具有水冷吊架及环形预存室的干熄炉及其工作方法与流程

本发明涉及干熄炉技术领域，尤其涉及一种具有水冷吊架及环形预存室的干熄炉及其工作方法。

背景技术

干熄炉是焦化生产的一项重要节能环保设施，能够将从焦炉中推出的炽热焦炭在进行冷却的同时回收焦炭携带的大量热能，也避免了湿法熄焦对环境造成的水、气污染，因此在焦化领域得到了广泛应用。焦炉生产具有周期性和间歇性，且焦炉系统需要进行日常定期的检修(焦炉机械日最大检修时间达2h)，因此焦炭装入干熄炉进行冷却的时间和频次受着焦炉生产的影响和制约；另一方面，干熄炉内冷却室焦炭的供给是需要连续稳定的，以便保障热能回收利用系统连续稳定运行。为了实现上述目标，通常在干熄炉的上部、冷却室的上方设置一个预存室，用于临时储备一定量的焦炭，适应焦炉日常定期检修的生产要求。

常规干熄炉的预存室一般为圆筒形(如图1所示)，物料从预存室顶部开口1-1周期地装入，在重力作用下自由落入预存室1-2，在预存室1-2的圆筒形空间内自然堆积形成顶部具有环形峰的物料层1-3，预存室1-2下部的物料呈圆柱形堆积并逐渐进入冷却室1-4。在预存室1-2下部，设有导出用于与炽热物料冷却的循环气体的环形风道1-5，环形风道1-5由内环墙1-6和外环墙1-7围成。内环墙1-6和外环墙1-7下部依靠冷却室1-4上部的牛腿1-8进行支撑，内环墙1-6下部与牛腿1-8之间设置斜道1-9，用于导出获得物料热能的循环气体。上述常规圆筒形预存室存在以下缺点：

1)由于预存室1-2直径较大，物料经料钟1-10布料后处于上下分层而内外两侧不受约束的斜抛曲线运动状态，特别是预存室1-2中物料料位较低时，物料下落高差较大，下落的巨大冲击加剧了布料的偏析，即粒度较大的物料更趋向于分布在料峰的两侧，而粒度较小的物料则分布在料峰中部。布料的偏析也导致冷却气流的偏析，造成物料冷却程度不均匀，其热能也不能有效地被回收，从而严重降低了干熄炉的冷却效率。当物料为性质差异较大的混合物时，上述工况更为不利。

2)当干熄炉的预存室1-2内有物料时，其内部为实心的“盲肠”结构，气流只能通过位于预存室1-2下口料层外围的斜道口1-9导出，由于斜道口1-9的面积受限，导致气流速度较快。对于单位料层阻力较大的物料，这不仅增大了循环气体的输送能耗，还改变了料层内的压力分布状态，造成了预存室1-2顶部正压较大，装料时粉尘外逸，严重污染环境。

另外，常规干熄炉预存室采用的牛腿支撑结构也存在如下缺点：

1)牛腿1-8在斜道段由砖砌体逐层悬挑构成，由于其需要在温度频繁波动的工况下承受上部砌体的荷重、侧面物料的冲击磨损及冷却气流和物料粉尘的激烈冲刷，因此非常容易损坏，损坏的牛腿结构强度降低，影响内环墙1-6的结构稳定性。

2)逐层悬挑的结构也导致牛腿1-8的长度和高度受到限制，从而导致环形风道1-5和斜道口1-9循环气体的流通断面受到限制。

3)牛腿1-8的存在减小斜道口1-9流通面积的同时，增加了斜道口1-9循环气体的流速，增加了流过的循环气体阻力损失及预存室1-2顶部正压，还使得斜道口1-9更容易发生物料浮起现象，造成斜道口1-9严重堵塞，进一步增加循环系统的运行能耗。

技术实现要素：

本发明提供了一种具有水冷吊架及环形预存室的干熄炉及其工作方法，能够克服常规干熄炉结构的缺点，减小布料偏析，降低单位料层阻力大的物料引起的预存室顶部高压，减小循环气体的阻力损失；同时可避免常规干熄炉设置牛腿时存在的诸多不利影响，减少物料浮起现象的发生。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

具有水冷吊架及环形预存室的干熄炉，包括上下连通的预存室及冷却室；所述预存室是由上内环墙、上外环墙和下内环墙、下外环墙共同组成的环形预存室；冷却室外墙的顶部设顶板，顶板的上方设水冷吊架，上内环墙和上外环墙砌筑在水冷吊架之上；水冷吊架下方设下内环墙和下外环墙，下内环墙、下外环墙组成的环形通道与上内环墙、上外环墙组成的环形通道对齐并连通；环形预存室的下方为冷却室；冷却室外墙、顶板、下外环墙及冷却室内的物料围成环形风道，环形风道一侧的冷却室外墙与下外环墙之间设隔墙，环形风道与隔墙相对的一侧设导流墙及循环气体出口；下内环墙及其上方的顶板组成下部中心筒，沿干熄炉周向，多个水平预存气流通道穿过下内环墙和下外环墙，将下部中心筒与环形风道连通；水冷吊架由沿干熄炉周向设置的多个空心梁组成，水冷吊架的中部通过悬吊机构与干熄炉上方的构架连接；上外环墙外侧底部设外环水槽，上内环墙内侧底部设内环水槽，空心梁的外端分别延伸到炉壳之外并通过除盐水入口与外环水槽连通，空心梁靠近干熄炉中心的一端分别设除盐水出口与内环水槽连通；外环水槽中设浮球阀，内环水槽中设长轴液下泵，长轴液下泵的出水口通过管道连接外部除氧器。

所述水冷吊架由金属材料制成，且其穿过上内环墙、上外环墙之间环形预存室的部分外衬耐磨及隔热材料。

所述水冷吊架的底部设2道环形的吊笼骨架，下内环墙及下外环墙分别砌筑在对应的吊笼骨架周围并将吊笼骨架围护在内，吊笼骨架由耐高温金属材料制成。

所述吊笼骨架由沿干熄炉周向分布的多根垂直吊杆及沿竖向设置在垂直吊杆上的多层托砖板组成，托砖板的高度可调。

所述水平预存气流通道由耐热耐磨材料构成，水平预存气流通道内设循环气体流量调节装置。

所述外环水槽、内环水槽位于顶板上方，穿过外环水槽、内环水槽区域的水冷吊架顶部开设有多个排气口。

所述的具有水冷吊架及环形预存室的干熄炉的工作方法，包括：

1)炽热的物料由布料器从环形预存室顶部的物料装入口装入，在环形预存室内呈环形峰状堆积，并在重力作用下向下移动；由于环形预存室宽度有限，物料自然堆积所导致的径向偏析程度小；物料在装入环形预存室及下移的过程中，会依次受到水冷吊架及水平预存气流通道的阻挡，所产生的相对运动相当于搅拌过程，能够进一步破坏已经产生的布料偏析状态，使布料趋向均匀；

2)物料自环形预存室底部流出后，在冷却室内自然堆积，形成具有环形峰的料堆，从冷却室底部供入的循环气体与物料充分换热后穿过物料层进入冷却室上部空间，其中一部分循环气体穿过环形峰内侧的倾斜料面进入下部中心筒，再通过水平预存气流通道进入环形风道内，与另一部分从环形峰外侧倾斜料面进入环形风道的循环气体汇合，均布的水平预存气流通道使下部中心筒和环形风道内的气流均匀混合，更有利于输出气流温度的稳定，最后循环气体通过位于环形风道一侧的循环气体出口排出；

3)由锅炉给水泵送出的除盐水进入外环水槽，通过浮球阀控制实现自动补水并维持设定的液面高度；除盐水由设于空心梁侧面的除盐水入口进入并向除盐水出口一侧流动，在流动过程中被加热，由位于内环水槽中的长轴液下泵抽出送至外部除氧器；对应内环水槽、外环水槽的水冷吊架顶部区域均设有排气口，用于导出除盐水气化后的蒸气。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用环形预存室，将物料沿周向均匀装入环形预存室内，物料在较窄的空间内偏析程度大大减少，物料在装入环形预存室及下移的过程中，又依次受到周向均布的水冷吊架空心梁及水平预存气流通道的阻挡，所产生的相对运动类似于搅拌过程，可进一步破坏已经产生的布料偏析状态，使布料趋向均匀；

2)物料在环形预存室的约束下，在冷却室上部空间形成环形料峰，其内、外侧料面总面积增大，且内侧循环气体可通过水平预存气流通道快速导出至外部的环形风道，更有利于循环气体的均匀导出，并降低循环气体的阻力及系统的运行能耗；

3)采用环形预存室后，相当于在冷却室上部空间与环形预存室顶部的物料装入口之间设置了足够高度的料封，将气体循环系统和物料装入口有效隔绝，消除了冷却室上部空间压力对物料装入装置的影响；

4)从料层内穿过的部分循环气体进入下部中心筒并经过水平预存气流通道后进入环形风道内，均布的水平预存气流通道使得下部中心筒形和环形风道的气流均匀混合，更有利于输出气流温度的稳定；

5)环形预存室的主体通过水冷吊架及悬吊机构固定，显著降低了对下部冷却室砌体的载荷，同时取消了常规的牛腿结构，使干熄炉的结构更加稳定，维护检修成本显著降低，使用寿命可显著延长；

6)水冷吊架采用除盐水冷却，既保证了水冷吊架自身的结构强度，又回收了干熄炉内物料的热量，同时节省了除氧器的低压蒸气用量。

附图说明

图1是常规干熄炉的结构示意图。

图2是本发明所述具有水冷吊架及环形预存室的干熄炉的主视图。

图3是图2中的a-a视图。

图4是图2中的b-b视图。

图中：1-1.预存室顶部开口1-2.预存室1-3.顶部具有环形峰的物料层1-4.冷却室1-5.环形风道1-6.内环墙1-7.外环墙1-8.牛腿1-9.斜道1-10.料钟

1.上内环墙2.上外环墙3.环形预存室4.下部中心筒5.水平预存气流通道6.环形风道7.隔墙8.导流墙9.吊笼骨架10.水冷吊架11.下内环墙12.下外环墙13.冷却室外墙14.物料装入口15.循环气体出口16.顶板17.悬吊机构18.循环气体流量调节装置19.外环水槽20.内环水槽21.浮球阀22.除盐水入口23.排气口24.长轴液下泵25.除盐水出口

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2-图4所示，本发明所述具有水冷吊架及环形预存室的干熄炉，包括上下连通的预存室及冷却室；所述预存室是由上内环墙1、上外环墙2和下内环墙11、下外环墙12共同组成的环形预存室；冷却室外墙13的顶部设顶板16，顶板16的上方设水冷吊架10，上内环墙1和上外环墙2砌筑在水冷吊架10之上；水冷吊架10下方设下内环墙11和下外环墙12，下内环墙11、下外环墙12组成的环形通道与上内环墙1、上外环墙2组成的环形通道对齐并连通；环形预存室3的下方为冷却室；冷却室外墙13、顶板16、下外环墙12及冷却室内的物料围成环形风道6，环形风道6一侧的冷却室外墙13与下外环墙12之间设隔墙7，环形风道6与隔墙7相对的一侧设导流墙8及循环气体出口15；下内环墙12及其上方的顶板16组成下部中心筒4，沿干熄炉周向，多个水平预存气流通道5穿过下内环墙11和下外环墙12，将下部中心筒4与环形风道6连通；水冷吊架10由沿干熄炉周向设置的多个空心梁组成，水冷吊架10的中部通过悬吊机构17与干熄炉上方的构架连接；上外环墙2外侧底部设外环水槽19，上内环墙1内侧底部设内环水槽20，空心梁的外端分别延伸到炉壳之外并通过除盐水入口22与外环水槽19连通，空心梁靠近干熄炉中心的一端分别设除盐水出口与内环水槽20连通；外环水槽19中设浮球阀21，内环水槽20中设长轴液下泵24，长轴液下泵24的出水口通过管道连接外部除氧器。

所述水冷吊架10由金属材料制成，且其穿过上内环墙1、上外环墙2之间环形预存室3的部分外衬耐磨及隔热材料。

所述水冷吊架10的底部设2道环形的吊笼骨架9，下内环墙11及下外环墙12分别砌筑在对应的吊笼骨架9周围并将吊笼骨架9围护在内，吊笼骨架9由耐高温金属材料制成。

所述吊笼骨架9由沿干熄炉周向分布的多根垂直吊杆及沿竖向设置在垂直吊杆上的多层托砖板组成，托砖板的高度可调。

所述水平预存气流通道5由耐热耐磨材料构成，水平预存气流通道5内设循环气体流量调节装置18。

所述外环水槽19、内环水槽20位于顶板16上方，穿过外环水槽19、内环水槽20区域的水冷吊架10顶部开设有多个排气口23。

所述的具有水冷吊架及环形预存室的干熄炉的工作方法，包括：

1)炽热的物料由布料器从环形预存室3顶部的物料装入口14装入，在环形预存室3内呈环形峰状堆积，并在重力作用下向下移动；由于环形预存室3宽度有限，物料自然堆积所导致的径向偏析程度小；物料在装入环形预存室3及下移的过程中，会依次受到水冷吊架10及水平预存气流通道5的阻挡，所产生的相对运动相当于搅拌过程，能够进一步破坏已经产生的布料偏析状态，使布料趋向均匀；

2)物料自环形预存室3底部流出后，在冷却室内自然堆积，形成具有环形峰的料堆，从冷却室底部供入的循环气体与物料充分换热后穿过物料层进入冷却室上部空间，其中一部分循环气体穿过环形峰内侧的倾斜料面进入下部中心筒4，再通过水平预存气流通道5进入环形风道6内，与另一部分从环形峰外侧倾斜料面进入环形风道6的循环气体汇合，均布的水平预存气流通道5使下部中心筒4和环形风道6内的气流均匀混合，更有利于输出气流温度的稳定，最后循环气体通过位于环形风道6一侧的循环气体出口15排出；

3)由锅炉给水泵送出的除盐水进入外环水槽19，通过浮球阀21控制实现自动补水并维持设定的液面高度；除盐水由设于空心梁侧面的除盐水入口22进入并向除盐水出口一侧流动，在流动过程中被加热，由位于内环水槽20中的长轴液下泵24抽出送至外部除氧器；对应内环水槽20、外环水槽19的水冷吊架10顶部区域均设有排气口23，用于导出除盐水气化后的蒸气。

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。