一种焦炉燃烧室‑炭化室墙结构的制作方法

本发明涉及炼焦技术领域，尤其涉及一种焦炉燃烧室-炭化室墙结构。

背景技术：

如图1所示，现代焦炉炉体1最上部是炉顶，炉顶之下为相间配置的燃烧室3和炭化室2，焦炉炉体1下部有蓄热室6和连接蓄热室6和燃烧室3的斜道区5，每个蓄热室6下部的小烟道7通过交换开闭器与烟道连接，烟道末端通向烟囱。燃烧室3在炭化室2的两侧，由许多立火道8构成，煤气在立火道8内燃烧，通过立火道8与炭化室2之间的炭化室墙4将热量传递给炭化室2，炭化室2中的炼焦煤经过高温干馏转化为焦炭，因而燃烧室立火道8的温度及炭化室墙4的传热效率将直接影响焦炭的产量和质量。

为了提高生产效率，国内外焦炉趋向于大型化，炭化室高度、长度和宽度都越来越大，对焦炉的结构强度和严密性的要求也越来越高。砌筑常规炭化室墙10的硅砖所用的砖型有：丁字砖、酒瓶砖和宝砖砖，中国焦炉的炭化室墙10以前多采用丁字砖，20世纪80年代以后多采用宝塔砖，即炭化室墙10以形、形或形与立火道隔墙9形成凹凸咬合结构；其朝向燃烧室立火道8一侧的内表面为平面(如申请号为200520145110.3的中国专利，公开的“一种焦炉燃烧室-炭化室单元”)。

炭化室墙的厚度一般为90-100mm，国内焦炉炭化室墙的厚度多为95-105mm。由于常规炭化室墙10的传热面为等厚面，如果要提高燃烧室-炭化室的传热效率，只能减薄炭化室墙10的整体厚度，但这样做却降低了焦炉炉体1的结构强度和燃烧室-炭化室的气密性。

技术实现要素：

本发明提供了一种焦炉燃烧室-炭化室墙结构，在保证焦炉炉体的结构强度和燃烧室-炭化室气密性的同时可以显著提高燃烧室-炭化室间的传热效率，减少结焦时间、提高焦炭产量、提高焦炉生产效率，更有利于焦炉的大型化发展。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种焦炉燃烧室-炭化室墙结构，所述燃烧室-炭化室由燃烧室和炭化室相间排列组成，燃烧室由多个立火道并列组成；各立火道之间设立火道隔墙，炭化室与立火道之间设炭化室墙，炭化室内的立火道隔墙与炭化室墙连接处设凹凸咬合结构；所述炭化室墙朝向立火道一侧的内表面为凹形结构，凹形内表面的厚度为炭化室墙厚度-10～15mm。

所述立火道隔墙由间隔设置的“工”字形隔墙和“中”字形隔墙组成，炭化室墙的一端设凹形结构与“工”字形隔墙形成凹凸咬合结构，另一端设或不设凹形结构，并嵌入“中”字形隔墙内形成凹凸咬合结构。

所述炭化室墙自下向上由多块墙砖组成，每块墙砖的上、下表面设有沟舌。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

炭化室墙的内表面设为凹形结构，两端与立火道隔墙结构的部分结构不变，能够保证焦炉炉体的结构强度和气密性；同时炭化室墙的传热面厚度减薄，有利于增加焦炉燃烧室传至炭化室的平均热流量，提高燃烧室-炭化室的传热效率；可减少结焦时间、提高焦炭产量、提高焦炉生产效率，实现焦炉的大型化发展。

附图说明

图1是常规焦炉燃烧室-炭化室单元的纵剖视图。

图2是常规立火道单元结构图。

图3是本发明所述立火道单元的结构示意图。

图4是采用常规炭化室墙的焦炉燃烧室传至炭化室的热流量分析云图；

图5是采用本发明所述炭化室墙的焦炉燃烧室传至炭化室的热流量分析云图；

图中：1.焦炉炉体 2.炭化室 3.燃烧室 4.炭化室墙 5.斜道区 6.蓄热室 7.小烟道 8.立火道 9.立火道隔墙 10.常规炭化室墙 11.本发明所述炭化室墙 A1/A2.靠近立火道一侧的炭化室侧墙 B1/B2.靠近炭化室一侧的炭化室侧墙

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图3所示，本发明所述一种焦炉燃烧室-炭化室墙结构，所述燃烧室-炭化室由燃烧室和炭化室相间排列组成，燃烧室由多个立火道8并列组成；各立火道8之间设立火道隔墙9，炭化室与立火道之间设炭化室墙4，炭化室内的立火道隔墙9与炭化室墙11连接处设凹凸咬合结构；所述炭化室墙11朝向立火道8一侧的内表面为凹形结构，凹形内表面的厚度为炭化室墙11厚度-10～15mm。

所述立火道隔墙9由间隔设置的“工”字形隔墙和“中”字形隔墙组成，炭化室墙11的一端设凹形结构与“工”字形隔墙形成凹凸咬合结构，另一端设或不设凹形结构，并嵌入“中”字形隔墙内形成凹凸咬合结构。

所述炭化室墙11自下向上由多块墙砖组成，每块墙砖的上、下表面设有沟舌。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

以7m焦炉为例。

如图2所示，常规炭化室墙10朝向立火道一侧的内表面为平面，通过焦炉炉墙侧负荷计算得出常规7m焦炉炭化室墙的厚度为95mm，即常规炭化室墙传热面的厚度为95mm。

如图2所示，常规炭化室墙10由靠近立火道8一侧的侧墙A1和靠近炭化室2一侧的侧墙B1组成，侧墙A1向侧墙B1传递的热量，可按单层平壁稳定热传导方程(傅里叶定律)近似计算，即：焦炉传热量Q1＝λF(t1-t2)/σ；其中λ为炭化室墙热导率，F为炭化室墙面积，t1、t2为侧墙A1和侧墙B1的平均温度，σ为炭化室墙传热面的厚度；可见，减少炭化室墙传热面的厚度可增加焦炉燃烧室-炭化室的热流量。

如图4所示，是常规7m焦炉燃烧室传至炭化室的热流量分析云图；利用ANSYS软件模拟分析后，得出常规7m焦炉燃烧室传至炭化室的平均热流量为6.605×10³W/m²。

如图3所示，本发明所述炭化室墙11朝向立火道8一侧的内表面为凹形结构，通过焦炉炉墙侧负荷计算得出7m焦炉炭化室墙11的厚度为95mm，而凹形内表面处的厚度为80mm，比炭化室墙11的整体厚度95mm减薄了15mm。

如图3所示，本发明所述燃烧室3由立火道8、立火道隔墙9、炭化室墙11组成，煤气燃烧将热量从靠近立火道8一侧的侧墙A2传递给靠近炭化室2一侧的侧墙B2，炼焦煤在炭化室2内受热干馏成焦炭。通过侧墙A2传递侧墙B2的热量，可按单层平壁稳定热传导方程(傅里叶定律)近似计算，即：Q2＝λF(t3-t4)/σ，其中λ为炉墙热导率，F为炭化室墙面积，t3、t4为侧墙A2和侧墙B2的平均温度，σ为炭化室墙传热面的厚度。

如图5所示，是采用本发明所述炭化室墙的焦炉燃烧室传至炭化室的热流量分析云图；为保证焦炉的结构强度和严密性，焦炉炭化室墙的整体厚度仍为95mm，但炭化室墙传热面(凹形内表面)处的厚度为80mm；利用ANSYS软件模拟分析后，得出采用本发明所述炭化室墙的7m焦炉燃烧室传至炭化室的平均热流量为7.549×10³W/m²。

结论：与现有同类型常规焦炉相比，采用本发明所述炭化室墙的焦炉可以提高燃烧室-炭化室14％以上的平均热流量，显著提高燃烧室-炭化室传热效率，缩短结焦时间，提高焦炉生产效率。

本发明所述焦炉燃烧室-炭化室墙结构中的炭化室墙包括由一块整体墙砖或若干块墙砖组合形成的具有凹形内表面的炭化室墙的所有技术方案，任何在其之上的修改或改进，均应包含在本发明之内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。