一种用于低变质煤富氧干馏的氧气分流与燃烧控制装置的制作方法

本实用新型属于煤干馏技术领域，特别涉及一种用于低变质煤富氧干馏的氧气分流与燃烧控制装置。

背景技术：

陕北煤炭资源丰富，煤层年代短，煤化程度低、挥发分高、燃点低、焦油含量高，通过低温干馏，可以获得煤气、焦油及半焦，是一种煤分质综合利用的有效方法。

近年来，从经济社会可持续发展大局出发，积极开展焦化过程的资源综合利用技术，开发清洁煤化工新工艺，尽快形成适合陕北乃至全国低变质煤质特性的洁净炼焦生产新技术与成套装备的技术需求日益强烈，其中煤气提质和高附加值利用受到了广泛的关注。相关单位提出了富氧干馏技术，即以富氧空气或纯氧替代常规干馏工艺中的助燃空气，利用煤气富氧燃烧，和冷煤气配合鼓入干馏炉循环，从而提高干馏的煤气质量，为煤气的高附加值利用奠定基础。富氧干馏技术展示出了良好的产业化应用前景，目前已进入工业化应用阶段。

由于在富氧干馏时，富氧空气或氧气与煤气的燃烧特点与传统工艺具有很大差异，火焰长度明显缩短，热点相对集中，极易导致火道中的温度及气流分布不合理，进而造成干馏炉运行中结渣、沿干馏炉截面温度分布不均匀、干馏产品质量不稳定等问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于提出了一种用于低变质煤富氧干馏的氧气分流与燃烧控制装置，该装置可以有效解决富氧干馏时火焰长度缩短，热点相对集中所导致的火道中的温度及气流分布不合理的问题，进一步明显改善富氧干馏技术应用中易于出现的干馏炉运行中结渣、沿干馏炉横截面温度分布不均匀、干馏产品质量不稳定等问题，确保富氧干馏技术的顺利实施。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于低变质煤富氧干馏的氧气分流与燃烧控制装置，包括燃烧器、干馏炉，燃烧器包括燃烧器外管和燃烧器内管，燃烧器内管为富氧空气或氧气通道，燃烧器外管设置于燃烧器内管外周；燃烧器内管与燃烧器外管之间环形通道为煤气通道；干馏炉内形成有火道；燃烧器内管前端进入干馏炉内火道的部分连通位于内火道内的氧气通道，氧气通道为袖砖管道，袖砖管道管壁上设置有透气小孔。

进一步的，内火道内设有袖砖通道，袖砖通道包括两端的袖砖和连接两端袖砖的若干中间连接袖砖；两个燃烧器从干馏炉的两端伸入内火道中；两个燃烧器的燃烧器内管前端连通氧气通道两端。

进一步的，燃烧器内管的管径上连接有空气输送管；燃烧器内管为富氧空气或氧气通道；燃烧器外管的长度小于燃烧器内管的长度，燃烧器外管套设于燃烧器内管外周；燃烧器内管与燃烧器外管之间形成环形通道；燃烧器外管上的管径上连接有连通环形通道的煤气输送管；燃烧器外管末端通过法兰与燃烧器内管连接，燃烧器内管前端圆周上沿径向设置若干支撑筋板，支撑筋板一端与燃烧器内管焊接固定，另一端与燃烧器外管内壁焊接固定。

进一步的，透气小孔的直径为1-4mm，沿袖砖通道长度均匀分布。

进一步的，透气小孔总截面积为袖砖管道内孔截面积的0.9-1.1倍。

进一步的，在燃烧器外管与干馏炉壳体之间设置压紧法兰，采用紧定螺栓连接。

进一步的，袖砖管道底部采用耐火砖间隔支承。

进一步的，燃烧器内管的末端连接有球阀。

进一步的，燃烧器内管的末端设有观察窗。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的氧气布气装置的结构可适用于不同富氧比(氧气在助燃空气中的比例，可在20％～100％之间调节)条件下的富氧干馏炉；

(2)可以不改变现行内热低温干馏企业的现有设备，对已有的常规干馏炉改造成为富氧干馏时，可大幅压缩建设周期，节省改造投资；

(3)可有效解决富氧干馏时火焰长度缩短、热点集中所导致的火道中的温度及气流分布不合理的问题，有效防止干馏炉运行中结渣、干馏产品质量不稳定现象的发生；

(4)由于煤气质量明显提高，更容易实现煤气高附加值的综合利用。

本实用新型通过设置袖砖通道，并改进燃烧器的结构；有效解决了富氧干馏时火焰长度缩短，热点相对集中所导致的火道中的温度及气流分布不合理的问题，进一步明显改善富氧干馏技术应用中易于出现的干馏炉运行中结渣、沿干馏炉横截面温度分布不均匀、干馏产品质量不稳定等问题，确保富氧干馏技术的顺利实施。

附图说明

图1为本实用新型一种用于低变质煤富氧干馏的氧气分流与燃烧控制装置的结构示意图。

图2为袖砖结构示意图；其中图2(a)为主视图；图2(b)为侧视图。

图3为连接袖砖结构示意图；其中图3(a)为主视图；图3(b)为侧视图。

图4为燃烧器的结构示意图。

其中：1为燃烧器外管，2为燃烧器内管，3干馏炉，4火道，5袖砖，6连接袖砖，7间隔支撑，8压紧法兰。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。

本实用新型适用于现行常规内热式煤干馏工艺(即富氧比20％的情况)及富氧干馏工艺，尤其是常规干馏向富氧干馏的改造。

参考图1-4所示，本实用新型一种用于低变质煤富氧干馏的氧气分流与燃烧控制装置，包括燃烧器和干馏炉3。

燃烧器包括燃烧器外管1和燃烧器内管2，燃烧器内管2为富氧空气或氧气通道，燃烧器内管2与燃烧器外管1之间环形通道为煤气通道，燃烧器内管2前端圆周上沿径向设置若干支撑筋板21，支撑筋板21一端与燃烧器内管2焊接固定，燃烧器内管2后端的管径上连接有氧气输送管道23和空气输送管道26，在燃烧器内管2的后端连接有球阀24和观察窗25；燃烧器外管1的长度小于燃烧器内管2的长度；燃烧器内管2的前端穿入燃烧器外管1内，燃烧器外管1与支撑筋板21另一端焊接固定；燃烧器内管2的前端比燃烧器外管1前端短，燃烧器外管1的后端通过法兰22与燃烧器内管2连接且密封，燃烧器内管2和燃烧器外管1之间形成的环形通道与煤气输送管27相连。

观察窗25采用旋盖加装石英玻璃片，球阀24安装在观察窗25和燃烧器内管2之间，在燃烧器内管2直径较小时，可在燃烧器内管2的延长段直接加装球阀24和石英玻璃片加装旋盖组成观察窗25；燃烧器内管2直径较大时，采用加焊小直径管，然后加装球阀24和石英玻璃片加装旋盖组成观察窗25。打开球阀24，隔着加装石英玻璃片的观察窗25，可对燃烧器前部混合和燃烧区进行观察，平时关闭球阀，保护并保持观察口玻璃的清洁。

干馏炉3内形成有火道4；火道4内设有通过间隔支撑7支撑的袖砖通道，袖砖通道包括两端的袖砖5和连接两端袖砖5的若干中间连接袖砖6。间隔支撑7为耐火砖。

两个燃烧器从干馏炉3的两端伸入内火道4中；燃烧器内管1前端进入干馏炉3内火道4中的袖砖通道，袖砖通道采用耐火材料袖砖管道连接而成，干馏炉两侧相对的燃烧器与袖砖管道连接结构对称设置。

袖砖通道管壁上设置有透气小孔，孔径1-4mm，沿袖砖通道长度均匀布置，小孔总截面积为袖砖通道内孔截面积的0.9-1.1倍。

燃烧器内管1与袖砖通道的袖砖5顶紧连接，并在燃烧器外管2与干馏炉3壳体之间设置压紧法兰8，采用紧定螺栓连接。

以下为具体应用实施例：用于年产7.5万吨兰炭的煤低温干馏装置

基本情况：由常规干馏工艺改造为富氧比100％(全氧)低温干馏工艺。燃烧器中煤气量与氧气量的设定：常规干馏单个烧嘴煤气流量270Nm³/h，空气流量156Nm³/h；改为全氧干馏时，单个烧嘴煤气流量395Nm³/h，氧气流量31.2Nm³/h，燃烧器(或煤气-助燃气混合器)采用套筒结构(内管2和外管1)，由低合金钢无缝钢管组焊而成。煤气、氧气与空气分别由管道7、3、6接入。常规干馏用燃烧器的内管内径Ф76mm×3.5mm，外管内径Ф133mm×5mm；设计全氧干馏用燃烧器的内管内径Ф34mm×3.5mm，外管内径Ф133mm×5mm；外管与内管夹层通入回炉煤气，并在前端设有旋流导叶。

应用方式：在燃烧器的内管前端进入火道的部分，加装袖砖通道作为氧气通道，氧气通道采用袖砖5连接形成袖砖管道，袖砖管道内径Ф34mm；在袖砖管道管壁上设置Ф2mm透气小孔，沿袖砖管道长度方向均匀分布，总共300个，氧气可由透气小孔进入火道与煤气混合燃烧。

干馏炉3两侧相对的燃烧器与袖砖管道连接结构对称。在燃烧器外管2与干馏炉3炉壳之间设计连接压紧法兰8，可保证燃烧器内管顶紧袖砖5，其袖砖管道与袖砖内管1形成富氧气体通道。在通道中间部位，用连接袖砖6连接。袖砖管道底部用耐火砖间隔支承7。

使用时，煤气通过煤气接入管及管路、逆止阀、调节阀、流量计等与煤气风机连接；氧气通道经氧气接入管及管路、逆止阀、调节阀、流量计等与制氧或供氧设备连接。助燃空气管道只在开炉时使用。

观察孔采用旋盖之间加装石英玻璃片视窗5和球阀/4结合的方式。平时球阀关闭，保护并保持观察口玻璃的清洁。

另一种结构，其基本结构与前述相同，只是在燃烧器上取消氧气接入管23，将其提前并入空气管道26，然后通过空气接入管26进入燃烧器。也就是提前将空气管道26和氧气管道23合并后，接入燃烧器上的空气接入管。在其合并之前加装流量、压力表及截断阀。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精髓和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。