CN103897711A - 用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置 - Google Patents

Abstract

用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，分布在炼焦炉的两侧或一侧，包括并排设置且结构相同的贫煤气换热室和空气换热室，换热室内设有多个立管；当焦炉燃烧室采用贫煤气加热时换热室可将燃烧室释放的高温烟气与贫煤气或者空气进行管间和管内的间壁换热；当采用焦炉煤气加热时只需对烟气和空气进行热交换，将贫煤气换热室作为空气分换热室进行使用。本发明与燃烧室横向相连，在换热装置中加热气体与外排烟气连续、逆流、间壁换热，简化了现有炼焦炉蓄热室上下复杂的结构关系，可取消蓄热体--格子砖、斜道区长短斜道与废气盘和交换机等设备，减少异型砖数量，加热气体调节方便，实现了定量加热均匀加热，从而降低投资，简化了生产操作。

Description

用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置

技术领域

本发明涉及一种用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，属于冶金工业焦化行业炼焦技术领域。

背景技术

现有炼焦炉的加热系统分布在焦炉上、中、下三个区域，在炉体上部，数十个炭化室和数十个燃烧室相间分布，每个燃烧室都是由30多个立火道构成的，每两个立火道组成一对双联火道，其中一个走上升的燃烧气流，另一个走下降的烟气，周期交替进行。在炉体中部，同样有数十个蓄热室，内部装有蓄热体，蓄热体在一个周期内吸收燃烧室下降立火道烟气的余热，在下一个周期内预热上升的加热气体，蓄热室顶部与燃烧室底部通过长、短斜道相连，并通过出口的调节砖调节立火道加热气体流量。在炉体下部，水平小烟道通过其顶部分布的篦子砖与蓄热室底部相连，篦子砖用于调整分配竖向变横向/横向变竖向的外排烟气或加热气体，水平小烟道通过废气盘与分烟道相通，通过交换机切换加热气体和外排烟气，在炉体下部还分布着加热气体管道及其换向阀、气流调节阀等。

由此可见，现有炼焦炉加热系统上、中、下分布不合理，中部蓄热区域、下部加热气体和烟气进出区域，占据着竖向排式焦炼焦炉用于重力排焦的下部区域，横向出焦不得不借助于辅助焦炉机械，存在环境污染问题；在蓄热室顶部通过长、短斜道与燃烧室相连，并通过调节砖调节立火道加热气体的流量，在蓄热室底部通过篦子砖与水平小烟道相连，并通过篦子砖调节加热气体和外排烟气进行气流的横/竖向或竖/横向变向和气流的分流或汇流，炉体结构复杂，气流调节操作困难，系统阻力大，基建投资高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，以克服现有技术的不足。

本发明的技术构思是将该换热装置分布在炼焦炉的两侧或一侧，腾出了炭化室下部的重要位置，为炼焦炉竖向排焦提供必要条件，使得炼焦工艺流程更加科学合理；该横向连续换热装置可以改变现有炼焦炉蓄热室上下复杂的结构关系，可以在炉体外调节加热气体流量，实现定热量均匀加热，减少投资。

一种用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，其特征在于该换热装置分布在炼焦炉的两侧或一侧（不在中间），从而为竖向排焦提供必要空间；包括并排设置且结构相同的贫煤气换热室和空气换热室；所述的贫煤气换热室内上部和下部分别设有表面带多个穿孔的管板，上下管板之间设有多个分别连接上下管板穿孔的立管，贫煤气换热室内有中心隔板把立管分成内外两组，中心隔板上端与上管板相连、下端至下管板之间留有管间通道折流孔，在上下管板之间水平设置多个管间折流板，形成多壳程换热通道；

上管板位于中心隔板内侧部分的上方为上烟气分流通道，上管板位于中心隔板外侧部分的上方为与所述上烟气分流通道相隔离的上烟气汇合通道，

下管板位于中心隔板内侧部分的下方为下烟气汇合通道，下管板位于中心隔板外侧部分的下方为与所述下烟气汇合通道相通的下烟气分流通道，

在下管板中部的下方设有管内通道折流孔，形成两管程换热通道，该管内通道折流板位于下烟气汇合通道与下烟气分流通道之间，

位于上管板上方的上烟气分流通道设有烟气进口，位于上管板上方的上烟气汇合通道设有换热室烟气出口；在所述的贫煤气换热室上部外侧有贫煤气入口与管间通道相通，在所述的贫煤气换热室上部内侧有贫煤气出口，该贫煤气出口与设置在贫煤气换热室内侧的贫煤气竖向通道相通；

所述的贫煤气竖向通道朝向燃烧室一侧的底部设有贫煤气分出口；

所述的贫煤气换热室的贫煤气入口、贫煤气出口，在空气换热室中分别称为空气入口、空气出口；

空气换热室的空气出口与设置在空气换热室内侧的空气气竖向通道相通；在空气竖向通道朝向燃烧室一侧的底部留有空气分出口。

所述的贫煤气分出口和空气分出口分别通过带调节阀的的贫煤气连接管和带调节阀的空气连接管与主燃烧器相连。

所述的贫煤气连接管和空气连接管之间设有带截止阀的旁通管。

贫煤气竖向通道朝向燃烧室一侧的底部设有多个贫煤气分出口，空气竖向通道朝向燃烧室一侧的底部留有多个空气分出口，

最底层的贫煤气分出口和空气分出口分别通过带调节阀的的贫煤气连接管和带调节阀的空气连接管与主燃烧器相连；

其余的每一对贫煤气分出口和空气分出口分别通过通过带调节阀的的贫煤气连接管和带调节阀的空气连接管与辅助燃烧器和测温元件相连。

所述的贫煤气连接管和空气连接管之间设有带截止阀的旁通管。

上述主燃烧器和辅助燃烧器还连接有带截止阀的焦炉煤气连接管。

本发明的优点：竖向排焦式炼焦炉的换热装置，换热装置分设在炼焦炉两侧或一侧，为炼焦炉竖向排焦提供必要条件；换热装置与燃烧室横向相连，在换热装置中加热气体与外排烟气连续、逆流、间壁换热，简化了现有炼焦炉蓄热室上下复杂的结构关系，可以取消蓄热体--格子砖，取消斜道区长短斜道，取消废气盘和交换机等设备，减少异型砖数量，加热气体调节方便，可以实现定量加热均匀加热。因此，降低了投资，简化生产操作。

附图说明

图1为本发明的侧向剖视图。

图2为竖向排焦式炼焦炉的纵向剖视图（A-A）。

图3为本发明分布在竖向排焦式炼焦炉两侧时的横向剖视图（B-B）。

图4为本发明分布在竖向排焦式炼焦炉两侧时的侧向剖视图（C-C），

即燃烧室与贫煤气换热室的侧向剖视图。

图5为本发明分布在竖向排焦式炼焦炉两侧时的侧向剖视图（D-D），

即燃烧室与空气换热室的侧向剖视图。

图6为本发明分布在竖向排焦式炼焦炉单侧时的横向剖视图（图中不含另一侧的捣固装煤车）。

图7为本发明分布在竖向排焦式炼焦炉单侧时的侧向剖视图（E-E），

即燃烧室与贫煤气换热室的侧向剖视图，图中不含捣固装煤车。

图8为本发明分布在竖向排焦式炼焦炉单侧时的侧向剖视图（F-F），

即燃烧室与空气换热室的侧向剖视图，图中不含捣固装煤车。

图9为竖向排焦式捣固炼焦炉的炭化室与另一侧捣固装煤车的侧向剖视图。

其中，1、炭化室，2、燃烧室，4、水平火道，7、捣固装煤车，8、主燃烧器，9、辅助燃烧器，10、测温元件，

11、贫煤气连接管，12、空气连接管，13、焦炉煤气连接管，14、旁通管，15、烟气导管，16、燃烧室烟气出口，

17、立管，18、中心隔板，19、管板，20、管间折流板，21、管内通道折流孔，22、管间通道折流孔，23A、上烟气分流通道，23B、下烟气分流通道，24A、上烟气汇合通道，24B、下烟气汇合通道，25、烟气进口，26、烟气出口，27、贫煤气入口，28、空气入口，29、贫煤气出口，30、空气出口，31、贫煤气竖向通道，32、空气竖向通道，33、贫煤气分出口，34、空气分出口，35、贫煤气换热室，36、空气换热室，37、气流分配板，A3、自动炉门，A4、装煤孔，A14、侧炉门。

具体实施方式

如图1～5所示，一种用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，其特征在于该换热装置分布在炼焦炉的两侧或一侧（不在中间），从而为竖向排焦提供必要空间；包括并排设置且结构相同的贫煤气换热室35和空气换热室36；所述的贫煤气换热室35内上部和下部分别设有表面带多个穿孔的管板19，上下管板19之间设有多个分别连接上下管板穿孔的立管17，贫煤气换热室35内有中心隔板18把立管17分成内外两组，中心隔板18上端与上管板19相连、下端至下管板19之间留有管间通道折流孔22，在上下管板19之间水平设置多个管间折流板20，形成多壳程换热通道；

上管板19位于中心隔板18内侧部分的上方为上烟气分流通道23A，上管板19位于中心隔板18外侧部分的上方为与所述上烟气分流通道23A相隔离的上烟气汇合通道24A，

下管板19位于中心隔板18内侧部分的下方为下烟气汇合通道24B，下管板19位于中心隔板18外侧部分的下方为与所述下烟气汇合通道24B相通的下烟气分流通道23B，

在下管板19中部的下方设有管内通道折流孔21，形成两管程换热通道，该管内通道折流板21位于下烟气汇合通道24B与下烟气分流通道23B之间，

位于上管板19上方的上烟气分流通道23A设有烟气进口25，位于上管板19上方的上烟气汇合通道24A设有换热室烟气出口26；在所述的贫煤气换热室35上部外侧有贫煤气入口27与管间通道相通，在所述的贫煤气换热室35上部内侧有贫煤气出口29，该贫煤气出口29与设置在贫煤气换热室35内侧的贫煤气竖向通道31相通；

所述的贫煤气竖向通道31朝向燃烧室2一侧的底部设有贫煤气分出口33；

所述的贫煤气换热室35的贫煤气入口27、贫煤气出口29，在空气换热室36中分别称为空气入口28、空气出口30；

空气换热室36的空气出口30与设置在空气换热室36内侧的空气气竖向通道32相通；在空气竖向通道32朝向燃烧室2一侧的底部留有空气分出口34。

如图4、5所示，所述的贫煤气分出口33和空气分出口34分别通过带调节阀的的贫煤气连接管11和带调节阀的空气连接管12与主燃烧器8相连。

如图3所示，所述的贫煤气连接管11和空气连接管12之间设有带截止阀的旁通管14。

如图4、5所示，贫煤气竖向通道31朝向燃烧室2一侧的底部设有多个贫煤气分出口33,空气竖向通道32朝向燃烧室2一侧的底部留有多个空气分出口34，

最底层的贫煤气分出口33和空气分出口34分别通过带调节阀的的贫煤气连接管11和带调节阀的空气连接管12与主燃烧器8相连；

其余的每一对贫煤气分出口33和空气分出口34分别通过通过带调节阀的的贫煤气连接管11和带调节阀的空气连接管12与辅助燃烧器9和测温元件10相连。

如图3所示，所述的贫煤气连接管11和空气连接管12之间设有带截止阀的旁通管14。

如图4所示，上述主燃烧器8和辅助燃烧器9还连接有带截止阀的焦炉煤气连接管13。

炼焦炉通常由多个并排设置的炭化室1和燃烧室2组成焦炉主体，N个炭化室1配有N+1个燃烧室而使每个炭化室1两侧都设有燃烧室2，当本发明的换热装置仅分布在焦炉主体单侧时，换热装置数量与燃烧室2相同并一一对应相连，每个换热装置包含一个贫煤气换热室35和一个空气换热室36，而本换热装置既可彼此独立，也可像图6那样按顺序依次连接而构成一体式结构；当换热装置分布在焦炉主体两侧时，换热装置数量为燃烧室2数量的两倍，且燃烧室2两端分别连接同侧的一个换热装置，如图3所示。

本发明作为竖向排焦式炼焦炉横向加热时的换热装置来使用，所涉及的竖向排焦式炼焦炉如图2所示，有别于现有炼焦炉一侧装煤另一侧出焦的炼焦方式，也有别于现有炼焦炉将换热室设置在炼焦炉底部而采用上下连续加热的加热方式；代之以通过炼焦炉顶部的装煤孔A4装煤，再通过炼焦炉底部的自动炉门A3排焦的炼焦方式（如图2、3所示），或者代之以通过炼焦炉一侧的侧炉门A14以捣固装煤车7装煤，再通过炼焦炉底部的自动炉门A3排焦的炼焦方式（如图9所示）。因此可分为以下两种形式：

实施例1

本换热装置分布在竖向排焦式炼焦炉两侧，如图1-5所示，炼焦采用上进下出、水平加热的方式。

本发明所设计的换热装置实现了燃烧室2的连续加热，从换热装置预热的加热气体经由最下层水平火道4进入主燃烧器8，燃烧产生的高温烟气折流上升，最后通过烟气导管从烟气进口25进入换热室3，随着烟气上升，烟气温度会逐渐下降，为了保证各层水平火道4加热温度均匀，如图3、4所示，在其余单数水平火道4端墙位置都安装一个辅助燃烧器9和测温元件10；所述的主燃烧器8和辅助燃烧器9分别与换热室3的贫煤气竖向通道31和空气竖向通道32相连通；测温元件10通过检测本层水平火道4的温度，自动控制本层辅助燃烧器9的加热温度。

贫煤气换热室35内侧面的外壁上设有多个与主燃烧器8和辅助燃烧器9相对应的贫煤气分出口33，该贫煤气和分出口33在空气换热室36中称为空气分出口34。

在上述结构的基础上进行以下改进，可以实现利用焦炉煤气进行复式加热：上述主燃烧器8和辅助燃烧器9还连接有带截止阀的焦炉煤气连接管13。

所述上烟气分流通道23A的上方内壁为向中心隔板18一侧倾斜的气流分配板37，有利于将来自烟气进口25的烟气自上而下均匀分配至立管17内；所述上烟气汇合通道24的上方内壁为向中心隔板18一侧倾斜的气流分配板37，有利于将来自立管17的烟气均匀汇合至换热室烟气出口26；

所述下烟气汇合通道24B与下烟气分流通道23B的下方内壁为向中心隔板18一侧倾斜的气流分配板37，有利于将来自内侧立管17的烟气均匀汇合，而后自下而上均匀分配至立管17内。

所述的换热室3的立管17选用碳化硅材料，具有耐高温、耐腐蚀、传热效果好等优点。

本发明的加热过程如下，以燃烧室2一侧的换热装置为例：

当贫煤气加热时，首先关闭贫煤气和空气旁通管14上的截止阀，关闭焦炉煤气连接管13上的截止阀，贫煤气和空气由两边换热器的贫煤气入口27和空气入口28，分别进入换热室3的贫煤气换热室35和空气换热室36，在换热室中，贫煤气和空气走管间多壳程，间壁连续吸收热量。烟气由燃烧室烟气出口通过烟气导管，进入换热室烟气进口25依次经过上烟气分流通道23A、内侧立管17、下烟气汇合通道24B、下烟气分流通道23B、外侧立管17、上烟气分流通道24A后，从换热室烟气出口26后排出。贫煤气或空气分别经由贫煤气入口27（空气入口28）、外侧立管17管间、管间通道折流孔22、内侧立管17管间、贫煤气出口29（30空气出口）、在贫煤气竖向通道31（空气竖向通道32）的贫煤气（空气）分别由贫煤气分出口33（空气分出口34），通过带调节阀贫煤气连接管11和带调节阀空气连接管12，进入主燃烧器。在主燃烧器中贫煤气和空气燃烧放热，燃烧后的烟气沿着水平火道4流动、通过气流孔上升进一步释放热量。为了保证加热均匀性，在单数水平加热火道端墙处，设有烟气测温元件10，当水平火道温度降低时，在贫煤气竖向通道31和空气竖向通道32中，少部分由贫煤气分出口33和空气分出口34，通过带调节阀的贫煤气连接管11和带调节阀的空气连接管12，进入燃烧室2单数水平火道的辅助燃烧器9中燃烧补充热量，烟气在顶层水平火道由烟气出口16，通过烟气导管15进入两边换热室。烟气由烟气入口25分别进入贫煤气换热室35和空气换热室36，在换热室3中，烟气走两管程，连续逆流间壁进行热交换，烟气释放出余热，再由换热室烟气出口26排出，再通过分烟道、总烟道、烟囱高空排放。炼焦炉所有燃烧室、换热室都按此规律进行，从而实现炼焦炉的横向连续加热。

当采用焦炉煤气加热时，将贫煤气换热室35作为空气换热室36进行利用，首先开启贫煤气和空气旁通管14上的截止阀，关闭贫煤气连接管11上的调节阀，开启焦炉煤气连接管13上的截止阀，为了避免焦炉煤气预热裂解，两边的贫煤气换热室35和空气换热室36都走空气，经过贫煤气换热室预热后的空气由旁通管14上的截止阀，通过空气连接管12，进入燃烧器的空气入口；焦炉煤气则不经过预热，由焦炉煤气连接管13直接进入燃烧器的燃气入口，焦炉煤气和空气在水平火道4中燃烧放热，烟气在换热室3中和空气连续逆流间壁换热。炼焦炉的横向连续加热系统每个燃烧室，每个换热室都按照上述规律进行。

简而言之，炼焦炉的横向连续加热系统是在两边换热室中烟气与带有一定压力的加热气体连续逆流间壁换热，烟气走管程，连续释放余热，加热器走壳程，连续吸热预热，预热的加热气体分别由两侧进入燃烧室；加热气体在燃烧室两侧多点连续燃烧，燃烧的烟气在水平火道中折流上升，放出热量，由最顶层水平火道外侧排出进入换热器。

实施例2

本换热装置分布在竖向排焦式炼焦炉单侧，另一侧为捣固装煤车7，如图6-9所示，炼焦采用侧进下出、水平加热的方式。

该方案的加热方式与实施例1其中一侧换热装置的加热方式完全相同，区别仅仅在于换热装置仅分布在竖向排焦式炼焦炉的单侧，而将实施例1另一侧的换热装置替换为捣固装煤车7。

Claims (6)

1.一种用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，其特征在于该换热装置分布在炼焦炉的两侧或一侧，包括并排设置且结构相同的贫煤气换热室（35）和空气换热室（36）；所述的贫煤气换热室（35）内上部和下部分别设有表面带多个穿孔的管板（19），上下管板（19）之间设有多个分别连接上下管板穿孔的立管（17），贫煤气换热室（35）内有中心隔板（18）把立管（17）分成内外两组，中心隔板（18）上端与上管板（19）相连、下端至下管板（19）之间留有管间通道折流孔（22），在上下管板（19）之间水平设置多个管间折流板（20），形成多壳程换热通道；

上管板（19）位于中心隔板（18）内侧部分的上方为上烟气分流通道（23A），上管板（19）位于中心隔板（18）外侧部分的上方为与所述上烟气分流通道（23A）相隔离的上烟气汇合通道（24A），

下管板（19）位于中心隔板（18）内侧部分的下方为下烟气汇合通道（24B），下管板（19）位于中心隔板（18）外侧部分的下方为与所述下烟气汇合通道（24B）相通的下烟气分流通道（23B），

在下管板（19）中部的下方设有管内通道折流孔（21），形成两管程换热通道，该管内通道折流板（21）位于下烟气汇合通道（24B）与下烟气分流通道（23B）之间，

位于上管板（19）上方的上烟气分流通道（23A）设有烟气进口（25），位于上管板（19）上方的上烟气汇合通道（24A）设有换热室烟气出口（26）；在所述的贫煤气换热室（35）上部外侧有贫煤气入口（27）与管间通道相通，在所述的贫煤气换热室（35）上部内侧有贫煤气出口（29），该贫煤气出口（29）与设置在贫煤气换热室（35）内侧的贫煤气竖向通道（31）相通；

所述的贫煤气竖向通道（31）朝向燃烧室2一侧的底部设有贫煤气分出口（33）；

所述的贫煤气换热室（35）的贫煤气入口（27）、贫煤气出口（29），在空气换热室（36）中分别称为空气入口（28）、空气出口（30）；

空气换热室（36）的空气出口（30）与设置在空气换热室（36）内侧的空气气竖向通道（32）相通；在空气竖向通道（32）朝向燃烧室（2）一侧的底部留有空气分出口（34）。

2.如权利要求1所述的用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，其特征在于所述的贫煤气分出口（33）和空气分出口（34）分别通过带调节阀的的贫煤气连接管（11）和带调节阀的空气连接管（12）与主燃烧器（8）相连。

3.如权利要求2所述的用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，其特征在于所述的贫煤气连接管（11）和空气连接管（12）之间设有带截止阀的旁通管（14）。

4.如权利要求1所述的用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，其特征在于贫煤气竖向通道（31）朝向燃烧室2一侧的底部设有多个贫煤气分出口（33），空气竖向通道（32）朝向燃烧室（2）一侧的底部留有多个空气分出口（34），

最底层的贫煤气分出口（33）和空气分出口（34）分别通过带调节阀的的贫煤气连接管（11）和带调节阀的空气连接管（12）与主燃烧器（8）相连。

其余的每一对贫煤气分出口（33）和空气分出口（34）分别通过带调节阀的的贫煤气连接管（11）和带调节阀的空气连接管（12）与辅助燃烧器（9）和测温元件（10）相连。

5.如权利要求4所述的用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，其特征在于所述的贫煤气连接管（11）和空气连接管（12）之间设有带截止阀的旁通管（14）。

6.如权利要求2或4所述的用于竖向排焦式炼焦炉横向连续加热的换热装置，其特征在于上述主燃烧器（8）和辅助燃烧器（9）还连接有带截止阀的焦炉煤气连接管（13）。

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