专利名称:炼焦系统及反应器的制作方法
本发明有关将炼焦煤混合料(最好用硬煤为主)间歇供给至反应器作运转的炼焦系统，反应器用蓄热器的回收热间接加热。
本发明还涉及实现这焦化系统的反应器组。
本发明还涉及一种设备，将若干反应器合并为反应器组。
目前硬煤炼焦用的炼焦炉有炉排结构，各炼焦室和焰道壁交替放置。意即两炼焦室之间有一层焰道壁。
炼焦炉连体按一个规定的推焦和装料节拍运转，例如在5/2式序列中，按炉号1，6，11，16……，3，8，13，18…，5，10，15，20……2，7，12，17……4，9，14，19等依次作推焦和再装料;当前使用的另一利2/1式序列，是相似按上述倾序，对炉1，3，5，7……2，4，6，8等作装料。这是有意义的安排，为的是使相邻炼焦炉中的装料有不同的焦化状态;便可避免在一个炉中的装料达到膨胀压力的顶点时，而相邻炉则正在推焦，或其装料在很大程度上已被焦化及收缩，从而不形成相邻炉中对膨胀压力的抵抗。然而，另外还有一个附带的效果，即供热不能随炉料的各种要求变化。这是一个重要的缺点，因为一次装料的需热，在接近循环未期时大为降低，所以应减少供热。在已知类型的炼焦炉群的构造和运转中，便必须承担高热耗。
在另一方面，由于焰道壁的稳定性低，为了控制由于炉料膨胀造成的运转上的危害，焦炉操作者不得不谨慎遵守严格的推焦顺序。即使如此，在炼焦厂中，强烈膨胀的炼焦煤混合料使炼焦炉壁变形，甚至破坏，是一再发生的现象。因此，设备操作者需非常注意，使多组分混合料中的膨胀煤的比例不能过高。
炼焦炉炉排传统设计的另一缺点，是有许多承受高热负荷的密封元件，密封元件常会变形，功能破坏。这种密封损坏的系统的泄漏，有消极作用。
以前的设计的另一缺点，在于只能装整个炼焦炉炉排更新。用先进技术更换炉排的一个部分，一般非用合理费用所能进行。
本发明追求的目的，是提出一种适当的炼焦系统，可避免以前炼焦炉的弱点，例如避免由于过高膨胀力造成炉壁损坏，降低能量消耗和漏气(污染)，可使用比目前范围广泛的炼焦煤混合料，并可改进控制和调节。本发明的另一目的，是提出可作稳定地独立供热运转的反应器，并提出一种设备，可接受先进的施工技术和简单的局部改建方法，将若干反应器合并形成所谓的反应器组。
就上述炼焦系统而言，这些目的可从下面的措施达到a)设有两个刚性侧壁的高容量型炼焦反应器;
b)作反应器室定界的焰道壁的平行板结构;
c)用侧壁将焰道壁刚性支持;
d)形成整体垂直加热焰道的焰道壁，焰道设有分别的控制和/或调节元件。
本发明依靠高容量炼焦反应器的炼焦系统，开发了技术革新的潜力，可很大提高产量(每次的焦煤吨数)和性能(吨/米×小时)而不增高总投资要求。实际上可使反应器有大尺寸，因为刚性侧壁可承受设计和运转产生的力。
由于有较大的反应室，控制和调节所需费用极低。由于和产量比较，密封面的数目相对减少，加以推焦作业的次数减少，污染物泄漏很大下降。
本发明的炼焦系统可接受任何种类的煤，包括预热的煤，而不产生问题。可完全消除膨胀造成的损坏，因为刚性侧壁可防焰道壁走动。由于较好的刚性系统可承受增高很大的炼焦压力，便可避免过去生产系统的缺点。这样可用范围非常广的煤质炼焦，具体如可用品位稍高的炼焦煤或锅炉用煤，这些煤易于膨胀。采用这种刚性设计，反应器顶仅作绝热用，因而可有重量很轻的结构;与过去的生产系统不同，顶道不需要焰道壁的垂直支承力。
烟道壁的平行板构形可很大简化砌砖结构，同时降低砌砖的费用。和过去的结构设计不同，可在反应器室的全部长度上，供给均匀的热量，从而底部燃烧炉供给的煤气，不能在反应室的全部长度上均匀分布的缺点，便不再存在。
意外发现，反应器加宽后，炉料收缩很多，于是与室壁完全分离，从而在推焦时不发生任何问题，这时焰道壁更能承受摩擦力。
平行板构形的另一优点，是这时可在室的全部长度上供热，达到均匀的最高温度，保证缩短炼焦的循环。
采用本发明的炼焦系统，可适应炉料的状况，向反应器中供给正确的热量，便可减少能量的消耗。同时在每一部分中将炉料均匀而彻底焦化，不产生不利的局部过热点。可避免温度过高，并保持废气中NOx的形成在容许的限度内。
每一加热焰道的焦化介质，在分别的蓄热器中预热或降温，其流量大小分别控制。这样便可能在室的全长上，使加热适应炉料的局部要求。
本发明的高容量炼焦反应器的有效高度最好至少为8.5米，有效长度至少为18米，而室宽至少为0.7米。这相当于反应器的有效容积为108米3，焦煤产量为71吨。可行性研究表明反应器的有效高度为12米，有效长度为25米，室宽0.85米仍实用，相当于反应器的有效容积为255米3，焦煤产量为165吨。任何熟知的传统炼焦炉的最有效的容积，最大为70米3，相当于焦煤45吨。
本发明高容量炼焦反应器的理想构形，将蓄热器放在焰道壁和刚性侧壁之间。这种构形可使总结构有相对小的高度。
刚性侧壁有利于在顶部互相作刚性连接。最好在两刚性侧壁之间用一个间隔件和系杆的阵列。例如，间隔件可设计为顶盖的组件。
高容量炼焦反应器的刚性侧壁最好设有拉紧钢筋，向其供给冷却剂作为有益的冷却。
本发明的高容量炼焦反应器，挡壁的厚度可减少到50毫米，因为本发明的一个特点，是将静力作用转移到刚性侧壁上，而反应器室的焰道壁仅有热力作用，从而其安排仅为承受热负荷，因此结构重量相当小。这样便可改进焰道定界的反应器室中煤料的热传递。因此原理不仅在于用大容积反应器以求结构设计简化，并可很大改善运转。减小挡壁厚度还可减少NOx的形成，情况有如降低焰道温度而不延长炼焦的循环。
承受高容量炼焦反应器施工和运转造成的力的刚性侧壁，和底板最好连接，作稳固的安装，以保证刚性侧壁底线的固定。
在一个理想的构形中，并为将力从炼焦室传递到高容量炼焦室的刚性侧壁上，连接壁和横壁连接，在炼焦室纵向轴线上布置的蓄热器，安排在横向壁之间。
在本发明的一个高一级的构形中，可将两个对流式蓄热器放在高容量炼焦反应器刚性侧壁和焰道壁之间;在这种情况下，蓄热器用沿炼焦室纵向轴线伸展的壁分隔，两蓄热器之间通过上下回流点接通。
可不用与高容量炼焦反应器刚性侧壁相对的蓄热器，而设置没有任何热交换的材料的垂直通道，以减少刚性侧壁上的热负荷。
为用较窄反应器做到这点，可使蓄热器和高容量反应器焰道壁之间的绝热层，在蓄热器的(上)低温部分上，比(下)高温部分较厚，或有较低的导热性，而使通道和蓄热器之间的绝热材料，在(下)高温部分上较厚，或导热性低于(上)低温部分。
高容量炼焦反应器建造或改造的施工和技术费用，还可进一步减少，如果反应器和/或其部分，和/或刚性壁和/或刚性壁的部分用大尺寸元件或预制大体积元件构成，最好用耐火混凝土元件。刚性侧壁最好用混凝土浇制，例如用耐火混凝土，可设受冷却的加强元件，如拉紧钢筋，以抵销高温和周期性温度起伏造成的反作用。
焰道壁的加热焰道构形可为双焰道式，四焰道式，或为两部组合供热系统，其分隔的并分别运转的空气，荒煤气和废热蓄热器，和反应器室的两个焰道壁的每一个连接。这样可保证用任一室壁，向炉料作完全独立的供热。
有时用高容量炼焦反应器的热回收装置，作焰道壁和/或反应器室下方的蓄热器。在这情况下可减少反应器需要用的面积。
本发明的另一个有利的构形，有若干高容量炼焦反应器，连合形成一个组合设备。在这情况下，将高容量炼焦反应器作为模件，可和相邻模件分别运转，需要时可分别更新。各高容量炼焦反应器为相同结构的组件(模件)，基本由反应器室，焰道壁，热回收装置和反应器顶构成。模件或其部分可更换，需要时，可进行修理而不间断生产。
这种反应器组的运转很灵活，便利适应市场情况的变化，因每一模件/子模件为一单元，无论在热技术方面，或在施工方面，都和其余的模件/子模件独立。在另一方面，连合成反应器组后，就管理而言，可保持前述炉排结构的优点。
因此，本发明的构思完全新颖，有利于建造高容量炼焦反应器，其有效尺寸超过炼焦室目前的高度，长度和宽度。由于向形成各高容量炼焦反应器组合的每一焰道壁的供热独立进行，因而，举例而言，可通过程序控制作分别的运转;这一点迄今尚未做到，因为当前的炉群结构中，相邻的炼焦炉的结构设计和供热都相互连系。
组合炉设计的另一个肯定的特点，是在两个相邻的高容量炼焦反应器间，仅设一个刚性侧壁。
作为以前提出的将两个刚性侧壁连接的分别系杆装置的易代，也可用纵向系杆，最好通过反应器组顶盖的全部长度。对于各不同的间隔件而言，可便利反应器组纵向稳定。
因此本发明提是了一种反应器组，综合了炼焦室容积大，结构简单，修理时易接触，以及经济，可作程序操作，其各高容量炼焦反应器可分别运转等优点。
可在反应器顶上设一个或若干长形孔。这些孔可用以装料，并测量装料高低。另一种有利的办法是安装辅助装料系统，例如用伸缩管伸入反应器室内。
下列附图有利于对本发明作较详细的斜述。
图1为通过组合式构形的高容量炼焦反应器的垂直剖视，蓄热器放在焰道壁和刚性侧壁之间;
图2为沿图1X-X线的水平剖视;
图3为图1主题的另一构形的相关垂直剖视，有一条垂直通道靠近刚性侧壁;
图4为图3中主题的改进，即绝热层的厚度变化;
图5为高容量炼焦反应器的垂直剖视，蓄热器放在焰道壁和反应器室的下方;
图6示由各个高容量炼焦反应器形成的一个反应器组的垂直剖视，蓄热器放在焰道壁及刚性侧壁之间;
图7为与图6中相似的、由各个高容量炼焦反应器形成的反应器组，但在两相邻高容量炼焦反应器之间，仅设一个刚性侧壁;
图8示与图6中相似的反应器组，但将蓄热器放在焰道壁的下方。
图1示有组合构形的高容量炼焦反应器100的垂直剖视，其中有反应器室1，带挡壁11和间壁12的烟道壁3，有相应纵向间壁13的蓄热器Ⅰ及Ⅱ，有绝热层14的壁，反应器顶盖21及反应器底33。各该元件放在该两侧壁2之间，两侧壁的下方用底板20连接，上部用间隔件22连接。反应器室的前端和后端，按通常的方式，设置可拆卸的反应器门(未示)。反应器底33下方有间隔件34，形成反应器地下室35的上盖。反应器地下室35中放置助燃空气L，煤气G和废热A的供给通道和回流通道10。通道和回流焰道4a及供应焰道4b(图2)接通。每一焰道4a及4b由阀19控制或调节。但是还设有一个装置，同时对若干焰道4a，4b控制或调节。
全部需向反应器室1供热的元件，布置在刚性2之间，从而当将若干高容量炼焦反应器100联合，形成一个组合(图6、7、8)，每一反应器室1，可与相邻的组件分别操作。图1示空气L或荒煤气G通过供给通道10的流动方向，从蓄热器Ⅰ及Ⅱ和回流点15通过，朝向供热焰道4B(图2)的下端。来自回流焰道4a(图2)的废热A排出流(图1未示)，通过回流点15和蓄热器Ⅰ及Ⅱ，在回流方向上通过，朝向废热A的回流通道10。
图2示高容量炼焦反应器100左侧的一部分，如图1所示，为一水平段。图中首先说明从档壁11开始的交叉连接处开始，通过空心连接壁5或实心连接壁6，间壁12，横壁7和带绝热层的壁14，达到刚性壁2。
此外，在图2中的空心连接壁5上整形成有通道A、L;在焰道4a、4b上有用于递增输入空气L及荒煤气G的出口孔L、G，及用来排出废热A的出口孔A。箭头8表示在炼焦室纵向轴线上的反向流，从供给焰道4b开始，通入回流焰道4a。从蓄热器(R)供给侧向回流侧的流向倒转，在上回流点15上用箭头9表示。
图3示单通道蓄热器(R)的构形，助燃介质通过垂直通道18供给/排出，通道18在刚性侧壁2的有绝热层16的壁之间，然后将介质通过蓄热器(R)和回流点15。有绝热层16及17的壁，在反应器室1的全部垂直高度上伸展，可以是不同导热性的材料。
图4的构形有绝热层16a沿蓄热器(R′)的下部伸展，厚度大于绝热层17a，蓄热器(R′)上部则正相反。这导致蓄热器(R′)有倾斜的姿态，如图所示。采用这种构形后，安排在侧壁2之间的元件，为可分别更新的类型。
图5示高容量炼焦反应器100(模件)，蓄热器(R)布置在反应器室1的下方。用这构形后，刚性侧壁2用反应器室顶21上的弹簧拉紧的水平纵向杆26连接，下面用底板20连接。由于采用这种结构，导使将各别的组件拆除，刚性侧壁2仍能保持设定的距离。刚性壁2还设有受冷却的垂直拉紧杆27。
放在下面的蓄热器(R)，用地下室24上面的一个或若干中间平台23支持;中间平台又用侧壁2上的突台25支持。
图示的高容量炼焦器100，其焰道壁3，蓄热器(R)和反应器顶21等全部，可用砖砌结构，中间平台23除外。分别的元件，诸如顶盖件，壁件或蓄热器(R)，则可全部或部分用预制耐火混凝土部件，在很大程度上可分别更换，以简化并加速修理工作。作反应室1边界的焰道壁3的表面，沿室的纵轴线互相平行伸展。
可设置外绝热层28，防止刚性侧壁2中的过高的热梯度。助燃介质从蓄热器(R)，通过空心砖砌通道30及垂直分级排出槽孔，向焰道壁3供给，图中仅示最高垂直分级排出槽孔31。燃烧的气体通过上回流点32，然后在逆转的方向上将其引导，通过加热焰道和砖砌通道30进入蓄热器(R)。
图6中有三个高容量反应器100，型式如图1所示，合并形成一个反应器组。冷却隙29各设在两相邻侧壁2之间。由于高容量炼焦反应器100分别运转，一个反应器组中可有任何数目的反应器。图7示反应器组构形，和图1所示相似，仅一个刚性侧壁2放在两相邻高容量炼焦反应器100之间。
在图8中有若干高容量炼焦反应器100连合成一个反应器组，蓄热器(R)放在焰道壁3和反应器室1的下面(和图5相似)。
与图7相似，仅一个刚性侧壁2插在相邻两子模件之间，子模件设有垂直的受冷却的拉紧杆27。反应器组端部的外刚性侧壁2用绝热层覆盖。
权利要求
1.将炼焦煤混合料(最好用硬煤为主)间歇供给至反应器作运转的炼焦系统，反应器用蓄热器的回收热间接加热，系统特征如下a)反应器(100)有两个刚性侧壁(2)；b)焰道壁(3)为平行板型，作反应器室(6)的定界；c)焰道壁(3)用侧壁(2)刚性支持；d)焰道壁(3)中有垂直焰道的阵列，各焰道设分别的控制元件和/或调节元件。
2.如权利要求
1中之高容量炼焦反应器，而特征为其有效高度至少为8.5米，有效长度至少18米，反应器室(1)的宽度至少0.7米。
3.如权利要求
1或2中之高容量炼焦反应器，而特征为蓄热器(R)安排在焰道壁(3)和刚性侧壁(2)之间。
4.如权利要求
1至3中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为反应器的刚性侧壁(2)，用间隔件(22)和顶部上的纵向系杆(26)互相连接。
5.如权利要求
1至4中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为反应器的刚性侧壁(2)设受冷却的拉紧杆(27)。
6.如权利要求
1至5中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为挡壁(11)的厚度减为50毫米。
7.如权利要求
1至6中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为反应器的刚性侧壁(2)和底板(20)牢实固定。
8.如权利要求
1至7中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为为了将力从反应器室(1)向反应器的刚性侧壁(2)上传递，设横壁(7)和连接壁(5，6)对正，在前者之间设蓄热器(R)，和炼焦室的纵向轴线平行。
9.如权利要求
1至8中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为在刚性侧壁(2)和反应器焰道壁(3)之间，设两个对流蓄热器(Ⅰ、Ⅱ)，用在炼焦室纵向轴线上的纵向壁(13)分隔，而通过上下回流点互相接通。
10.如权利要求
1至8中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为不用蓄热器(Ⅰ)而用无换热条件的垂直通道(18)，和反应器刚性侧壁(2)相对。
11.如权利要求
1至9中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为蓄热器(R′)和反应器焰道壁(3)之间的绝热层，在蓄热器(R′)的(上)低温部分中，比(下)高温度部分中的厚，或导热性差，通道(18)和再生器(R′)间的绝热层，在高温(下)部中，比低温(上)部中的厚，或导热性差。
12.如权利要求
1至11中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为反应器和/或其部件/或刚性的壁(2)和/或刚性侧壁(2)的部件，由大尺寸的或预制大体积的部件构成。
13.如权利要求
12中之高容量炼焦反应器，而特征为大尺寸或预制大体积的部件用耐火混凝土制造。
14.如权利要求
1至13中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征为焰道壁(3)的焰道本身，有已知的构形，如为双焰道，四焰道或两部组合的加热系统;空气，荒煤气和焰道气的分别独立运转的再生器(R)，和反应炼焦室(1)的两焰道壁(3)相连。
15.如权利要求
1，2，4至7，及12至14中一项或若干项中之高容量炼焦反应器，而特征在于蓄热器(R)，安排在烟道壁(3)和/或反应器室(1)的下方。
16.如权利要求
1至15中一项或若干项中之设备，而特征为将若干高容量炼焦反应器(100)联合，形成一个反应器组，高容量炼焦反应器(100)作为模件，可和任何相邻的模件分别运转，需要时分别更新。
17.如权利要求
16中之反应器组，而特征为在相邻两高容量炼焦反应器(100)间仅有一个刚性侧壁(2)。
专利摘要
将炼焦煤混合料(最好用硬煤为主)间歇供给至反应器作运转的炼焦系统，反应器用蓄热器回收热间接加热，反应器为高容量型，设两刚性侧壁，作反应器室定界的烟道有平行板构形，用侧壁刚性支持，设有垂直加热焰道，焰道有分别的控制元件和/或调节元件。若干反应器联合形成反应器组。蓄热器在反应器室的边侧或下方放置。各反应器为稳定地分别供热。相邻反应器有共同的中间壁。
文档编号C10B5/02GK87107533SQ87107533
公开日1988年7月6日 申请日期1987年12月22日
发明者格德·纳山, 克劳斯·韦西帕, 赫利伯特·贝尔特玲, 沃尔夫纲·罗德, 曼弗雷德·布雷斯, 曼弗雷德·加洛, 乌布里希·科昌斯基, 海因茨·迪素伦, 约翰内斯·扎尼克, 迪特尔·施塔赫姆, 约阿希姆·霍伊茨, 于尔根·蒂特舍, 拉尔夫·舒马赫 申请人:矿业联会股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan