专利名称：一种斜底双层炭化室型焦炉的制作方法
一种斜底双层炭化室型焦炉
所述领域
一种斜底双层炭化室型焦炉属冶金与煤化工领域。
背景技术：
我国的粗钢生产量为世界第一，这种情况带动了我国冶金焦、铸造焦的生产， 但面临的问题是生产焦炭的强粘结性煤贮量较少，并且分布不匀，致使一些焦化 厂原料煤短缺，等米下锅， 一些地区焦炭价格居高不下。冷压型焦生产是通过采 用弱粘结煤或非粘结煤配入粘结性煤或加入一定量粘结剂，经搅拌捏合、冷压成 型，然后炭化而成，型焦质量可通过配煤和热工调整来控制，根据型焦的质量可 用于高炉炼铁原料，冲天炉熔铁的热源和铁水增碳剂，也可用于有色金属还原， 炭化钙(电石)生产、炭化硅生产和二硫化碳生产等。型焦生产可扩大炼焦煤源， 满足市场对焦炭的需求，是正在大力推广的炼焦新技术。
型焦生产关键技术之一是炭化炉的结构，型焦炉从结构形式上可分为中兴炉 (蒙古包)、隧道炉、竖炉、斜坡炉和管式炉等。
中兴炉(蒙古包,)炼型焦生产规模小、结焦时间长，约需6天，存在化焦(表 面氧化)问题，且冷装冷出、能耗大，属土法炼焦。
专利号ZL00105251.9公开了一种炭化钵结构的隧道式、动态连续生产型焦 的炭化炉，解决了型焦外表氧化、表层强度较差的问题。但隧道式炉存在温度调 节较复杂、窑车受高温、机械维修较多等缺点。
竖炉采用间接加热，不存在化焦问题，上下密封、环境保护条件较好，但存 在型焦粘连、下行棚料以及产量小等问题。申请号200410012180.1发明专利"以 焦粉为主要原料的型焦的生产方法及专用型焦炉"，采用的型焦炉是内外炉体结 构，内外炉体之间构成一个夹层，内炉体底部有一个斜炉底，斜炉底下部与炉体 底平面之间为燃烧室和贮热室。该炉属竖炉，有竖炉的上述缺陷。
专利号200320111095.1的实用新型专利"组合式型焦炉"是采用间接加热 方式，分为燃烧室与炭化室，燃烧室温度分区控制，使炭化室分为干燥段、预热 段、干馏段和热焖段。保证了型焦成焦质量。但仍存在直立炉的共同问题，即型 焦在熔融软化阶段受上部焦坯静压力而变形。型焦粘连，下行棚料，此外该炉还 需要一套煤气抽出及供给系统，投资相对较大。中国专利95226398公开的"一种立式连续炼焦炉"采用内热式炼焦工艺。 它是将燃烧室内的高温热气导入炭化室，使型煤炭化，但仍存在直立型焦炉的上 述通病。
斜坡炉，如申请号96245218.1公布的"无烟粉煤型焦焦结炉"结构，采用 斜底式炉结构，解决了焦炭出炉的问题，实际存在的问题是炭化室较短，截面积 较大，炭化室无温度梯度，型煤入炉后初期加热剧烈，致使水分、挥发分析出剧 烈，内部膨胀压力较大，焦炭形成早期裂纹，使型焦强度下降，同时存在加热以 直接加热为主，化焦严重，总烟道温度过高。煤气燃烧热利用不完全，能耗较高， 且易烧损总烟道和烟囱。申请号96122116.x"用于无烟煤及弱粘结性煤生产型焦 的炼焦炉"专利，是在斜坡炉炭化室内增加一堵增温火墙，将炭化室分为左右两 个炭化室，在增温墙中设S型竖燃烧室，提高了焦炉热效率，縮短了炭化时间， 但仍存在上述问题。特别是存在炭化室底部局部温度过高，造成成焦不均匀，上 部黑心，下部结疤。
申请号00122957.5发明公开的"两段法大块冷压型焦生产工艺"是将粉煤 经流化床加热预处理，冷却后配入沥青、烟煤，经加热混捏，加压成型后炭化而 成，采用的炭化炉也为内热式斜底炭化炉。存在的问题是前期煤预处理能耗较高， 炭化室内热化焦，缺少温度梯度，型焦强度较差。
中国专利02125355公开了一种"铸造型焦炭化炉"炉体上部有一个阶梯拱 顶，其中炭化室呈前高后低的倾斜构造。炭化室下为燃烧室。这种炉体从底部加 热，因而易造成炉内温度不匀，炉底温度过热，焦炭成熟程度不同，影响质量。
专利号ZL200520029831.8 "连续碳化管式型焦炉"，型焦加热速率快，但存 在的问题是管状炭化室的材料问题，如耐高温金属材料价格教高，非金属材料强 度较差的问题、焦炉的产率问题以及焦块粘连和焦块移动困难等问题。
发明内容
发明目的是针对目前型焦炉存在的缺点，设计了一种新型型焦炉，其特征是 与燃烧室相间的双，斜底炭化室，能满足型焦结焦规律要求，即型焦在下行过程 中经过预热干燥段，快速干馏段，均热段。焦坯从入炉开始在自动下行过程中严 格控制其在各段的加热速率，焦坯在炉中四面受热，加热均匀，应力变化小，焦 块完整，间接加热，表层不受氧化，强度大，达到优质铸造焦的质量要求。焦炉加热过程无需外供热，热效率高，能满足无烟煤炼焦要求
发明内容
是根据炼焦原理以及型焦生产过程粘结组分少、挥发分小，干馏过 程温度应分段控制的特点，考虑节能降耗、减少投资、提高质量等问题。综合巳 有型焦炉的优缺点，.发明一种无回收、自热、双层炭化室、、分段控制温度、斜 底的型焦炉。其特征是焦炉生产规模可通过调节单组炉数量来实现，各单组炉的 烟气通过分烟道汇总至总烟道经烟囱高空排出。单组炉由上至下依次由上层燃烧 室、上层炭化室、下层燃烧室、下层炭化室、分烟道组成，各室之间采用齿形耐 火高铝砖隔开。在各室两侧墙上设有煤气上行火道、烟气下行火道、二次空气上 行孔道等。在各室内侧墙上根据热工要求开有煤气孔、烟气孔、空气孔等。
型焦炉由炉头至炉尾设计为向下倾斜形式，利于焦坯的装炉和型焦的出炉， 同时根据炼焦原理将焦炉由前至后设计为预热干燥段、快速干馏段、均热段三段。
预热干燥段炭化室上下侧燃烧室设置的空气预热段将炭化室控制在较低温 度，使焦坯进入炭{七室得到均匀预热干燥。
快速干馏段在炭化室两侧墙设置较多煤气导出孔，使干馏煤气在此段导入 燃烧室与预热空气混合，在燃烧室水平火道充分燃烧，即"快火猛烧"，提高该 段炭化室的温度，提高焦坯的结焦性。
均热段快速干馏段燃烧室燃烧后的废气经侧墙上水平火道移向均热段燃烧 室水平火道中，进一步向炭化室均匀传热，同时供入二次空气使煤气燃烧充分， 减少成焦收缩过程的应力变化，提高型焦块度。废气经均热段侧墙导入炉底分烟 道，经向下层炭化室传热后汇入总烟道。
炭化室形状为矩形，底部呈一定角度倾斜，上部为高铝齿形结构耐火砖，这 种结构既增加了炉顶的强度，又增加了炉顶辐射传热面积，同时使炭化室气流扰 动增加，加强了热传'导率。上层炭化室上下两侧由燃烧室间接向炭化室加热，下 层炭化室上侧由燃烧室加热，下侧由分烟道加热，左右两侧有立火道加热，实现 炭化室四面加热的效果，还可向炭化室供入适量空气进行干馏煤气直接燃烧加 热。炭化室侧墙根据热工要求在快速加热段设有煤气导出孔。煤气孔釆用倾斜多 孔结构，避免焦炭串入火道中。
燃烧室用耐火砖分割为不同作用的火道，在干燥预热段(炉头侧)火道中通 空气，在空气被预热的同时，将炭化室温度降低，避免型焦坯由于水分、挥发分剧烈析出，造成型焦产生隐裂纹甚至爆裂。
燃烧室在快速干馏段和均热段两侧设有水平火道，在快速干馏段的水平火道 与炭化室煤气立火道连通，在此预热空气与煤气混合进入燃烧室各火道充分燃 烧。燃烧后的烟气经另一侧水平火道与炭化室煤气火道上来的少量煤气混合，经 均热段侧墙水平火道导入均热段燃烧室水平火道燃烧充分。烟气经均热段另侧墙 上烟气下行火道，向下导入分烟道。经向下层炭化室传热后汇入总烟道，由烟囱 高空排放，或由引风机送至煤干燥工段，回收热能后排空。 发明实例
一座焦炉由一根高45米，口径$1.4米的砖烟囱， 一支截面积21112的总烟道 和连在一起的20支'单组炉组成。单炉结构为由上至下由上层燃烧室1、上层炭 化室2、下层燃烧室3、下层炭化室4、分烟道5构成，各室之间由高铝齿形顶 板砖14隔开。炭化室为矩形结构，炭化室底部和顶部结构均为斜坡结构，倾斜 角度按照大块铸造焦(120X120mm)热态休止角确定。炭化室顶部结构为齿形 高铝耐火砖(800X400X200mm)结构，砖与砖连接处互相搭接，减少气体泄露。 炭化室快速干馏段22左右侧墙设有煤气导出孔13，下层炭化室右侧煤气孔较多， 左侧较少。上层炭化室则左侧墙煤气孔13较多，右侧较少。燃烧室结构与炭化 室结构相似，釆用60mm厚耐火砖将燃烧室隔为三组不同作用的水平燃烧室，隔 墙25同时对上下顶板砖14缝起密封作用。燃烧室左右侧墙设有水平火道20与 煤气上升道6、烟气下行道IO、 ll相连。焦炉横向由炉头28、预热干燥段21、 快速干馏段22、均热段23、炉尾29组成。炉头设有炉门18、炉门导轨27、直 接供风孔9、 一次供风孔7、 二次供风孔8。炉门18由铸铁框架浇注耐火混凝土 制成，炉门中央设有看火孔26、炉门上下设有4只小轮，可使炉门在导轨中移 动，顺利开启或关闭炉门，炉门导轨兼具护炉铁件功能。炉头28前为上煤机械， 可同时为上层和下层炭化室装型焦坯。
预热干燥段的上层燃烧室1和下层燃烧室3设有空气预热室，空气由一次供 风孔7进入空气预热室，在加热空气的同时使该段炭化室温度降低，不致因焦坯 剧烈受热形成热爆或造成裂纹，影响型焦块度和机械强度。
依据弱粘结性煤或无粘结性煤挥发分和粘结组分较少的特点，为达到"快火 猛烧"提高配煤的结焦性，在快速干馏段22炭化室右侧墙上开有较多煤气孔13，使干馏气大部分集中在该段导出，通过侧墙上的煤气上升道6进入燃烧室(2、 4) 与预热干燥段21预热后的空气混合充分燃烧，燃烧热经齿形顶板14经传导和辐 射传热给上下相邻的炭化室2， 4，使炭化室四面受热。当无烟煤炼焦，煤气量 较少时，也可由直接供风孔9供入少量空气，使煤气直接在炭化室燃烧，真正实 现"快火猛烧"的要求。
燃烧后的烟气经燃烧室左侧墙中的水平火道20与炭化室左侧煤气上升道6 上来的少量煤气混合，拉长火焰，进入均热段水平火道20，经烟气孔12进入均 热段燃烧室的水平燃烧室中，进一步充分燃烧后，烟气经燃烧室和炭化室右侧墙 中下行火道10进入分烟道5，继续将高温烟气的显热传导给上层炭化室4。
在均热段分烟道右侧墙上设有下层燃烧室来的烟气孔12，在左侧墙上开有 上层燃烧室导来的烟气孔12。为了燃烧充分或调节温度方便，在分烟道侧墙上 开有二次供风孔8。烟气在齿形顶板的扰动下，将热有效传至上层炭化室后，经 分烟道插板调节吸力后进入总烟道19。煤气经过多次供风，拉长火焰，多次燃 烧后，将热有效利用，提高了焦炉的热效率，使烟气排放符合环保要求。
为加热均匀，上层燃烧室1和炭化室2的气体流向与下层燃烧室3和下层炭 化室4气体流向相反，相应的烟气由均热段两侧墙中立火道分别导入分烟道5。
整座焦炉结构紧凑，炭化室双层设置、热效率高、占地极少、炉门开启方便、 勿需电动。炉门上设有看火孔26，可兼做测温孔。各组炉一次风、二次风，分 别由一台风机集中供给各组炉，通过分阀门控制风量，炉温调节灵活。
炉头28设有装煤车、导轨， 一台装煤车可供多组炉依次装煤。炉尾29设有 熄焦车和导轨，可采用干法熄焦工艺，也可采用带除尘塔的湿法熄焦工艺。
炉顶设有保温层和防水层，炉底设有混凝土基础，在炉头侧混凝土基础上设 有总烟道19，分烟道5与总烟道19在炉头通过调节板连接。炉四周设有护炉铁 件。炉头30设有装煤车轨道，与型煤生产车间相连。炉尾31设有熄焦车轨道， 与熄焦塔或干法熄焦装置相接。
附图1为型焦炉横向剖面图
附图2为型焦炉纵向剖面图
附图3为上层燃烧室水平剖面图附图4为下层燃烧室水平剖面图 附图5为多组炉的炉头正视图。 附图标注说明
1.上层燃烧室2.上层炭化室3.下层燃烧室4.下层炭化室
5.分烟道6.煤气上升火道7. —次供风孔8. 二次供风孔
9.直接供风孔 10.烟气右下行道11.烟气左下行道12.烟气孔
13.煤气孔14.齿形顶板砖15.红砖16.耐火砖17.混凝土基础
18.炉门 19.总烟道20.水平火道21.预热干燥段22.快速干馏
段23均热段24. 二次空气道25.燃烧室隔墙26.看火孔 27
炉门导轨28炉头29炉尾30炉顶31炉底
权利要求
1.一种斜底双层炭化室型焦炉，其特征是焦炉由上至下依次分为上层燃烧室、上层炭化室、下层燃烧室、下层炭化室、分烟道。左右两侧墙设有立火道、水平火道、煤气孔、空气孔、炭化室四面加热。
2. 权利要求1中所述的型焦炉由炉头至炉尾分为预热干燥段、快速加热段、均 热段。
3. 权利要求2中所述的预热干燥段是通过在该段燃烧室通入冷空气，在空气预 热的同时，降低炭化室的温度来实现焦坯的均匀干燥预热。
4. 权利要求2所述的快速加热段是通过在该段炭化室侧墙多设煤气导出孔，相 应地在侧墙设煤气上升火道，在燃烧室中供入预热空气，使煤气充分燃烧提 高焦坯加热速率实现提高焦坯的结焦性。
5. 权利要求2所述的均热段是在该段的燃烧室水平火道流动烟气或配入冷空气 调节温度来实现均匀加热，减少半焦收缩应力，提高型焦机械强度。
6. 权利要求1所述的炭化室、燃烧室、分烟道之间采用齿形高铝顶板砖隔开， 砖与砖互相交错搭接，在燃烧室砖与砖交错线上砌有薄壁隔墙，将燃烧室分 为不同功能的水平火道。同时减少顶底板砖的气体泄漏。
全文摘要
一种斜底双层炭化室型焦炉，其特征是焦炉由上至下由上层燃烧室、上层炭化室、下层燃烧室、下层炭化室、分烟道、总烟道、焦炉基础等组成，由炉头向炉尾呈向下倾斜，横向将焦炉分为预热干燥段、快速干馏段、均热段，并分段控温。各室之间采用高铝齿形顶板砖相隔，既增加了顶板强度，又提高了传热效率。燃烧室由隔墙分为数量不等、不同功能的水平燃烧火道。在预热干燥段通入冷空气，在空气预热同时，使炭化室温度降低。在快速干馏段炭化室侧墙设置煤气孔和煤气上升道，将煤气导入燃烧室与预热空气混合后燃烧将热间接传向炭化室，使炭化室四面受热，实现焦坯的“快火猛烧”，提高焦坯结焦性。在均热段由快速干馏段燃烧后的烟气由侧墙水平火道导入燃烧室水平火道，向炭化室传热后经烟气下行道导入分烟道，向下层炭化室传热后汇入总烟道经烟囱高空排出。在炉头、炉尾炭化室设有水平移动的炉门用于控制焦坯入炉和型焦出炉。在炉头燃烧室正面墙设有一次供风孔，在炉头炭化室侧墙还设直接供风孔，在炉尾分烟道侧墙上设有二次空气供风孔。
文档编号C10B11/00GK101314715SQ20071010839
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者崔广文, 巩志坚, 鹏 梁, 田原宇, 瑛 靳 申请人:山东科技大学