CN87105045A - 焦炉加热全下调结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种炼焦炉加热调节装置，用于以可燃性气体加热的所有炼焦炉用煤气和空气的调节，特别适用于4m以上大容积焦炉。本焦炉加热全下调结构是双联火道、废气循环、蓄热室分格、焦炉煤气下喷、贫煤气侧入、空气自然通风供给的复热式焦炉，利用箅子砖孔加调节砖实现贫煤气和空气气量的全部下调，并解决了硅砖和粘土砖在受热膨胀后的同步位移问题。因此使调节操作方便了，并简化了操作过程，改善了操作条件，减轻了劳动强度，提高了工作效率和安全性，减少了投资，节省了能源。

Description

本发明涉及一种炼焦炉加热调节技术，用于以可燃性气体加热的所有炼焦炉用煤气和空气的调节，特别适用于4m以上大容积焦炉。

我国设计的4m以上的焦炉是双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、复热式焦炉。焦炉燃烧室长向的加热调节是靠更换立火道底部的调节砖改变斜道口断面的方法进行的。当烧焦炉煤气时，煤气的供应量是从下部地下室调节而空气是从炉顶调节;当烧贫煤气时，煤气和空气都是从炉顶调节。从炉顶调节时，使用的钩杆至少6m以上长，需分2-3节。更换调节砖时，操作人员站在温度较高的炉顶表面，把钩子插入1300℃左右的立火道内，钩出难以看见的、孔径仅20mm的调节砖，所以操作特别困难。尤其是在南方的夏季更加困难，动作稍慢，钩子就会被烧红，失去工具应有的作用。往火道内放新调节砖时，放前必进行预热，否则会因急热作用使硅质调节砖碎裂。当赤热的钩杆从立火道拖出时，至少要有三人操作，配合不当就会发生事故。拖出后还需矫直，以备下次使用。因此从炉顶进行调节，操作难度大，工序复杂，劳动强度大，一次成功率底。

日本新日铁公司的“M”型全下调焦炉：此种焦炉是双联火道、蓄热室分格、加热用高炉煤气（焦炉煤气）及空气全为下喷供入。以高炉煤气加热为主，燃烧用空气以强制鼓风供给，燃烧室长向气量分布的调节，是在地下室以更换立管系统中的孔板进行之，篦子砖一律是方口的，用此孔板调节系统由于控制气量准确，所以是行之有效的方法，但是由于管道伸出篦子砖，故腐蚀严重，约5年左右需更换管道，中修更换管道浪费相当大，以强制鼓风供空气，生产成本高，炉顶火道正压大，测温困难;当高炉检修，用焦炉煤气加热时，空气改为自然通风供入，由于篦子砖为方口，未考虑节流措施，所以小烟道长向气量分布无法调节;另外地下室管道特别拥挤;蓄热室分格因空气和煤气相间排列，所以使同向异种气流互相串漏的机率增高;小烟道铺底砖每隔一定距离设一块大砖（锁砖），其两端卡在单墙和主墙内，虽然硅砖膨胀时能把粘土砖砌体一起带走，达到同步位移，但是其结构复杂，砖型种类繁多;再有小烟道粘土衬砖镶砌在主墙内，膨胀时取得了衬砖与主墙硅砖的同步位移，不影响主墙的严密性，但是由于小烟道的单墙全用粘土砖砌筑，膨胀时其底部受锁砖带动位移，顶部又受篦子砖及蓄热室小隔墙带动位移。这样，粘土砖单墙必然要被拉开多条贯通缝隙，同向气流（空气和煤气）难免互相串漏所以在烘炉结束后，需拆下废气开闭器、两叉部，专门安排工人钻入小烟道内进行人工勾缝，该工作条件相当恶劣，所以这是急待解决的问题。

根据苏联杂志“焦炭与化学”1982，NO2，17-22，“下喷式∏BP型焦炉改用高炉煤气加热和调温的经验”一文中介绍的苏联全下调焦炉，蓄热室分格一火道一格，加热用煤气和空气是靠调节篦子砖上的调节砖进行控制，但下调结构的设计还存在许多弊病（1）首先该焦炉小烟道全部采用粘土砖，而蓄热室采用硅砖，为了使炉体膨胀后实现同步位移，在全粘土砖的小烟道与硅砖蓄热室的接头处设置滑动缝，无论从结构上还是在施工技术上都是很复杂的。若小烟道粘土砖层顶面不能保持平滑，那么在烘炉时蓄热室硅砖砌体就不能沿着粘土砖表面顺利滑动，或者在某一点产生局部卡住，或者大面积卡住，此时都会因膨胀差而拉开粘土砖砌体，使小烟道的主墙和单墙的严密性都遭到破坏。小烟道主墙拉开缝后，上升气流可直接漏入下降气流中去，使焦炉加热的调节更加困难;当小烟道单墙拉开缝后，在上升气流时，就会产生空气与煤气的互相串漏，这取决于同向小烟道的气流压差，如压差等于零，可不产生串漏，但在生产实践中这样理想的条件是很难维持的。（2）另外蓄热室分格的隔墙采用硅砖，在篦子砖处是夹在两篦子砖之间，隔墙底部与小烟道气流直接接触，而小烟道的温度经常波动在200-400℃之间，此温度正是硅砖晶型转化的温度范围，容易引起硅砖的碎裂和脱落，影响其使用寿命。（3）再有篦子砖之间相互无咬合，炉体膨胀后有可能拉开直通缝，使调节的准确性降低，调节砖的排列将出现混乱，由于加热系统的气流动力安排不合理，主要是篦子砖可调阻力所占比例小（＜20%），因此气量调节范围低（10%）。

鉴于上述存在的问题，本发明的目的是设计一种新型的焦炉加热全下调结构，焦炉加热用贫煤气和空气的气量是利用篦子砖上的调节砖进行控制，贫煤气从废气开闭器侧入，空气自然通风。这样不仅使调节操作方便了，改善了操作环境，减轻了劳动强度，提高了工作效率和安全性，同时也提高了燃烧室长向温度分布的准确性，可达95%以上。另外由于下部调节操作温度低，这样调节砖不用事先预热，简化了操作过程。再有贫煤气由废气开闭器侧入，空气自然通风供给，所以无论是设计费还是操作费用都比强制通风节约。如果一座50孔焦炉，可节省钢材约250吨，相当于40万人民币，并每年可节省能源2.1×10⁴千瓦小时电，相当于每年减少操作费用13万元。

为实现焦炉加热全部下调的目的，本发明采取的措施是：除了保留原苏联下调焦炉中所具有的蓄热室分格（每1-2立火道一格）、对应每格蓄热室设一篦子砖，对应每一篦子砖在小烟道底设一下调孔用以更换调节砖控制煤气气量、煤气侧入、空气自然通风供给等特点之外，又对焦炉下调结构进行了如下改进，（1）蓄热室的单墙和主墙、焦炉中心墙从小烟道底开始全部使用硅砖;蓄热室内分格小隔墙从篦子砖起用硅砖;小烟道铺底砖、衬砖、篦子砖用粘土砖。（2）每隔一定距离使小烟道铺底砖镶在单墙硅砖内。（3）小烟道粘土衬砖隔一定距离分别镶在蓄热室的主墙、单墙硅砖砌体内。（4）篦子砖是由A固定孔砖、B可调孔砖、C分格隔墙底座砖三种异形砖组成的、砌在小烟道衬砖顶部表面不卡在主墙内的咬合搭接的整体板形砖层。（5）使蓄热室分格小隔墙卧砌在篦子砖层的凹槽内，其两端架在硅砖单、主墙上。

下面结合附图和实施例详细介绍本发明设计的焦炉加热全下调结构。

图1为焦炉加热全下调结构示意图。

图2为小烟道铺底砖配置图。

图3为小烟道衬砖配置图。

图4为篦子砖层结构分布图。

图5为篦子砖和分格小隔墙在焦炉加热后的高向膨胀状态图。

如图1所示，本发明的焦炉加热全下调结构是由（1）小烟道、蓄热室区共用单墙，（2）调节砖，（3）蓄热室、小烟道区共用主墙，（4）蓄热室、小烟道区共用中心隔墙，（5）分格小隔墙，（6）小烟道衬砖，（7）下调孔预埋管，（8）篦子砖，（9）格子砖，（10）小烟道铺底砖等部分组成的。

为了便于说明，把下调结构划分为两个区域：小烟道区和蓄热室区。

小烟道区包括蓄热室主墙、单墙、中心隔墙、小烟道铺底砖、小烟道衬砖及篦子砖。

蓄热室区包括主墙、单墙、中心隔墙和分格小隔墙。

蓄热室主墙（3）和单墙（1）、焦炉中心隔墙（4）从小烟道底部开始全部使用硅砖，蓄热室内分格小隔墙（5）从篦子砖（8）起也使用硅砖，小烟道铺底砖（10）、小烟道衬砖（6）、篦子砖（8）使用粘土砖，这样既可不必处理象苏联那样的两种材质滑动的问题，也不必担心出现象日本那样的小烟道单墙拉开缝隙而需要勾缝的问题，会使砌体膨胀后尺寸一致，严密性好。小烟道采用粘土衬砖的目的是利用粘土砖的耐急冷急热性，保护硅砖不受激冷激热的冲击，使主墙和单墙硅砖的温度保持在稳定范围内，有利于提高砌体的使用寿命。

如图2所示，小烟道铺底砖（10）的配置是：（10）小烟道铺底砖，（5）蓄热室单墙，（3）蓄热室主墙，（11）下调孔。

小烟道铺底砖（10）每隔一定距离留出一个下调孔（11），用于更换篦子砖（8）上的调节砖（2）以调节燃烧气量。为了在炉体膨胀后使该孔能与混凝土基础顶板的预留孔吻合，也隔一定的距离使铺底粘土砖（10）镶在单墙（1）硅砖砌体内。当硅砖膨胀时，粘土质铺底砖可以随硅砖一起位移相同的距离，达到了同步位移。这样因材质膨胀差拉开的缝隙被限制在所定的距离内，从整体长度看，缝隙是间断且微小的，所以不影响砌体的严密性和使用性能。

如图3所示，小烟道衬砖的配置是：（1）硅砖单墙，（3）硅砖主墙，（6）小烟道衬砖。

使主墙（3）和单墙（1）的底部砖比其上部砌体宽，其目的使小烟道粘土质衬砖（6）坐在硅砖上。

小烟道粘土质衬砖（6）每隔一定距离分别镶在主墙（3）和单墙（1）的硅砖砌体内。当炉体膨胀时，驮在单墙（1）和主墙（3）的硅质底部砖上而又卡在单墙（1）和主墙（3）硅砖内的粘土衬砖（6）可以进行整体同步位移。这样因硅砖和粘土砖的膨胀差而使粘土衬砖拉开的缝隙就不会集中，只能分布在所定的距离范围内，因此拉开的缝隙不会影响小烟道区主墙（3）和单墙（1）的严密性。

如图4所示，篦子砖的配置是（1）蓄热室单墙，（2）篦子砖上的调节砖，（3）蓄热室主墙，（5）蓄热室分格隔墙，（8）篦子砖，（12）膨胀缝。

篦子砖（8）的结构是由（A）固定孔砖、（B）可调孔砖、（C）分格隔墙座砖三种异型砖组成的。

篦子砖（8）砌在小烟道衬砖（6）顶部表面，不卡在主墙和单墙内。篦子砖（8）内的分格隔墙座砖（C）自然形成凹槽（14），分格隔墙（5）硅砖就座落在该槽内，并其两端镶在单墙（1）和主墙（3）的硅砖砌体内。受热膨胀时，篦子砖（8）由下部小烟道衬砖（6）驮着移动，同时顶部又由分格小隔墙（5）推着移动，因此篦子砖（8）和小隔墙（5）与主墙（3）、单墙（1）、衬砖（6）形成一体，沿着水平方向进行同步位移。

篦子砖（8）各部位（A）（B）（C）之间是咬合搭接，膨胀差造成的拉开缝只能位于搭接缝内，因此，不能产生直通缝，不影响篦子砖（8）的严密性，所以不致于破坏任何一个独立单元（A）（B）（C）的功能。

篦子砖（8）的开口布置采用苏式布置，每格蓄热室（9）对应一个篦子砖（8），每个篦子砖（8）中的固定孔砖（A）有四个固定孔，为扩散形的，大口朝上，小口朝下;每个篦子砖（8）中的可调孔砖（B）有一个十字形可调孔，其上设有调节砖座台，有座台部分为可调断面，无座台部分为不可调断面，也可称为固定断面。

固定孔小口朝下是为了利用上下口阻力系数不同的特点，平衡上升和下降气流阻力，这样使两向气流阻力接近，只要调节其中一种气流就可以了，因为上下阻力变化基本相等，所以可减少一半调节工作量。

根据冷态模拟试验，是以小口直径的阻力作为计算依据确定篦子砖（8）的固定孔直径，可靠性比较大。

在机、焦侧头部各两个分格（以4.3m高焦炉为例;第1、2、27、28格）（9）所对应的篦子砖（8）中固定孔断面（指小口而言）要比中间各分格（第3-26格）（9）所对应的篦子砖（8）中的固定孔断面大，以满足边火道需气量大的要求。中间各分格所对应的固定孔断面均相同，可调孔断面也相同。可调孔断面所占百分比大，大宗气流从可调断面进入，因此当炉内阻力发生变化时，只要改变可调断面，就可达到调节气量的目的。

可调孔上调节砖（2）的排列是根据水压计算确定的，使篦子砖口的阻力占整个系统总阻力的百分数增大，从而达到扩大气量调节范围的目的。

如图5所示，左图为分格小隔墙（5）与篦子砖（8）之间没有拉开高向膨胀缝的状态，右图为分格隔墙（5）与篦子砖（8）之间拉开了高向膨胀缝隙状态。（5）为分格小隔墙，（8）为篦子砖，（13）为拉开的高向膨胀缝，（14）分格隔墙座砖上的凹槽。

由于分格小隔墙（5）卧砌在篦子砖层的凹槽（14）内，并其两端又架在硅砖单墙（1）和主墙（3）上，所以在受热膨胀时，分格的硅砖小隔墙（5）与主墙（3）和单墙（1）一起向上位移;但是篦子砖（8）则不然，有可能出现两种情况：一是当小烟道衬砖（6）从侧面被主墙（3）和单墙（1）向上带起时，这时小烟道衬砖（6）就会出现水平脱开缝，也就是小烟道衬砖（6）和硅砖同步位移，则在分格小隔墙（5）下的凹槽处就不会出现脱开缝（如图5中的左图所示）;否则就会出现第二种情况：在分格小隔墙（5）下的凹槽处出现水平脱开缝（如图5中的右图所示）。因此，为了解决分格小隔墙（5）与篦子砖（8）之间出现的高向膨胀问题，在设计时要使凹槽（14）的深度大于小烟道高向膨胀差，使脱开缝位于凹槽（14）内，故不会产生直通缝，所以不影响分格的严密性。

焦炉加热全下调结构的操作过程为：当从篦子砖（8）上取下调节砖（2）时，人首先从地下室蹬上架子台车把下调孔（11）的管帽打开，以手电照明，用近2米长的钩子伸到篦子砖（8）上的可调孔，钩住调节砖（2）的孔眼，将调节砖（2）向篦子砖（8）的不可调断面处移动，移到正中，调节砖即可被取下。

当放入新调节砖时，用钩子钩住新调节砖的孔眼，从下调孔（11）送入，伸到篦子砖（8）的可调孔的不可调断面，向左或向右移动，即可把新调节砖安装到篦子砖（8）的台座上，然后将钩子退回，装上下调孔管帽。每换一块调节砖，一般在5分钟时间内即可完成。

实施例：

以一座42孔、炭化室高4.3m的双联火道、废气循环、蓄热室分格、焦炉煤气下喷、贫煤气侧入、空气自然通风供给的复热式焦炉加热全下调结构为例：

空气、煤气蓄热室各分成28格，每一立火道对应一格蓄热室。

小烟道铺底砖（10）每隔480mm或960mm设一下调孔（11）。

每隔480mm距离使小烟道铺底砖（10）镶在单墙（1）硅砖砌体内。

小烟道衬砖（6）每隔480mm分别镶在主墙（3）和单墙（1）的硅砖砌体内。

焦炉中间每个蓄热室分格（9）（第3-26格）所对应的篦子砖（8）的四个固定孔断面为12.56cm²，一个可调孔的可调断面为78cm²及不可调断面为33.6cm²。其每个篦子砖（8）的总不可调断面为固定孔断面和可调孔的不可调断面的总和46.16cm²，占每个分格开孔总断面的37%，所以可调孔断面占每个分格开孔总断面的63%。

在机焦两侧头部各两个分格（第1、2、27、28分格）中每个分格所对应的篦子砖（8）的固定孔断面（指小口而言）要比中间分格（第3-26格）中每一分格所对应的篦子砖（8）的固定孔断面大53%。

篦子砖（8）的阻力占整个系统总阻力的25-30%，气量的调节范围达15%以上。

Claims (6)

1、一种由(1)蓄热室单墙、(2)调节砖、(3)蓄热室主墙、(4)焦炉中心隔墙、(5)分格小隔墙、(6)小烟道衬砖、(7)下调孔预埋管、(8)篦子砖、(9)蓄热室分格、(10)小烟道铺底砖组成的焦炉加热全下调结构，其特征在于：

a)蓄热室的单墙(1)、主墙(3)、焦炉中心隔墙(4)从小烟道底部开始全部使用硅砖，蓄热室内分格小隔墙(5)从篦子砖(8)起用硅砖，小烟道铺底砖(10)、小烟道衬砖(6)、篦子砖(8)用粘土砖。

b)每隔480mm距离使小烟道铺底砖(10)镶在单墙(1)硅砖内。

c)小烟道粘土衬砖(6)隔480mm距离分别镶在蓄热室主墙(3)、单墙(1)的硅砖砌体内。

d)篦子砖(8)是由(A)固定孔砖、(B)可调孔砖、(c)分格小隔墙底座砖三个异形砖组成的。

2、根据权利要求1所述的焦炉加热全下调结构，其特征是篦子砖（8）砌在小烟道衬砖（6）顶部表面。

3、根据权利要求1或2所述的焦炉加热全下调结构，其特征是篦子砖（8）不卡在主墙（3）和单墙（1）硅砖砌体内。

4、根据权利要求3所述的焦炉加热全下调结构，其特征是篦子砖（8）中的三个异形砖（A）、（B）、（C）是互相咬合搭接。

5、根据权利要求4所述的焦炉加热全下调结构，其特征是篦子砖（8）中的固定孔砖（A）和分格小隔墙底座砖（C）之间自然形成凹槽（14）。

6、根据权利要求1或5所述的焦炉加热全下调结构，其特征是分格小隔墙（5）卧砌在篦子砖（8）的凹槽（14）内，其两端架在硅砖单、主墙（1）和（3）上。

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