CN212293414U - 用于调节炭化室压力的焦炉上升管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于调节炭化室压力的焦炉上升管，包括两端分别与炭化室和集气管连接的上升管本体，上升管本体的周壁上设置有进气结构，进气结构用于朝远离上升管本体与炭化室连接的一端的方向，向上升管本体内输送气体，以能够在上升管本体内，位于上升管本体与炭化室连接的一端处产生负压。本实用新型提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管能够对炭化室内的压力进行控制，从而降低炭化室内污染物的逸散，并能够提高对大容积炭化室的压力控制效果，从而更加有效的降低大容积的炭化室内污染物的逸散。

Description

用于调节炭化室压力的焦炉上升管

技术领域

本实用新型涉及焦化工业设备技术领域，具体地，涉及一种用于调节炭化室压力的焦炉上升管。

背景技术

焦化工业是高污染、高排放和高耗能的基础工业。焦炉是焦化企业的核心热工设备，在炼焦过程中，炭化室内产生的焦油蒸汽通常会通过分别与炭化室和集气管连接的上升管，进入到集气管中被收集。但是，在装煤过程中，炭化室内会产生例如含有焦油类物质的煤气和粉尘等污染物，在炼焦过程中，炭化室内会产生例如荒煤气等污染物，而这些污染物如果压力过大，就会从炭化室与上升管的连接处和炭化室的炉门密封处外逸至大气中，另外炭化室压力过大易引起炭化室和燃烧之间发生串漏，上述情况不仅会造成能源的浪费，还会对环境造成污染，对人体健康造成损害。因此，如何防止这些污染物的逸散，就成为炼焦工业中亟待解决的问题。

现有的焦炉炭化室压力调节技术通常会通过煤气鼓风机的抽吸作用，在集气管内产生350Pa左右的负压，并在上升管与集气管连接的桥管处喷射高压氨水，借助氨水的蒸发和荒煤气中部分成分的冷凝，使进入上升管的荒煤气温度降低体积收缩，以能够在上升管与炭化室连接的一端产生大于或等于400Pa的负压，从而能够将炭化室内的污染物抽吸至上升管和集气管中，避免炭化室内污染物的压力过大，进而避免污染物的逸散。

由于装煤、出焦和熄焦等生产操作期间是污染物逸散的主要时段，因此，通过增加炭化室的容积以减少操作次数和频率的方案是焦化工业设计的必然选择。但是，随着炭化室容积的增加，炼焦过程中，荒煤气的发生量也大幅增加，而大量的高温荒煤气还会使炭化室内部压力大幅增加，从而导致高压氨水喷射以及煤气鼓风机对炭化室内压力的控制效果减弱无法到达环保要求，甚至无法对炭化室内压力的进行控制，进而导致装煤以及炼焦过程中污染物逸散。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其能够对炭化室内的压力进行控制，从而降低炭化室内污染物的逸散，并能够提高对大容积炭化室的压力控制效果，从而更加有效的降低大容积的炭化室内污染物的逸散。

为实现本实用新型的目的而提供一种用于调节炭化室压力的焦炉上升管，包括两端分别与炭化室和集气管连接的上升管本体，所述上升管本体的周壁上设置有进气结构，所述进气结构用于朝远离所述上升管本体与所述炭化室连接的一端的方向，向所述上升管本体内输送气体，以能够在所述上升管本体内，位于所述上升管本体与所述炭化室连接的一端处产生负压。

优选的，所述进气结构包括进气口和进气通道，其中，所述进气口开设在所述上升管本体的周壁上，其一端与用于提供所述气体的气体源连通；

所述进气通道设置在所述上升管本体的周壁中，其一端与所述进气口的另一端连通，另一端与所述上升管本体内部连通，且所述进气通道的轴线相对于所述上升管本体的径向平面，朝远离所述上升管本体与所述炭化室连接的一端倾斜，并与所述上升管本体的径向平面之间具有第一预设夹角。

优选的，所述第一预设夹角为15°-75°。

优选的，所述进气通道的轴线相对于所述上升管本体的一个指定轴向平面，朝靠近所述上升管本体的内周壁的方向倾斜，且所述进气通道的轴线与所述指定轴向平面之间具有第二预设夹角；

所述指定轴向平面为与所述进气通道的轴线位于所述上升管本体的周壁上的外端相交的轴向平面。

优选的，所述第二预设夹角为15°-75°。

优选的，所述进气结构包括多个，多个所述进气结构沿所述上升管本体的周向间隔分布在所述上升管本体的周壁上。

优选的，所述焦炉上升管包括多组进气结构组，每组所述进气结构组均包括多个所述进气结构，多组所述进气结构组沿所述上升管本体的延伸方向间隔分布在所述上升管本体的周壁上。

优选的，所述进气通道中设置有进气喷嘴，所述进气喷嘴用于对经过所述进气通道的所述气体进行增压，且所述进气喷嘴可拆卸的设置在所述进气通道中，以能够更换不同流量的所述进气喷嘴。

优选的，所述气体为可燃气体。

优选的，所述可燃气体包括焦炉煤气、高炉煤气、氢气和氨气中的任意一种或多种。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，借助设置在上升管本体周壁上的进气结构，朝远离上升管本体与炭化室连接的一端的方向，向上升管本体内输送气体，以能够在上升管本体内，位于上升管本体与炭化室连接的一端处产生负压，从而能够将装煤过程中，炭化室内产生的例如含有焦油类物质的煤气和粉尘等污染物，和炼焦过程中，炭化室内产生的例如荒煤气等污染物抽吸至上升管本体内，以降低炭化室内污染物的压力，进而能够对炭化室内的压力进行控制，降低炭化室内污染物的逸散。并且，由于进气结构是直接设置在上升管本体上的，这与通过煤气鼓风机，在集气管内产生负压，以及通过在上升管与集气管连接的桥管处喷射高压氨水在上升管中产生负压的方式相比，能够更加直接的在上升管本体内产生负压，并且能够在更加靠近炭化室的位置产生负压，因此，本实用新型提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管能够提高对大容积炭化室的压力控制效果，从而更加有效的降低大容积的炭化室内污染物的逸散。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管的主视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管的上升管本体中桥管部的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管的上升管本体中主管部的俯视结构示意图；

附图标记说明：

1-上升管本体；11-壳体；12-耐火内衬；2-进气结构；21-进气口；22-进气通道。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管进行详细描述。

如图1-图3所示，本实施例提供一种用于调节炭化室压力的焦炉上升管，包括两端分别与炭化室和集气管连接的上升管本体1，上升管本体1的周壁上设置有进气结构2，进气结构2用于朝远离上升管本体1与炭化室连接的一端的方向，向上升管本体1内输送气体，以能够在上升管本体1内，位于上升管本体1与炭化室连接的一端处产生负压。

本实施例提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，借助设置在上升管本体1周壁上的进气结构2，朝远离上升管本体1与炭化室连接的一端的方向，向上升管本体1内输送气体，以能够在上升管本体1内，位于上升管本体1与炭化室连接的一端处产生负压，从而能够将装煤过程中，炭化室内产生的例如含有焦油类物质的煤气和粉尘等污染物，和炼焦过程中，炭化室内产生的例如荒煤气等污染物抽吸至上升管本体1内，以降低炭化室内污染物的压力，进而能够对炭化室内的压力进行控制，降低炭化室内污染物的逸散。并且，由于进气结构2是直接设置在上升管本体1上的，这与通过煤气鼓风机，在集气管内产生负压，以及通过在上升管与集气管连接的桥管处喷射高压氨水在上升管中产生负压的方式相比，能够更加直接的在上升管本体1内产生负压，并且能够在更加靠近炭化室的位置产生负压，因此，本实施例提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管能够提高对大容积炭化室的压力控制效果，从而更加有效的降低大容积的炭化室内污染物的逸散。

在本实施例中，在通过进气结构2向上升管本体1内输送气体，以在上升管本体1内，位于上升管本体1与炭化室连接的一端处产生负压，将炭化室内的污染物抽吸导流至上升管本体1内时，也可以同时通过煤气鼓风机在集气管内产生负压，并可以同时在上升管与集气管连接的桥管处喷射高压氨水在上升管中产生负压，从而能够进一步对炭化室内的压力进行控制，进一步降低炭化室内污染物的逸散，并能够进一步提高对大容积炭化室的压力控制效果，从而更加有效的降低大容积的炭化室内污染物的逸散。

在本实施例中，进气结构2包括进气口21和进气通道22，其中，进气口21开设在上升管本体1的周壁上，其一端与用于提供气体的气体源连通；进气通道22设置在上升管本体1的周壁中，其一端与进气口21的另一端连通，另一端与上升管本体1内部连通，且进气通道22的轴线相对于上升管本体1的径向平面，朝远离上升管本体1与炭化室连接的一端倾斜，并与上升管本体1的径向平面之间具有第一预设夹角(如图1中夹角α所示)。

气体源提供的气体首先经过进气口21进入进气通道22中，再经过进气通道22后进入上升管本体1内，通过将进气通道22的轴线相对于上升管本体1的径向平面，朝远离上升管本体1与炭化室连接的一端倾斜，以使气体在经过进气通道22进入上升管本体1后，能够朝远离上升管本体1与炭化室连接的一端流动，从而能够带动上升管本体1内，位于相对于进气通道22的出气口靠近上升管本体1与炭化室连接的一端的气体向上流动，进而能够使上升管本体1内，位于上升管本体1与炭化室连接的一端处产生负压。

可选的，第一预设夹角为15°-75°。

具体的，如图1-图3所示，在本实施例中，上升管本体1包括壳体11和覆盖在壳体11的内壁上的耐火内衬12，其中，壳体11上开设有贯穿其厚度的进气口21，耐火内衬12中开设有贯穿其厚度的进气通道22，耐火内衬12用于使上升管本体1能够在炭化室的高温下工作。但是，在实际应用中，上升管本体1的形式并不以此为限。

可选的，耐火内衬12可以采用例如耐火砖等定型耐火材料铺设在壳体11的内壁上形成，也可以采用非定型耐火材料浇注在壳体11的内壁上形成。

在本实施例中，进气通道22的轴线相对于上升管本体1的一个指定轴向平面，朝靠近上升管本体1的内周壁的方向倾斜，且进气通道22的轴线与指定轴向平面之间具有第二预设夹角(如图3中夹角β所示)；指定轴向平面为与进气通道22的轴线位于上升管本体1的周壁上的外端相交的轴向平面。

通过将进气通道22的轴线相对于与该进气通道22的轴线位于上升管本体1的周壁上的外端相交的轴向平面，朝靠近上升管本体1的内周壁的方向倾斜，以使气体在经过进气通道22进入上升管本体1后，能够朝靠近上升管本体1的内周壁流动，从而能够使气体在上升的过程中，呈螺旋状的旋转上升。

这样的设计是由于当炭化室内的污染物被抽吸导流至上升管本体1内时，污染物中会夹杂有细小的煤粉颗粒，这些细小的煤粉颗粒会随上升管本体1内的气体的上升进入与上升管本体1连接的集气管中，并与冷凝的焦油一同沉降在集气管中，这就给后续对焦油的进一步深加工带来固体颗粒物分离的负担，并且，这些细小的煤粉颗粒在随气体流经上升管本体1内的过程中，还会吸附在上升管本体1的内周壁上，容易导致上升管本体1的堵塞，另外，结焦的中前期在上升管本体1内冷凝的部分焦油，以及结焦的末期大量烃类气体在高温下裂解生成的石墨，都容易吸附在上升管本体1的内周壁上，导致上升管本体1的堵塞。

而通过使气体在经过进气通道22进入上升管本体1后，能够朝靠近上升管本体1的周壁的方向流动，并呈螺旋状的旋转上升，一方面是通过旋转上升的气体，以能够提高带动上升管本体1内，位于相对于进气通道22的出气口靠近上升管本体1与炭化室连接的一端的气体向上流动的能力，从而能够使上升管本体1内，位于上升管本体1与炭化室连接的一端处更容易产生的负压，进而能够更有效的对炭化室内的压力进行控制，进一步降低炭化室内污染物的逸散。另一方面是为了借助气体呈螺旋状旋转上升产生的离心力，将进入上升管本体1内的细小的煤粉颗粒甩至上升管本体1的内壁上，以使细小的煤粉颗粒能够在自身重力作用下，回落至炭化室内，从而减少进入集气管中的细小的煤粉颗粒的数量，进而减小后续对焦油的进一步深加工的负担。再一方面还能够借助流动至上升管本体1的内周壁上气体，对上升管本体1的内周壁进行吹扫，以将吸附在上升管本体1的内壁上的物质吹扫冲刷下来，这些被吹扫冲刷下来的物质也会回落至炭化室内，从而避免上升管本体1的堵塞。

可选的，第二预设夹角为15°-75°。

在本实施例中，进气结构2包括多个，多个进气结构2沿上升管本体1的周向间隔分布在上升管本体1的周壁上。借助在上升管本体1的周向上间隔设置多个进气结构2，以能够使气体从上升管本体1的周向上的多处进入上升管本体1内，从而能够更有效的对炭化室内的压力进行控制，进一步降低炭化室内污染物的逸散。

具体的，当每个进气结构2均能够使气体在进入上升管本体1后，朝远离上升管本体1与炭化室连接的一端流动时，就能够带动上升管本体1内周向上，位于相对于进气通道22的出气口靠近上升管本体1与炭化室连接的一端的更多的气体向上流动，从而能够使上升管本体1内，位于上升管本体1与炭化室连接的一端处产生更大的负压，进而能够更有效的对炭化室内的压力进行控制，进一步降低炭化室内污染物的逸散。另外，当每个进气结构2还均能够使气体在进入上升管本体1后，朝靠近上升管本体1的内周壁流动时，就能够使气体在上升管本体1内形成的螺旋状在周向上更加稳定，一方面能够更有效的对炭化室内的压力进行控制，进一步降低炭化室内污染物的逸散，另一方面是能够使呈螺旋状旋转上升的气体所产生的离心力更加稳定，从而能够提高将进入上升管本体1内的细小的煤粉颗粒甩至上升管本体1的内壁上的效果，进一步减小后续对焦油的进一步深加工的负担，再一方面是能够提高对吸附在上升管本体1的内壁上的物质的吹扫效果，进一步避免上升管本体1的堵塞。

优选的，多个进气结构2沿上升管本体1的周向均匀间隔分布在上升管本体1的周壁上，以提高上升管本体1内周向上气体流动的均匀性。

可选的，进气结构2的数量大于或等于3个。优选的，进气结构2的数量为4个、6个或8个。

在本实施例中，焦炉上升管包括多组进气结构组，每组进气结构组均包括多个进气结构2，多组进气结构组沿上升管本体1的延伸方向间隔分布在上升管本体1的周壁上。

具体的，如图1所示，在本实施例中，在上升管本体1的延伸方向上，上升管本体1包括主管部和桥管部，其中，主管部竖直的与炭化室连接，桥管部的两端分别与主管部和集气管连接，且桥管部水平设置，使得上升管本体1在桥管部与主管部的连接处呈弯折状，通过在主管部和桥管部上均设置包括多个进气结构2的进气结构组，以使进入主管部中的污染物能够被气体顺利的抽吸至桥管部中，避免污染物滞留在主管部中，造成主管部中压力升高，从而提高焦炉上升管工作的稳定性。并且，由于主管部的长度较长，通过在主管部的轴向上设置多组进气结构组，能够使进入主管部中的污染物在主管部中顺畅流动，也能够避免主管部中压力升高，从而提高焦炉上升管工作的稳定性。但是，在实际应用中，上升管本体1的形式并不以此为限。

在本实施例中，进气通道22中设置有进气喷嘴，进气喷嘴用于对经过进气通道22的气体进行增压，且进气喷嘴可拆卸的设置在进气通道22中，以能够更换不同流量的进气喷嘴。

借助进气喷嘴对经过进气通道22的气体进行增压，使气体在进入上升管本体1内时，能够具有更大的流速，由伯努利原理和动量守恒原理可知，这样就能够带动上升管本体1内，位于相对于进气通道22的出气口靠近上升管本体1与炭化室连接的一端的更多的气体向上流动，并且能够带动这些气体以更快的速度向上流动，从而能够使上升管本体1内，位于上升管本体1与炭化室连接的一端处产生更大的负压，并能够使负压产生的速度更快，进而能够更有效的对炭化室内的压力进行控制，进一步降低炭化室内污染物的逸散。并且能够使呈螺旋状旋转上升的气体产生更大的离心力，从而能够提高将进入上升管本体1内的细小的煤粉颗粒甩至上升管本体1的内壁上的效果，进一步减小后续对焦油的进一步深加工的负担，并提高对吸附在上升管本体1的内壁上的物质的吹扫效果，进一步避免上升管本体1的堵塞。并且，通过更换不同流量的进气喷嘴，以能够适应不同的炭化室压力，从而提高对炭化室压力控制的适应性。

可选的，进气喷嘴可以采用喷嘴，喷嘴设置在进气通道22中，并具有多个孔径小于进气通道22内径的喷气孔，经过进气口21进入进气通道22的气体均会进入多个喷气孔中，以通过喷气孔对经过进气通道22的气体进行增压。

可选的，当耐火内衬12采用非定型耐火材料浇注形成时，可以在浇注的过程中预留能够固定喷嘴的进气通道22，当耐火内衬12采用耐火砖铺设形成时，可以采用可更换的带有不同开孔规格的耐火砖，以便于对喷嘴的调节和更换。

另外，还可以在壳体11上开设与进气通道22连通，且可开闭的检修孔(图中未示出)，以便于在生产期间对喷嘴进行调节和更换，具体的，当需要对喷嘴进行更换时，打开检修孔将位于进气通道22中的待更换的喷嘴取出，再将更换后的喷嘴放入进气通道22中，最后关闭检修孔，以使喷嘴保持在进气通道22中。

在本实施例中，气体为可燃气体。这样的设计是由于在向炭化室内装煤的过程中，尤其是捣固焦炉的装煤过程中，炭化室内的空气会被装炉煤或煤饼置换出来进入上升管本体1内，而这些被置换出来空气中的氧气会存在于煤气中，导致煤气中的含氧量超标(煤气中含氧量大于1％)，给煤气的后续处理带来安全隐患。而通过向上升管本体1内输送可燃气体，以使可燃气体能够与被被置换出来空气中的氧气在上升管本体1内发生燃烧，与氧气发生氧化反应，从而消耗被被置换出来空气中的氧气，以降低煤气中的含氧量，进而提高煤气后续处理的安全性。

可选的，可燃气体包括焦炉煤气、高炉煤气、氢气和氨气中的任意一种或多种。

具体的，进气口21可以通过引入管与用于提供可燃气体的气体源连接，例如，当可燃气体采用焦炉煤气时，引入管的两端可以分别与焦炉煤气主管道和进气口21连接；当可燃气体采用高炉煤气时，引入管的两端可以分别与高炉煤气主管道和进气口21连接；当可燃气体采用氢气时，引入管的两端可以分别与氢气储柜和进气口21连接；当可燃气体采用氨气时，引入管的两端可以分别与液氨储槽和进气口21连接。

可选的，引入管可以沿焦炉上升管操作台敷设。

在本实施例中，焦炉上升管还包括控制系统，控制系统包括测压单元和控制单元，其中，测压单元用于对炭化室内的压力进行检测，控制单元用于获取测压单元所测得的炭化室内的压力参数，并根据压力参数对进气通道22输送向炭化室内的气体的流量进行控制。通过控制系统能够使焦炉上升管在焦炉的整个炼焦周期中，自动的对炭化室内的压力进行控制，以提高焦炉上升管对炭化室内的压力控制的自动化。

例如，当测压单元检测到炭化室内的压力增加时，控制单元可以控制进气通道22输送向炭化室内的气体的流量增加，以能够在上升管本体1内，位于上升管本体1与炭化室连接的一端处产生更大的负压，以提高上升管本体1对炭化室内的压力的控制。

可选的，控制单元包括调节阀和接收单元，其中，调节阀可以设置在引入管上，以调节引入管的开度，或者可以设置进气口21中，以调节进气口21的开度，接收单元与调节阀电连接，用于获取测压单元所测得的炭化室内的压力参数，并根据压力参数对调节阀进行调节，以调节引入管的开度，或者调节进气口21的开度，从而对进气通道22输送向炭化室内的气体的流量进行控制。

综上所述，本实施例提供的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，能够对炭化室内的压力进行控制，从而降低炭化室内污染物的逸散，并能够提高对大容积炭化室的压力控制效果，从而更加有效的降低大容积的炭化室内污染物的逸散。

可以解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于调节炭化室压力的焦炉上升管，包括两端分别与炭化室和集气管连接的上升管本体，其特征在于，所述上升管本体的周壁上设置有进气结构，所述进气结构用于朝远离所述上升管本体与所述炭化室连接的一端的方向，向所述上升管本体内输送气体，以能够在所述上升管本体内，位于所述上升管本体与所述炭化室连接的一端处产生负压。

2.根据权利要求1所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述进气结构包括进气口和进气通道，其中，所述进气口开设在所述上升管本体的周壁上，其一端与用于提供所述气体的气体源连通；

所述进气通道设置在所述上升管本体的周壁中，其一端与所述进气口的另一端连通，另一端与所述上升管本体内部连通，且所述进气通道的轴线相对于所述上升管本体的径向平面，朝远离所述上升管本体与所述炭化室连接的一端倾斜，并与所述上升管本体的径向平面之间具有第一预设夹角。

3.根据权利要求2所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述第一预设夹角为15°-75°。

4.根据权利要求2所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述进气通道的轴线相对于所述上升管本体的一个指定轴向平面，朝靠近所述上升管本体的内周壁的方向倾斜，且所述进气通道的轴线与所述指定轴向平面之间具有第二预设夹角；

所述指定轴向平面为与所述进气通道的轴线位于所述上升管本体的周壁上的外端相交的轴向平面。

5.根据权利要求4所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述第二预设夹角为15°-75°。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述进气结构包括多个，多个所述进气结构沿所述上升管本体的周向间隔分布在所述上升管本体的周壁上。

7.根据权利要求6所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述焦炉上升管包括多组进气结构组，每组所述进气结构组均包括多个所述进气结构，多组所述进气结构组沿所述上升管本体的延伸方向间隔分布在所述上升管本体的周壁上。

8.根据权利要求2-5任意一项所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述进气通道中设置有进气喷嘴，所述进气喷嘴用于对经过所述进气通道的所述气体进行增压，且所述进气喷嘴可拆卸的设置在所述进气通道中，以能够更换不同流量的所述进气喷嘴。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述气体为可燃气体。

10.根据权利要求9所述的用于调节炭化室压力的焦炉上升管，其特征在于，所述可燃气体包括焦炉煤气、高炉煤气、氢气和氨气中的任意一种或多种。

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