该燃烧室对应的温度会下降；使风门30开口变大时，空气进气量增加，进而进入立火道内的空气量也增加，立火道内的煤气因空气量的增加燃烧程度会增加，该燃烧室对应的温度会上升。通过此种方法，可以调节不同燃烧室的温度。

焦炉系统为负压操作，焦炉系统内部的空气、煤气及烟气在吸力的作用下维持流通的动力，通过调节烟气换热室20内的烟气调节装置40，可以改变烟气在烟气换热室20内部流通的截面积，具体地，当调节烟气调节装置40使烟气流通截面积减小时，烟气流通阻力增大，烟气流通侧产生的负压力减小，空气及煤气进入立火道的量相应减少，立火道内的燃烧程度下降，该燃烧室的温度会下降；当调节烟气调节装置40使烟气流通截面积增大时，烟气流通阻力减小，烟气流通侧产生的负压力增大，空气及煤气进入立火道的量相应增加，立火道内的燃烧程度增加，该燃烧室的温度会上升。通过此种方法，可以调节不同燃烧室的温度。

空气在空气换热室10内流通时，第一空气调节装置50可以改变空气流量分布，具体地，调节第一空气调节装置50使空气向空气换热室10两侧区域流通的截面积增大时，空气在空气换热室10两侧区域的分布量增加，空气在空气换热室10中间区域的分布量减少，进而，由空气换热室10两侧区域进入立火道的空气量增加，该区域立火道的燃烧程度增加，由空气换热室10中间区域进入立火道的空气量减少，该区域立火道的燃烧程度下降；同样地，调节第一空气调节装置50使空气向空气换热室10两侧区域流通的截面积减小时，空气在空气换热室10两侧区域的分布量减少，空气在空气换热室10中间区域的分布量增加，进而，由空气换热室10两侧区域进入立火道的空气量减少，该区域立火道的燃烧程度下降，由空气换热室10中间区域进入立火道的空气量增加，该区域立火道的燃烧程度增加。通过此种调节方法，可以实现同一燃烧室内不同立火道之间的温度调节。

空气由空气换热室10进入立火道会经过位于燃烧室的立火道隔墙中的空气道100，设置在空气道100的第二空气调节装置60可以更换或者增减进而调节空气进入立火道的进气量，具体地，当调节第二空气调节装置60使空气进气量增大时，立火道内的燃烧程度增大，立火道的温度上升，当调节第二空气调节装置60使空气进气量减小时，立火道内的燃烧程度减小，立火道的温度下降。通过此种调节方法，可以实现同一燃烧室内不同立火道之间的温度调节。

本申请实施例的焦炉系统，可以实现焦炉的均匀加热，提高焦炉的加热生产效率。

如图2所示，在本申请的一些实施例中，沿焦炉高度方向，烟气换热室20内自下而上依次设置有第一烟气换热层210、第二烟气换热层220和第三烟气换热层230，第一烟气换热层210与第二烟气换热层220之间的两侧及中间位置设置有烟气流通开口211，烟气调节装置40设置在第一烟气换热层210两侧的烟气流通开口211位置。烟气由立火道流入烟气换热室20，在烟气换热室20内，烟气在第三烟气换热层230沉降灰尘后进入第二烟气换热层220，由第二烟气换热层220向第一烟气换热层210流动，在第一烟气换热层210及第二烟气换热层220流动形成蛇形流动气流，气流流通阻力受流动截面的影响较大，因此，在第一换热层210及第二换热层220的烟气流通开口211位置设置烟气调节装置40，可以使烟气调节装置40改变烟气流通截面的作用更有效，进而调节焦炉系统内部烟气、空气、煤气的每一级的负压流通。具体地，当调节烟气调节装置40使烟气在烟气流通开口211的流通截面积减小时，烟气流通阻力增大，烟气流通侧产生的负压力减小，空气及煤气进入立火道的量相应减少，立火道内的燃烧程度下降，该燃烧室的温度会下降；当调节烟气调节装置40使烟气在烟气流通开口211的流通截面积增大时，烟气流通阻力减小，烟气流通侧产生的负压力增大，空气及煤气进入立火道的量相应增加，立火道内的燃烧程度增加，该燃烧室的温度会上升。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，沿焦炉高度方向，空气换热室10内自下而上依次设置有第一空气换热层110、第二空气换热层120及第三空气换热层130，第二空气换热层120与第三空气换热层130之间的两侧及中间位置设置有空气流通开口111，第一空气调节装置50设置在第二空气换热层120两侧的空气流通开口111位置。在空气换热室10内，空气依次流经第一空气换热层110、第二空气换热层120及第三空气换热层130，空气由第三空气换热室130进入空气道100，然后进入立火道，空气在第一空气换热层110、第二空气换热层120及第三空气换热层130之间形成蛇形流动气流，气流流通阻力受流动截面的影响较大，因此，在第二换热层120及第三换热层130之间的空气流通开口111位置设置第一空气调节装置50，可以改变空气由第二空气换热层120进入第三空气换热层130的流通截面积，进而改变空气由第二空气换热层120进入第三空气换热层130的区域分布量。具体地，调节第一空气调节装置50使空气向空气换热室10两侧区域流通的截面积增大时，空气在空气换热室10两侧区域的分布量增加，空气在空气换热室10中间区域的分布量减少，进而，由空气换热室10两侧区域进入立火道的空气量增加，该区域立火道的燃烧程度增加，由空气换热室10中间区域进入立火道的空气量减少，该区域立火道的燃烧程度下降；同样地，调节第一空气调节装置50使空气向空气换热室10两侧区域流通的截面积减小时，空气在空气换热室10两侧区域的分布量减少，空气在空气换热室10中间区域的分布量增加，进而，由空气换热室10两侧区域进入立火道的空气量减少，该区域立火道的燃烧程度下降，由空气换热室10中间区域进入立火道的空气量增加，该区域立火道的燃烧程度增加。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，第二空气调节装置60设置在空气道100与立火道连通的位置。空气由空气换热室10经空气道100进入立火道，第二空气调节装置60可以改变空气流通的截面积，进而调节空气进入立火道的流量，第二空气调节装置设置在空气道100与立火道连通口的位置，可以使第二空气调节装置60的调控作用更加精准。

在本申请的一些实施例中，烟气换热室20与空气换热室10相间设置。外部空气进入空气换热室10内进行预热，预热后的空气进入燃烧室内起到助燃的作用，煤气在燃烧室内燃烧后产生烟气，烟气由燃烧室进入烟气换热室20，烟气换热室20与空气换热室10相间分布，这样，烟气换热室20内的烟气的热量可以较容易地传递至空气换热室10，从而对空气换热室10内的空气预热。

在本申请的一些实施例中，焦炉还包括焦炉烟道，焦炉烟道与烟气换热室20连通。煤气在立火道内燃烧后产生烟气，烟气先进入烟气换热室20，然后经过焦炉烟道，焦炉烟道连通焦炉外部的烟气处理系统，烟气流经烟气处理系统后排放。

在本申请的一些实施例中，焦炉系统还包括余热回收系统，所述余热回收系统与所述焦炉烟道连通，所述余热回收系统用于收集所述焦炉烟道中的烟气的热量。余热回收系统可以将焦炉烟道内的烟气的热量回收并进行利用，例如，余热回收系统内部可以设置余热锅炉，利用烟气的热量对余热锅炉进行加热并产生蒸汽，利用蒸汽可以进行发电，这样，可以使焦炉系统的能量利用率更高。

在本申请的一些实施例中，烟气调节装置40为位置可调的砖结构，砖结构由耐火材料组成。因焦炉内气体温度较高，烟气调节装置40选用的耐火材料需要能承受1200℃以上的高温气流，同时应具有优良的抗热震性能，烟气调节装置40应结构简单，质量轻便方便在日常生产中的调节操作。且在烟气换热室20内部，烟气调节装置40的位置可以根据需要随时调整，具体地，当移动砖墙向烟气换热室20中部移动时，烟气在烟气流通开口211的流通截面积减小，烟气流通阻力增大，烟气流通侧产生的负压力减小，空气及煤气进入立火道的量相应减少，立火道内的燃烧程度下降，该燃烧室的温度会下降；当移动砖墙向烟气换热室20两侧移动时，烟气在烟气流通开口211的流通截面积增大，烟气流通阻力减小，烟气流通侧产生的负压力增大，空气及煤气进入立火道的量相应增加，立火道内的燃烧程度增加，该燃烧室的温度会上升。

在本申请的一些实施例中，第一空气调节装置50为位置可调的砖结构，砖结构由耐火砖构成。该侧气流温度相对较低，第一空气调节装置50应结构简单，方便可调为主。在空气换热室10内部，第一空气调节装置50的位置可调，具体地，调节砖向空气换热室10两侧移动端时，空气向空气换热室10两侧区域流通的截面积增大，空气在空气换热室10两侧区域的分布量增加，空气在空气换热室10中间区域的分布量减少，进而，由空气换热室10两侧区域进入立火道的空气量增加，该区域立火道的燃烧程度增加，由空气换热室10中间区域进入立火道的空气量减少，该区域立火道的燃烧程度下降；同样地，调节砖向空气换热室10中部移动时，空气向空气换热室10两侧区域流通的截面积减小，空气在空气换热室10两侧区域的分布量减少，空气在空气换热室10中间区域的分布量增加，进而，由空气换热室10两侧区域进入立火道的空气量减少，该区域立火道的燃烧程度下降，由空气换热室10中间区域进入立火道的空气量增加，该区域立火道的燃烧程度增加。

在本申请的一些实施例中，第二空气调节装置60以可拆卸的方式设置在空气道100内，第二空气调节装置60由耐火砖构成。耐火砖具有优良的抗热震性能，耐火砖沿空气道100的空气流通截面横向并排分布，两两相邻的耐火砖之间留有间隔，空气由两两相邻的耐火砖之间的间隔进入立火道，这样，当立火道的温度较高时，可以通过增加与该立火道连通的空气道100内并排分布的耐火砖的数量或替换为宽度增厚的耐火砖，使两两相邻的耐火砖之间的间隔变小，空气的流通截面减小，进而进入该立火道的空气量减少，该立火道的燃烧程度相应减弱，温度下降；同样地，当立火道的温度较低时，可以通过减少与该立火道连通的空气道100内并排分布的耐火砖的数量或替换为宽度减薄的耐火砖，使两两相邻的耐火砖之间的间隔变大，空气的流通截面增大，进而进入该立火道的空气量增加，该立火道的温度上升。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种焦炉系统，其特征在于，包括：

焦炉，所述焦炉包括炭化室、燃烧室及换热室，所述燃烧室内设置有立火道和空气道，所述炭化室上设置有煤气道，所述炭化室通过所述煤气道与所述立火道连通，所述换热室包括空气换热室和烟气换热室，所述空气换热室与外界连通，所述空气换热室通过所述空气道与所述立火道连通，所述烟气换热室与所述立火道连通；

风门，所述风门设置在所述空气换热室与外界连通的位置，所述风门用于调节进入空气换热室的空气量；

烟气调节装置，所述烟气调节装置设置在所述烟气换热室内，所述烟气调节装置用于调节烟气在所述烟气换热室的流通截面大小；

第一空气调节装置，所述第一空气调节装置设置在所述空气换热室内，所述第一空气调节装置用于调节空气在所述空气换热室内的流量分布；

第二空气调节装置，所述第二空气调节装置设置在所述空气道内，所述第二空气调节装置用于调节由所述空气换热室进入所述立火道的空气量的大小。

2.根据权利要求1所述的焦炉系统，其特征在于，沿所述焦炉高度方向，所述烟气换热室内自下而上依次设置有第一烟气换热层、第二烟气换热层以及第三烟气换热层，所述第一烟气换热层与所述第二烟气换热层之间的两侧及中间位置设置有烟气流通开口，所述烟气调节装置设置在所述第一烟气换热层两侧的烟气流通开口位置。

3.根据权利要求1所述的焦炉系统，其特征在于，沿所述焦炉高度方向，所述空气换热室内自下而上依次设置有第一空气换热层、第二空气换热层及第三空气换热层，所述第二空气换热层与所述第三空气换热层之间的两侧及中间位置设置有空气流通开口，所述第一空气调节装置设置在所述第二空气换热层两侧的空气流通开口位置。

4.根据权利要求1所述的焦炉系统，其特征在于，所述第二空气调节装置设置在所述空气道与所述立火道连通的位置。

5.根据权利要求1所述的焦炉系统，其特征在于，所述烟气换热室与所述空气换热室相间设置。

6.根据权利要求1所述的焦炉系统，其特征在于，所述焦炉还包括焦炉烟道，所述焦炉烟道与所述烟气换热室连通。

7.根据权利要求6所述的焦炉系统，其特征在于，所述焦炉系统还包括余热回收系统，所述余热回收系统与所述焦炉烟道连通，所述余热回收系统用于收集所述焦炉烟道中的烟气的热量。

8.根据权利要求1所述的焦炉系统，其特征在于，所述烟气调节装置为位置可调的砖结构，所述砖结构由耐火材料组成。

9.根据权利要求1所述的焦炉系统，其特征在于，所述第一空气调节装置为位置可调的砖结构，所述砖结构由耐火材料组成。

10.根据权利要求1所述的焦炉系统，其特征在于，所述第二空气调节装置以可拆卸的方式设置在所述空气道内，所述第二空气调节装置由耐火砖构成。

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