TWI449779B - 藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及壁部的熱輻射損失的方法 - Google Patents

Description

藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及壁部的熱輻射損失的方法

本發明係關於一種補償煉焦爐室運作時由熱輻射造成之輻射損失的方法，該輻射與穿過煉焦爐室門之熱損失有關，該熱損失通常穿過煉焦爐室門或煉焦爐室端壁發生，且其中輻射損失之補償藉助於煤餅之特殊成形來實現，該煤餅之特殊成形使得爐之門及端壁附近區域中煤碳化所需熱之損失減少，從而提高該等區域中之焦炭品質且縮短煤裝料(coal charge)完全碳化之時間。同樣地，本發明改進焦炭批料排出時之排放情況。在煤餅壓實期間達成煤餅之成形，煤餅是藉由壓製煤以獲得煤餅來產生。成形可理解為保持一部分煤餅排空所形成之凹部，或在煤餅上傾注增加量之煤且壓製所形成之凸部。

壓實煤以給煉焦爐室加料實際上獲知於先前技術。WO 2006/056286 A1中描述藉由應用適合之裝置來產生壓製煤餅。應用此教示中描述之方法，藉助於固定壓製工具在壓製模組(press mould)中模製煤餅，該固定壓製工具水平作業且衝程長度有限。該壓製模組包含可滑動終止壁(slidable stop wall)，該終止壁由壓製工具在與煤餅生長相反之方向上作用之適合制動力的衝擊下遠離。藉助於此方法，在煤餅引入煤運輸車或煉焦爐室之前將其壓實。

隨後藉由應用獲知於先前技術之方法實現煉焦爐室之加料及/或裝料。用於給水平煉焦爐室裝料之習用設計類型描述於DE 19545736 A1中。在水平位準上將煤傾注於爐外部之平坦底板上，接著壓實，其後將壓實之煤餅與底板一起輕輕推入煉焦爐室，接著自爐室撤回底板，同時將煤餅留在前側。藉助於此等方法，有可能給水平煉焦爐室、尤其配備有底板加熱系統(floor heating)之水平煉焦爐室裝料。

藉助於此方法將具有規則形狀之壓實煤餅引入煉焦爐室中。其尤其位於具有低絕緣性之煉焦爐室門處，煤餅緊密倚靠於門上以致由於穿過門之輻射而發生實質性熱損失，後果為在大多數情況下此煤裝料區域使爐處於不完全碳化狀態，因此對排空煉焦爐過程期間的排放情況產生不利影響。此致使焦炭品質低劣，尤其在煉焦爐室門區域中。為此，搜尋補償穿過煉焦爐室門之輻射損失且改進煤碳化完全性之狀態的可能性。

因此，現在本發明之一目的在於補償煉焦爐室中煉焦爐室門附近區域及端壁附近區域之輻射損失，藉此改進煤裝料碳化完全性之狀態，其中意欲藉助於煤餅之特殊成形來達成此減少。成形應包括煤餅高度之增加或減小，其中煤餅高度之此增加或減小在位於煉焦爐室門附近之煤餅之各個部分上實施。

本發明藉由提供一種在壓實煤餅時賦予其特殊形狀之方法來解決此任務，該方法改變煉焦爐室門附近呈裝料形式之煤餅的高度，此改變藉由增加或減小煤餅之高度來實現。在該方法之一個實例中，用具有降低密度的煤餅填充如此獲得的具有恆定煤餅高度的凹部亦可行。在本發明之另一個實例中，向一個煉焦爐集合或煉焦爐組之第一個及最後一個煉焦爐室各提供具有改變高度或密度之煤餅為可行的，其中煤餅之凹部位於邊緣側面煉焦爐室端壁附近且因此減少穿過煉焦爐室端壁之輻射損失。

藉由改變煤餅高度及密度，此爐區域中煤裝料之煉焦時間得以縮短，因此焦炭品質提高且穿過煉焦爐室壁部或門之輻射實質上減少。

為了在製造壓實煤餅時產生凹部，簡單地省去一個壓實體。以相同方式，可藉由在所需位置添加一個煤壓實體來局部增加煤餅高度。若藉由壓實且分開切割成個別壓實體來製造煤餅，則此產生模式可行。視壓實體之尺寸而定，甚至可利用若干壓實體來產生高度增加或凹部。在藉由簡單壓製製造煤之情況下，可藉由將減少量之煤填入壓實模組中且壓製來產生凹部。以相同方式，藉由添加相應量之煤，用適合的側面成形元件填滿且下壓來產生相應凸部。適合的側面成形元件的實例為金屬薄片。此外，可以如下方式產生此凹部：根本不壓實位於壓實煤餅側端之填入量之煤，而是使之作為鬆散體(loose bulk)停留於下方之煤壓實體上。

尤其主張一種藉由改變煤餅之高度或密度而減少煉焦爐門附近區域中煤裝料之煉焦時間且補償穿過煉焦爐室門之熱輻射損失的方法，其中：

‧　藉由應用壓實方法壓製煤堆以獲得密度在700 kg/m³ 至1300 kg/m³ 範圍內之壓實煤餅，及

‧　經由煉焦爐室之裝料口將壓實煤餅裝入煉焦爐室中，且其特徵在於

‧　在煤壓實期間在面對煉焦爐室門之煤餅面上部產生煤餅之凹部或凸部，該凹部或凸部不填充煤或填充有較少的煤。

基本上僅需要一個凹部。然而，出於一些目的，亦可能實現煤餅之凸部，視情況甚至與凹部組合。雖然該凹部或凸部之高度可改變，但為達成本發明之作用，較佳在20 mm至700 mm範圍內。壓實煤餅之典型高度為700 mm至1300 mm。雖然煤餅之該凹部或凸部之深度亦可改變，但其較佳為0.25公尺至5公尺。煤餅之凸部或凹部沿煉焦爐門之寬度可任意改變。

在壓製形式下，煤餅之密度通常在700 kg/m³ 至1,300 kg/m³ 範圍內。若藉由降低煤餅之密度產生凹部，則宜使密度降低至20 kg/m³ 至300 kg/m³ 。舉例而言，可藉由使一個凹部保持排空，以頂部裝料模式向保持排空之凹部再填充煤以使得凹部具有降低之煤餅密度來實現此密度降低。提供具有降低密度之凹部可與上文所述之煤餅之正常凸部或凹部組合。

藉由在煤餅高度上提供深度為2公尺之凹部，假定凹部之寬度為1公尺且門寬度為約4公尺，則凹部之每100 mm高度使此煤餅區域中之煉焦時間60小時減小了約4小時。藉由藉助於降低之密度在煤餅高度上提供深度為2公尺之凹部，假定凹部之寬度為1公尺且門寬度為約4公尺，則凹部之每100 kg/m³ 之降低密度每100 mm高度使此煤餅區域中之煉焦時間60小時減少了約5小時。

為實施本發明方法以產生具有凹部或凸部之煤餅，最終可應用任何任意選擇之方法，只要由此可產生凸部或凹部。

在本發明之另一個實例中，僅煉焦爐集合或煉焦爐組之第一個及最後一個煉焦爐室之煤餅具有煤餅之增加或減少。宜使煉焦爐組或煉焦爐集合之第一個煉焦爐室(第一端爐)之煤餅具有煤餅高度之增加，且宜使煉焦爐集合或煉焦爐組之最後一個煉焦爐室(第二端爐)之煤餅具有凹部或高度增加。該凹部或高度增加不僅在面對門之煤餅面上實施，而且在煉焦爐組或煉焦爐集合之煉焦爐室之側面端壁上實施。

在改良最初提及之方法中，出於該目的，主張一種藉由改變煤餅之高度或密度而減少煉焦時間且補償穿過煉焦爐室門之輻射損失的方法，其特徵在於：

‧　該煉焦爐室為煉焦爐組或煉焦爐集合之一部分，且煉焦爐組或煉焦爐集合之第一個煉焦爐室沿側面關閉的煉焦爐室端壁具有煤餅凸部或凹部，及

‧　煉焦爐組或煉焦爐集合之最後一個煉焦爐室沿側面關閉的煉焦爐室端壁具有煤餅凹部。

如在簡單煤餅之情況下一樣，第一個或最後一個煉焦爐室之煤餅之該凹部或凸部的高度較佳設定為20 mm至700 mm。雖然該凹部或凸部進入煉焦爐室之深度典型地對應於側面煉焦爐室壁部之整個長度，但其亦可較小。寬度較佳為門長度之25%。每個煉焦爐組或煉焦爐集合之煉焦爐室的數目可任意改變。

甚至可藉由省去或添加煤壓實體來提供第一個及最後一個煉焦爐室之凹部或凸部。可藉由堆疊及振動或置放一或若干個額外壓實體來產生凸部。可藉由下壓側面成形元件並填滿來實施堆疊及振動。在該方法之另一個實例中，在第一個及最後一個煉焦爐室之煤餅中產生具有降低的煤餅密度的填充有煤壓實體或煤批料的凹部。在應用此方法時，典型地用煤餅填充凹部，其密度降低至20 kg/m³ 至300 kg/m³ 。舉例而言，可藉由省去、堆疊及振動來產生降低之煤餅密度。

亦主張藉由應用本發明方法產生的煤餅的用途，且設想將該煤餅裝入用於煤碳化之煉焦爐室中且用於在煉焦爐室中進行煤碳化。用本發明產生之煤餅實現煤碳化之典型煉焦爐室為「非回收」或「熱回收」型煉焦爐室。同樣，有可能在習用煉焦爐室中使用本發明產生之煤餅。

在待裝入煉焦爐室之煤餅中提供凹部或凸部的上述方法提供以下優點：由於煉焦時間減少且同時減少穿過通常具有低熱絕緣性之煉焦爐室門的熱輻射，從而提高煉焦爐門或端壁附近區域中之焦炭品質。該方法亦提供以下優點：藉由利用本發明產生之煤餅減少穿過煉焦爐室之側面煉焦爐室壁部的熱輻射。

藉助於四個圖式闡明本發明之裝置，其中該等圖式僅代表本發明裝置之設計的例示性實例。

圖1展示煉焦爐室(1 )，其裝有煤餅(2 )且具有位於上方之氣體空間或初次加熱空間(2a )，該煤餅具有未填充煤且位於煉焦爐室門(3 )之環境中的本發明凹部(2b )。凹部(2b )之深度(2c )為0.25 m至5 m。此處亦可見位於煉焦爐室門(3 )上方之煉焦爐室壁部(4 )；緊固於煉焦爐室門(3 )上之載運裝置(3a )，包括移動機構(3b )；煉焦爐室頂部(5 )，其具有調節空氣流之孔(6 )及裝置(6a )；具有孔(7a )之「降流」管(7 )，用於使部分燃燒之煉焦氣傳入二次空氣底部(8 )中；具有位於上方之廢氣通道(9 )之二次空氣底部(8 )，在二次空氣底部(8 )中，部分燃燒之煉焦氣利用二次空氣完全燃燒，以自下方加熱煤餅；及具有控制設施之孔(10 )，流入之二次空氣流經由孔(10 )調節。

圖2展示煉焦爐室(1 )，其裝有煤餅(2 )且具有位於上方之氣體空間或初次加熱空間(2a )，該煤餅具有填充有較小密度之煤批料且位於煉焦爐室門(3 )之環境中的本發明凹部(2d )。凹部(2d )之深度(2e )為0.25 m至5 m。

圖3展示包含4個煉焦爐室(1a-d )之煉焦爐室組。第一個煉焦爐室(1a )中裝有在面對煉焦爐端室面之面上具有凸部(2f )之煤餅(2 )。凸部(2f )之高度(2g )為20 mm至700 mm。最後一個煉焦爐室(1d )中裝有在面對煉焦爐端室面之面上具有凹部(2h )之煤餅(2 )。凹部(2h )之高度(2g )亦為20 mm至700 mm。

圖4展示包含4個煉焦爐室(1a-d )之煉焦爐室組。第一個及最後一個煉焦爐室(1a、1d )中裝有在面對煉焦爐端室面之面上具有凹部(2i )之煤餅(2 )。凹部(2i )中裝有具有20 kg/m³ 至300 kg/m³ 之較低密度的煤壓實體或煤批料。

1．．．煉焦爐室

1a-d．．．煉焦爐集合或煉焦爐組之煉焦爐室

2．．．煤餅

2a．．．初次加熱空間

2b．．．凹部

2c．．．凹部之深度

2d．．．具有較低煤餅密度之凹部

2e．．．具有較低煤餅密度之凹部之深度

2f．．．煤餅之凸部

2g．．．凹部或凸部之高度

2h．．．煤餅之凹部

2i．．．具有較低煤密度之煤餅的凹部

3．．．煉焦爐室門

3a．．．煉焦爐室門之載運裝置或載運架

3b．．．煉焦爐室門之移動機構

4．．．煉焦爐室壁部

5．．．煉焦爐室頂部

6．．．穿過煉焦爐室頂部之孔

6a．．．空氣流調節裝置

7．．．「降流」管

7a．．．「降流」管之孔

8．．．二次空氣底部

9．．．二次加熱空間

10．．．二次空氣底部之孔

圖1展示煉焦爐室門環境中之煤餅中具有本發明凹部的煉焦爐室。

圖2展示煉焦爐室門環境中之煤餅中具有低煤密度之本發明凹部的煉焦爐室。

圖3展示包含四個煉焦爐室之煉焦爐集合，其中第一個煉焦爐室中裝有具有本發明凹部之煤餅且其中最後一個煉焦爐室中裝有具有本發明增加之煤密度的煤餅。

圖4展示包含四個煉焦爐室之煉焦爐集合，其中第一個及最後一個煉焦爐室中裝有具有低煤餅密度之凹部的本發明煤餅。

1．．．煉焦爐室

2．．．煤餅

2a．．．初次加熱空間

2b．．．凹部

2c．．．凹部之深度

3．．．煉焦爐室門

3a．．．煉焦爐室門之載運裝置或載運架

3b．．．煉焦爐室門之移動機構

4．．．煉焦爐室壁部

5．．．煉焦爐室頂部

6．．．穿過煉焦爐室頂部之孔

6a．．．空氣流調節裝置

7．．．「降流」管

7a．．．「降流」管之孔

8．．．二次空氣底部

9．．．二次加熱空間

10．．．二次空氣底部之孔

Claims (12)

1. 一種藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其中藉由應用壓實方法壓製煤堆以獲得密度在700 kg/m³ 至1300 kg/m³ 範圍內之壓實煤餅，及經由煉焦爐室之裝料口將該壓實煤餅裝入該煉焦爐室中，其特徵在於 在煤壓實期間在面對該等煉焦爐室門之煤餅面上部產生該煤餅之凹部或凸部，該凹部或凸部未填充煤或填充有較少的煤。
2. 如申請專利範圍第1項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該凹部或凸部之高度為20 mm至700 mm且其進入該煉焦爐室之深度為0.25公尺至5公尺。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該凹部藉由不填充及下壓或在該煤餅中省去壓實體而產生。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該凸部藉由向該煤餅中添加煤且下壓因此獲得之自由空間或藉由在頂部置放額外的壓實體而產生。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該凹部藉由在該煤餅中省去煤、以頂部裝料模式後填充保持排空之該凹部、或包括振動之再填充而產生，其中所產生之該凹部具有較低煤餅密度。
6. 如申請專利範圍第5項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 具有該較低煤餅密度之該凹部具有20 kg/m³ 至300 kg/m³ 之較低煤餅密度。
7. 如申請專利範圍第1項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該煉焦爐室為煉焦爐組或煉焦爐集合之一部分，且該煉焦爐組或煉焦爐集合之第一個煉焦爐室沿側面關閉的煉焦爐室端壁具有該煤餅之凸部，及該煉焦爐組或煉焦爐集合之最後一個煉焦爐室沿側面關閉的煉焦爐室端壁具有該煤餅之凹部。
8. 如申請專利範圍第7項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該凹部藉由不填充及下壓或省去壓實體而產生。
9. 如申請專利範圍第7項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該凸部藉由向該煤餅中添加煤且下壓因此獲得之自由空間或藉由在頂部置放額外的壓實體而產生。
10. 如申請專利範圍第7項或第9項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 煉焦爐組之該第一個煉焦爐室之該煤餅中之凹部的高度及該最後一個煉焦爐室之該煤餅中之凸部的高度為25 mm至700 mm。
11. 如申請專利範圍第7項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該煉焦爐室為煉焦爐組或煉焦爐集合之一部分，且該煉焦爐組或煉焦爐集合之該第一個及該最後一個煉焦爐室沿該端壁具有凹部，且該等凹部具有擁有較低煤餅密度之煤批料或煤壓實體。
12. 如申請專利範圍第11項之藉由改變煤餅之高度或密度而減少穿過煉焦爐室門及端壁之熱輻射損失的方法，其特徵在於 該煉焦爐組或煉焦爐集合之該第一個及該最後一個煉焦爐室之該煤餅中的該等凹部具有20 kg/m³ 至300 kg/m³ 之較低煤餅密度。