本发明涉及焦炉炼焦技术领域，尤其涉及一种顶装捣固一体化焦炉炉体结构及其调节方法。
背景技术：
随着焦化市场的发展以及市场形势的影响，各焦化企业、特别是以焦炭销售为主的独立焦化厂对炼焦炉的要求越来越高。能够根据煤源情况和客户对焦炭质量需求，在捣固与顶装炼焦方式之间切换的炼焦炉越来越受到焦化企业的青睐。
传统的捣固焦炉与顶装焦炉在炉体结构上存在一定的区别，通常炼焦企业会根据煤源的不同、焦炭用途的不同以及投入资金的多少来选择判断建设那种装煤方式的焦炉炉体，一旦条件改变，则很难满足生产需要。目前，一些生产企业仅在简单改变受煤及装煤的方式后，就用原有的只适合单一方式生产的焦炉进行捣固和顶装两种工艺切换生产，其结果造成炉体寿命大大缩短，炉体的热功效率明显下降，经济效益并不明显。
技术实现要素：
本发明提供了一种顶装捣固一体化焦炉炉体结构及其调节方法，通过对焦炉炉体结构进行优化，实现对焦炉加热水平、炉顶空间温度、高向加热均匀性及长向加热均匀性的调节，使之既适用于顶装炼焦工艺，又适用于捣固炼焦工艺。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种顶装捣固一体化焦炉炉体结构，包括由炉顶、炭化室、燃烧室、斜道、蓄热室及小烟道组成的焦炉本体；炉顶之下为相间配置的燃烧室和炭化室，燃烧室和炭化室下方设斜道与蓄热室相连，每个蓄热室下部设小烟道通过交换开闭器与外部烟气道相连；燃烧室由多个双联立火道组成，组成双联立火道的立火道顶部分别通过跨越孔连通，且每个立火道上方均设有看火孔；所述跨越孔设有调节砖，调节砖可移动地设置在跨越孔的水平气流通道内或两侧的立火道内，根据需要对跨越孔进行部分或全部封闭；所述小烟道内设隔墙，将小烟道分隔为2个独立的分烟道道，，每个分烟道上方均设有箅子砖及箅子调节砖；对应的交换开闭器内设隔板实现对2个独立分烟道的单独控制。
所述调节砖为多块，每块调节砖顶部均设有钩孔，用于与自看火孔伸入立火道内的钩具配合实现调节砖的移动及位置摆放。
所述跨越孔由上层跨越孔和下层跨越孔组成，2层跨越孔处分别设调节砖。
所述调节砖通过临时摆放、横向旋转或竖向翻转方式实现对上层跨越孔或下层跨越孔的封闭。
所述隔墙在机侧到焦侧之间通长设置，小烟道被隔墙分隔为横截面面积一大一小的2个分烟道，其中横截面面积大为主分烟道，横截面面积小的为补充分烟道。
所述炉顶设有炉顶补充加热系统；炉顶补充加热系统包括富煤气横排管、富煤气支管及富煤气侧喷主管；所述富煤气横排管设于燃烧室上方，并沿焦炉长向通长设置，富煤气横排管通过交换旋塞与富煤气侧喷主管相连，富煤气侧喷主管上设闸阀；每个立火道一侧的立火道隔墙上分别开设富煤气喷入口，各个富煤气喷入口分别通过向上延伸至炉顶的富煤气道连接富煤气支管的一端，富煤气支管的另一端与富煤气横排管连通。
所述富煤气横排管为2条，其中一条富煤气横排管通过富煤气支管和富煤气道连通单数立火道中的富煤气喷入口，另外一条富煤气横排管通过富煤气支管和富煤气道连通双数立火道中的富煤气喷入口。
沿焦炉的机侧到焦侧方向，富煤气横排管与富煤气支管之间连接处的开口大小根据焦炉的锥度变化。
所述的一种顶装捣固一体化焦炉炉体结构的调节方法，能够实现焦炉加热水平、炉顶空间温度、高向加热均匀性及长向加热均匀性的综合调节，并满足顶装炼焦工艺及捣固炼焦工艺的要求；具体调节方式如下：
1)通过跨越孔处的调节砖调节；
当入炉煤的收缩率较大，导致炉顶空间温度过高时，将上层跨越孔封闭；双联立火道只通过下层跨越孔连通，从而使废气循环路径缩短，焦炉炉体的加热水平增加，炉顶空间温度下降；反之，将下层跨越孔封闭，使焦炉炉体的加热水平减小，炉顶空间温度升高；
2)通过小烟道调节；
当顶装捣固一体化焦炉采用捣固方式炼焦时，主分烟道开启，补充分烟道关闭；上升气流由交换开闭器供入主分烟道，并由主分烟道进入上方的蓄热室；换向操作后，下降气流由蓄热室进入主分烟道，汇集后通过交换开闭器排入外部的烟气道；
当顶装捣固一体化焦炉采用顶装方式炼焦时，主分烟道和补充分烟道同时开启；上升气流时由交换开闭器同时供入主分烟道和补充分烟道，再由主分烟道和补充分烟道进入上方的蓄热室；换向操作后，下降气流由蓄热室同时进入主分烟道和补充分烟道，汇集后通过交换开闭器排入外部的烟气道；
3)通过炉顶补充加热系统调节；
焦炉生产过程中，当炉顶空间温度不足时，启动焦炉炉顶补充加热系统，同时通过焦炉的空气供入通道向立火道内供入更多空气，用于补充加热时助燃；用于补充加热的富煤气通过富煤气侧喷主管进入富煤气横排管，然后经过各个富煤气支管向下进入富煤气道，最后由富煤气喷入口喷入各燃烧室的立火道内，与立火道内的过量空气混合燃烧；根据焦炉加热制度，通过交换旋塞控制向单数立火道或双数立火道内输入富煤气；由于沿焦炉的机侧到焦侧方向，各个富煤气支管的直径依次递增，能够补偿燃烧室锥度造成的长向加热不均，从而提高焦炉高向及长向加热的均匀性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过改变调节砖的位置及数量可以方便快速的改变焦炉加热水平；与常规技术中采用滑动砖在气体流动的竖直通道内进行阻断的方式相比，本发明中采用的调节砖不影响通过看火孔测温；
2)通过对跨越孔的调节，可以有效调整焦炉炉体的加热水平，包括炉顶的高向温度分布及炉顶空间温度，从而使得焦炉炉体能够适应不同煤料的变化，更好的控制焦炉标准立火道的温度，提高焦炉热效率；
3)将小烟道分为2个独立的烟气道，其中一个作为补充烟气道，与小烟道连接的交换开闭器也分为2个通道，实现对小烟道中2个气流通道的单独控制，实现气体流量的调节；采用顶装炼焦工艺时，主分烟道和补充分烟道同时开启；采用捣固炼焦工艺时，主分烟道打开，补充分烟道关闭；其操作简单方便，能够实现两种炼焦工艺之间的快速切换；
4)在炉顶设置焦炉炉顶补充加热系统，且沿焦炉的机侧到焦侧方向，各个富煤气支管的直径依次递增，可有效改善高向及长向加热均匀性。
附图说明
图1是本发明所述一种顶装捣固一体化焦炉炉体结构的示意图。
图2a是本发明所述跨越孔及调节砖的第一种具体结构的示意图(上层跨越孔封闭)。
图2b是图2a中的a-a视图。
图2c是本发明所述跨越孔及调节砖的第一种具体结构的示意图(下层跨越孔封闭)。
图2d是图2c中的b-b视图。
图3a是本发明所述跨越孔及调节砖的第一种具体结构的示意图(上层跨越孔封闭)。
图3b是图3a中的c-c视图。
图3c是本发明所述跨越孔及调节砖的第一种具体结构的示意图(下层跨越孔封闭)。
图3d是图3c中的d-d视图。
图4是本发明所述小烟道的结构示意图。
图5a是本发明所述炉顶补充加热系统的俯视图。
图5b是本发明所述炉顶补充加热系统的正视图一。
图5c是本发明所述炉顶补充加热系统的正视图二。
图中：1.炉顶2.炭化室3.燃烧室4.斜道5.蓄热室6.小烟道7.看火孔8.上层跨越孔9.下层跨越孔10.调节砖11.立火道12.隔层13.双联立火道隔墙14.砖槽15.隔墙16.主分烟道17.补充分烟道18.箅子砖19.富煤气侧喷主管20.富煤气横排管21.富煤气支管22.闸阀23.交换旋塞24.氮气吹扫管25.球阀26.富煤气道27.富煤气喷入口28.立火道隔墙
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：
见图1所示，本发明所述一种顶装捣固一体化焦炉炉体结构，包括由炉顶1、炭化室2、燃烧室3、斜道4、蓄热室5及小烟道6组成的焦炉本体；炉顶1之下为相间配置的燃烧室3和炭化室2，燃烧室3和炭化室2下方设斜道4与蓄热室5相连，每个蓄热室5下部设小烟道6通过交换开闭器与外部烟气道相连；燃烧室3由多个双联立火道组成，组成双联立火道的立火道11顶部分别通过跨越孔8、9连通，且每个立火道11上方均设有看火孔7；所述跨越孔8、9设有调节砖10，调节砖10可移动地设置在跨越孔8、9的水平气流通道内或两侧的立火道11内，根据需要对跨越孔8、9进行部分或全部封闭；所述小烟道6内设隔墙15，将小烟道6分隔为2个独立的分烟道，每个分烟道上方均设有箅子砖18及箅子调节砖；对应的交换开闭器内设隔板实现对2个独立分烟道的单独控制。
所述调节砖10为多块，每块调节砖10顶部均设有钩孔，用于与自看火孔7伸入立火道11内的钩具配合实现调节砖10的移动及位置摆放。
如图2a-2d、3a-3d所示，所述跨越孔由上层跨越孔8和下层跨越孔9组成，2层跨越孔8、9处分别设调节砖10。
所述调节砖10通过临时摆放、横向旋转或竖向翻转方式实现对上层跨越孔8或下层跨越孔9的封闭。
如图4所示，所述隔墙15在机侧到焦侧之间通长设置，小烟道6被隔墙15分隔为横截面面积一大一小的2个分烟道，其中横截面面积大为主分烟道16，横截面面积小的为补充分烟道17。
如图5a-5c所示，所述炉顶1设有炉顶补充加热系统；炉顶补充加热系统包括富煤气横排管20、富煤气支管21及富煤气侧喷主管19；所述富煤气横排管20设于炉顶1上方，并沿焦炉长向通长设置，富煤气横排管20通过交换旋塞23与富煤气侧喷主管19相连，富煤气侧喷主管19上设闸阀22；每个立火道11一侧的立火道隔墙28上分别开设富煤气喷入口27，各个富煤气喷入口27分别通过向上延伸至炉顶1的富煤气道26连接富煤气支管21的一端，富煤气支管21的另一端与富煤气横排管20连通。
所述富煤气横排管20为2条，其中一条富煤气横排管20通过富煤气支管21和富煤气道26连通单数立火道中的富煤气喷入口27，另外一条富煤气横排管20通过富煤气支管21和富煤气道26连通双数立火道中的富煤气喷入口27。
沿焦炉的机侧到焦侧方向，富煤气横排管20与富煤气支管21之间连接处的开口大小根据焦炉的锥度变化。
所述的一种顶装捣固一体化焦炉炉体结构的调节方法，能够实现焦炉加热水平、炉顶空间温度、高向加热均匀性及长向加热均匀性的综合调节，并满足顶装炼焦工艺及捣固炼焦工艺的要求；具体调节方式如下：
1)通过跨越孔8、9处的调节砖10调节；
当入炉煤的收缩率较大，导致炉顶空间温度过高时，将上层跨越孔8封闭；双联立火道只通过下层跨越孔9连通，从而使废气循环路径缩短，焦炉炉体的加热水平增加，炉顶空间温度下降；反之，将下层跨越孔9封闭，使焦炉炉体的加热水平减小，炉顶空间温度升高；
2)通过小烟道6调节；
当顶装捣固一体化焦炉采用捣固方式炼焦时，主分烟道16开启，补充分烟道17关闭；上升气流由交换开闭器供入主分烟道16，并由主分烟道16进入上方的蓄热室5；换向操作后，下降气流由蓄热室5进入主分烟道16，汇集后通过交换开闭器排入外部的烟气道；
当顶装捣固一体化焦炉采用顶装方式炼焦时，主分烟道16和补充分烟道17同时开启；上升气流时由交换开闭器同时供入主分烟道16和补充分烟道17，再由主分烟道16和补充分烟道17进入上方的蓄热室5；换向操作后，下降气流由蓄热室5同时进入主分烟道16和补充分烟道17，汇集后通过交换开闭器排入外部的烟气道；
3)通过炉顶补充加热系统调节；
焦炉生产过程中，当炉顶空间温度不足时，启动焦炉炉顶补充加热系统，同时通过焦炉的空气供入通道向立火道11内供入更多空气，用于补充加热时助燃；用于补充加热的富煤气通过富煤气侧喷主管19进入富煤气横排管20，然后经过各个富煤气支管21向下进入富煤气道26，最后由富煤气喷入口27喷入各燃烧室3的立火道11内，与立火道11内的过量空气混合燃烧；根据焦炉加热制度，通过交换旋塞23控制向单数立火道或双数立火道内输入富煤气；由于沿焦炉的机侧到焦侧方向，各个富煤气支管21的直径依次递增，能够补偿燃烧室锥度造成的长向加热不均，从而提高焦炉高向及长向加热的均匀性。
如图2a-2d所示，是本发明所述跨越孔与调节砖配合的一种具体结构形式；图中，调节砖10为t形，短边一侧设钩孔，调节砖10相对长边一侧向上或向下翻转；隔层12的顶部设凹槽，当调节砖10向上翻转时，调节砖10的长边一侧嵌入凹槽内使调节砖10呈竖直状态；隔层12的两端分别设承托台，当调节砖10向下翻转时，调节砖10通过两端的延伸部分悬挂在承托台上。调节砖10与隔层12之间活动连接，调节砖10翻转后能够将上层跨越孔8或下层跨越孔9封闭，使上、下2层跨越孔8、9始终保持一开一闭的状态。
上述跨越孔调节时，从看火孔7伸入钩具，向上翻转调节砖10，通过隔层12的凹槽限位使调节砖10呈竖直状态，此时下层跨越孔9打开，同时上层跨越孔8关闭，沿气流通道流动的废气经下层跨越孔9流动到相邻立火道11，使加热水平增加；反之，当向下翻转调节砖10时，通过隔层12上的承托台使调节砖10呈悬挂状态，此时上层跨越孔8打开，下层跨越孔9关闭，沿气流通道流动的废气经上层跨越孔8流动到相邻立火道11内，使加热水平减小。
如图3a-3d所示，是本发明所述跨越孔与调节砖配合的另一种具体结构形式；隔层12向一侧立火道11内延伸形成凸台，该凸台上可移动地设有调节砖10；下层跨越孔9下方的双联立火道隔墙13顶部向另一侧立火道11内延伸形成凸台，该凸台上可移动地设有调节砖10。两侧凸台上分别设有砖槽14，用于对调节砖10起限位固定作用，防止调节砖10因气流作用向前或向后倾倒。放置调节砖10时，用钩具钩住调节砖10，将调节砖10从看火孔7中移入立火道11内并根据需要放置在凸台上即可。
以上所述仅为调节砖设置的2个实例而已，本发明所述调节砖并不仅限于上述结构。
如图5a-5c所示，是本发明所述炉顶补充加热系统的结构示意图。所述富煤气为焦炉煤气或其它高热值煤气。富煤气侧喷主管19可设于焦炉的机侧、焦侧或机、焦两侧。炉顶补充加热系统还可以设置氮气吹扫管24；氮气吹扫管24与富煤气侧喷主管19相连通，且连通处位于闸阀22下游的富煤气侧喷主管19上，氮气吹扫管24上设球阀25。停止补充加热时，关闭富煤气侧喷主管19上的闸阀22，打开氮气吹扫管24上的球阀25，接入氮气，对富煤气侧喷主管19及富煤气横排管20内留存的煤气进行吹扫。
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。