專利名稱：一種高效回收廢氣熱量的焦爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金煉焦領域，特別涉及一種焦爐爐體結構。
背景技術：
現有技術中，通過換熱式和蓄熱式系統，利用廢熱將助燃空氣進行預熱使焦爐的熱經濟性得到了改進。隨著焦爐技術的發展，人們發現蓄熱式系統在熱工學方面比換熱式系統更具有優越性。一方面由于換熱式裝置受尺寸限制。另一方面由于換熱式系統當時還只能使用導熱性較差的陶瓷材料。而蓄熱式焦爐相比于換熱式焦爐，其只需要少量增加換熱體體積即可提高熱回收效率，而且可以容易使用常規耐火材料進行砌筑。但是蓄熱式焦爐存在的缺點是1)由于要提高熱效率，其爐體結構勢必會高、大、 復雜化。2)要配合熱交換，必須要進行煤氣-空氣-煤氣的交換，即必須有交換時間。因此其單個火道的有效燃燒時間只利用了 47%。與蓄熱式焦爐相比，換熱式焦爐具有如下優勢加熱不需要定期換向、燃燒調節較為精確；能有效的提高了燃燒時間；克服了蓄熱室焦爐由于加熱需要定期換向，造成的有效燃燒時間利用率低的問題；廢氣中氧含量可以容易達到2%左右。如此低的廢氣氧含量是使用蓄熱式加熱系統的焦爐在當前設計施工狀態下所無法達到的。
發明內容本實用新型的目的是提供一種爐體結構體積小、燃燒室有效燃燒時間利用率高， 熱回收效率高的回收焦爐廢氣熱量的焦爐。為實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現—種高效回收廢氣熱量的焦爐，包括燃燒室立火道、廢氣道、輻射室、雙管式換熱裝置、空氣分配室、廢氣小煙道通道；廢氣道下部是輻射室，雙管式換熱裝置設置于輻射室內，雙管式換熱裝置由內管、 外管組成套管式結構，內管下部為空氣入口，內管頂端與外管相通，外管上部為封頭結構； 內管與外管之間的環形通道為換熱后空氣的下行通道；雙管式換熱裝置下部為空氣分配室，換熱后空氣的下行通道與空氣分配室相通； 空氣分配室與燃燒室立火道相連通；輻射室底部通過廢氣小煙道通道與炭化室下部的廢氣小煙道連通。在燃燒室立火道內設有多段空氣供入裝置，多段空氣供入裝置在立火道高度方向上設有多個不同高度的空氣導入口 ；焦爐煤氣噴嘴設置于立火道底部，立火道上部通過跨越孔與廢氣道相通；立火道與廢氣道之間設有隔墻。所述的燃燒室立火道、多段空氣供入裝置、廢氣道、輻射室、雙管式換熱裝置、空氣分配室、廢氣小煙道通道，構成燃燒及換熱系統，該燃燒及換熱系統分為兩組，在焦爐縱向方向上，由燃燒室橫向隔墻分為兩個獨立的系統。所述的廢氣小煙道與位于焦側的高溫廢氣分煙道相連通；焦側的高溫廢氣分煙道通過連接通道與煤預熱系統相連通。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是1.焦爐爐體高度大幅降低，有利于減少焦爐爐體砌筑用耐火材料。2.焦爐爐體高度大幅降低，有利于與之配套的焦爐機械高度降低，重量減少，從而減少投資。3.由于取消了換向裝置，蓄熱室焦爐原有的交換機裝置進而可以取消，從而可減少投資。4.由于本實用新型焦爐換熱不需要進行換向，其單個火道的有效燃燒時間由蓄熱式焦爐只有47%利用率可提高至98%的利用率。每小時中斷1分鐘，用于對焦爐煤氣下噴管的清除積炭時間。5.此焦爐在高向分多段供入空氣，而且每段空氣均可調節。有利于降低焦爐煤氣燃燒的劇烈程度；同時采用雙管式換熱裝置，廢氣與空氣不接觸，從而確保了廢氣中的氧含量在2%左右。此兩點有利于降低廢氣中的NOx含量，更利于環保。6.此焦爐使用兩階段回收廢氣熱量，相比于常規蓄熱式焦爐直接廢氣進入煙囪排放而言，對熱量回收率更好，且有利于節能環保。
圖1是本實用新型的焦爐爐體布置圖；圖2是本實用新型焦爐爐體燃燒室縱向剖視圖；圖3是雙管式換熱裝置的結構圖；圖4是回收廢氣熱量的系統圖；圖5是焦爐爐體內部供氣系統圖。圖中a_燃燒室b_炭化室 C-爐頂 d-裝煤孔e_上升管孔 1_雙管式換熱裝置2-空氣分配室3-輻射室4-三段空氣供入裝置5-水平橫跨越孔6-廢氣道7-廢氣小煙道通道8-廢氣小煙道9-煤氣噴嘴10-燃燒室橫向隔墻11-立火道 12-內管13-外管14-封頭結構15-空氣入口 16-換熱后空氣出口
具體實施方式
以下結合附圖詳細描述本實用新型的爐體結構及廢氣熱量回收過程。見圖1，一種焦爐，包括燃燒室a、炭化室b，煉焦用煤由爐頂c的裝煤孔d裝入炭化室b，由與炭化室b相間排列的燃燒室a提供熱量將裝爐煤煉成焦炭，生成的荒煤氣由爐頂部位的上升管孔e排出進入煤氣回收系統。見圖2，焦爐燃燒室包括燃燒室立火道11、多段空氣供入裝置4、廢氣道6、輻射室 3、雙管式換熱裝置1、空氣分配室2、廢氣小煙道通道7，構成燃燒及換熱系統，該燃燒及換熱系統分為兩組，在焦爐縱向方向上，由燃燒室橫向隔墻10將上述燃燒及換熱系統分為兩個獨立的系統。燃燒室立火道內設有多段空氣供入裝置4，多段空氣供入裝置4在立火道11高度方向上設有多個不同高度的空氣出口 ；在立火道底部設有焦爐煤氣噴嘴9，燃燒室立火道 11上部通過跨越孔5與廢氣道6相通；立火道11與廢氣道6之間設有隔墻。[0031]見圖3，廢氣道6下部是輻射室3，輻射室3內設有雙管式換熱裝置1，雙管式換熱裝置1由內管12、外管13組成套管式結構，內管12下部為空氣入口 15，內管12頂端與外管13相通，外管13上部為封頭結構14 ；內管12與外管13之間的環形通道為換熱后空氣的下行通道。見圖2，雙管式換熱裝置1下部為空氣分配室2，換熱后空氣的下行通道與空氣分配室2相通；空氣分配室2與燃燒室立火道11內多段空氣供入裝置4相連通。輻射室3底部通過廢氣小煙道通道7與炭化室下部的廢氣小煙道8連通，廢氣小煙道8連接焦爐焦側的高溫廢氣分煙道，高溫廢氣分煙道通過連接通道與煤預熱系統相連接。見圖4、圖5，采用所述焦爐回收廢氣熱量的方法，步驟如下1)室溫20°C的空氣經由雙管式換熱裝置1的內管上行至外管封頭折回與輻射室 3內的熱廢氣進行換熱產生熱空氣，熱空氣溫度為450°C ；2)450°C熱空氣進入空氣分配室2，經由空氣分配室內的流量調節器進入多段空氣供入裝置4，在燃燒室立火道11內空氣分多段供入；見圖5，每段空氣均可單獨調節；3)焦爐煤氣由煤氣噴嘴9噴入燃燒室立火道11的底部，在立火道11內與熱空氣進行分段混合、燃燒產生1300°C的高溫廢氣；4) 1300°C高溫廢氣在立火道11內上升至立火道頂部經橫向跨越孔4進入廢氣道 6，在廢氣道內下行進入輻射室3 ；在輻射室內1300°C高溫廢氣與雙管式換熱裝置1進行第一階段熱交換，對空氣進行預熱，高溫廢氣溫度降至850°C ；5) 850°C的高溫廢氣在完成第一階段熱交換后由廢氣小煙道通道7進入炭化室底部的廢氣小煙道8，然后進入位于焦側的高溫廢氣分煙道；6)由焦側的高溫廢氣分煙道導出的850°C高溫廢氣在煤預熱系統混合室中與加入的140°C循環氣體混合，將高溫廢氣進行降溫至560°C ；降至煤預熱所需的合適溫度后廢氣進入預熱器內對煤進行干燥預熱，實現第二階段換熱，換熱后的廢氣溫度降至100°C，然后排入大氣中。至此，第二階段回收廢氣熱量過程完成。
權利要求1.一種高效回收廢氣熱量的焦爐，其特征在于，包括燃燒室立火道、廢氣道、輻射室、雙管式換熱裝置、空氣分配室、廢氣小煙道通道；廢氣道下部是輻射室，雙管式換熱裝置設置于輻射室內，雙管式換熱裝置由內管、外管組成套管式結構，內管下部為空氣入口，內管頂端與外管相通，外管上部為封頭結構；內管與外管之間的環形通道為換熱后空氣的下行通道；雙管式換熱裝置下部為空氣分配室，換熱后空氣的下行通道與空氣分配室相通；空氣分配室與燃燒室立火道相連通；輻射室底部通過廢氣小煙道通道與炭化室下部的廢氣小煙道連通。
2.根據權利要求1所述的高效回收廢氣熱量的焦爐，其特征在于，在燃燒室立火道內設有多段空氣供入裝置，多段空氣供入裝置在立火道高度方向上設有多個不同高度的空氣導入口 ；焦爐煤氣噴嘴設置于立火道底部，立火道上部通過跨越孔與廢氣道相通；立火道與廢氣道之間設有隔墻。
3.根據權利要求2所述的高效回收廢氣熱量的焦爐，其特征在于，所述的燃燒室立火道、多段空氣供入裝置、廢氣道、輻射室、雙管式換熱裝置、空氣分配室、廢氣小煙道通道，構成燃燒及換熱系統，該燃燒及換熱系統分為兩組，在焦爐縱向方向上，由燃燒室橫向隔墻分為兩個獨立的系統。
4.根據權利要求1或2所述的高效回收廢氣熱量的焦爐，其特征在于，所述的廢氣小煙道與位于焦側的高溫廢氣分煙道相連通；焦側的高溫廢氣分煙道通過連接通道與煤預熱系統相連通。
專利摘要本實用新型涉及冶金煉焦領域一種回收焦爐廢氣熱量的焦爐，包括燃燒室立火道、廢氣道、輻射室、雙管式換熱裝置、空氣分配室、廢氣小煙道通道；雙管式換熱裝置設置于輻射室內，雙管式換熱裝置由內管、外管組成套管式結構，內管下部為空氣入口，內管頂端與外管相通，外管上部為封頭結構；內管與外管之間的環形通道為換熱后空氣的下行通道；在燃燒室立火道內設有多段空氣供入裝置，多段空氣供入裝置在立火道高度方向上設有多個不同高度的空氣導入口。本實用新型的有益效果是爐體結構體積小、燃燒室有效燃燒時間利用率高，熱回收效率高。
文檔編號C10B15/00GK202016973SQ201020686699
公開日2011年10月26日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者張長青, 戴成武, 楊俊鋒, 蔡承祐, 馬小波 申請人:中冶焦耐(大連)工程技術有限公司, 中冶焦耐工程技術有限公司