加热高度可变的富煤气加热焦炉加热系统的制作方法

本实用新型涉及可燃气体下喷式焦炉技术领域，尤其涉及一种加热高度可变的富煤气加热焦炉加热系统。

背景技术：

随着现代生产方式的转变，对焦炉提出了更高的要求，如要求加热均匀、生产能力大、加热系统阻力小、调节控制方便等。我国现有的下喷式焦炉，为控制立火道内的燃烧温度，改善立火道内高向加热均匀性，采用了高低灯头、废气循环和助燃气体分段供给等方式。如图1-图3所示，是一种采用上述措施的焦炉加热系统，助燃气体从蓄热室1进入斜道2，在斜道2处分流，一部分通过底部助燃气体出口7直接进入立火道底部，另一部分通过立火道隔墙内的助燃气体通道4，从分段助燃气体出口5进入立火道3。上述结构形式的焦炉，助燃空气从一个蓄热室通过斜道分流，进入对应立火道底部和立火道中上部，只能通过调整斜道口调节砖9和分段出口调节砖8，调整进入立火道底部和中上部的助燃空气分配比例，实现调整立火道底部和中上部的加热量。在炉体设计阶段，只能通过理论计算确定调节砖的分布，而实际生产中无法定量地确定两部分气流量的分配比例，因此误差较大，焦炉运行投产后，特别是是长时间运行后，调节砖会粘结在隔墙砖上，立火道内的高温使得调节砖调节装置失效，上述两种原因使得调节砖的调节无法实现，即难以进行二次调节，很难实现预期的火道温度分布。特别是当焦炉生产状态改变时，由于无法调节立火道底部和中上部的加热量，将使得焦炉高向加热均匀性恶化，炼焦耗热量增加。

另外，斜道2采用Y型分叉结构，结构复杂，增加了设计难度，为保证严密性，设计的砖型复杂，也增加了制砖难度，同时砌筑过程中保护和清扫困难，增加了砌筑难度，由于流通结构复杂，增加了系统阻力，不利于助燃空气流通。

目前国内投产的6米以上的焦炉，在采用富煤气加热时，氮氧化物排放水平均高于500mg/m³，无法满足行业排放标准的要求，原因是复热式焦炉的设计理念要同时兼顾贫煤气和富煤气加热两种情况，使得焦炉在采用富煤气加热时，在立火道底部的过量空气系数接近于1.0，燃烧剧烈，燃烧温度高，在此高温区生成了大量的氮氧化物，而由于炉体结构限制又使得立火道底部助燃空气进气量无法有效调节，燃烧温度无法降低，氮氧化物的生成无法抑制，为了保证焦炉排放达标，只能在炉后增加脱硝工序，导致建设成本和生产成本大幅提高。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种加热高度可变的富煤气加热焦炉加热系统，可根据需要随时改变立火道内燃烧发生的高度位置，实现炭化室加热高度的改变，保证供热分布满足生产需求，有效降低能耗，保证生产顺行；调节方式简单方便，并有利于减少焦炉氮氧化物排放。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

加热高度可变的富煤气加热焦炉加热系统，包括自下至上依次连接的小烟道、可控换热通道、助燃气体通道及燃烧室；每个燃烧室对应的可控换热通道数量至少为2个，每个可控换热通道通过对应设置的助燃气体通道与燃烧室相连通；每个助燃气体通道由下部的斜道段与上部的直道段组成，直道段向上延伸到立火道内，每个助燃气体通道与立火道通过至少一个气流出口相连通，且各个助燃气体通道上的气流出口至少有一个设置在不同高度；各个可控换热通道的底部分别与小烟道连通，小烟道的一端通过小烟道连接管和废气开闭器与分烟道相连，小烟道连接管上设有进气孔和进气流量调节装置；废气开闭器内与各个小烟道一一对应地设有多个废气盘，各个进气孔的开关阀门、废气开闭器内的废气盘能够与焦炉热交换控制系统联锁控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)采用本实用新型所述焦炉加热系统的焦炉投产后，伴随结焦时间、煤气成分、配煤成分等生产过程参数的改变，根据炭化室高向温度分布情况，可随时改变立火道内燃烧发生的高度位置，实现炭化室加热高度的改变，保证供热分布满足生产需求，降低能耗，保证生产顺行；

2)从传统的炉内调节改为炉外调节，通过小烟道连接管上的流量调节装置即可实现助燃空气进气量的调节，切换流量调节装置和废气盘与焦炉热交换控制系统的联锁控制状态即可实现某个可控换热通道的关闭或开启，调节过程在焦炉烟道走廊即可完成，调节方式简单方便，避免了工人在恶劣环境下的操作，节省人力，降低劳动强度；

3)根据气体排放监测结果，可随时调整立火道底部助燃空气量，降低立火道底部的过量空气系数，减少高温区氮氧化物的生成，进而减少焦炉氮氧化物排放，无需后续脱硝工艺即可以实现环保达标，节约建设成本和生产成本；

4)取消了传统焦炉中设置的调节砖，节约砖型；

5)各助燃气体通道均为两段式直通结构，无分叉结构，结构简单，砖型简单，便于设计、制砖和砌筑，利于保证炉体结构气密性，同时系统阻力小，有利于助燃空气流通。

附图说明

图1是常规焦炉加热系统的结构示意图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是图1中的B-B剖视图。

图4是本实用新型所述加热高度可变的富煤气加热焦炉加热系统的结构示意图。

图5是图4中的C-C剖视图。

图6是图4中的D-D剖视图。

图7是图4中的E-E剖视图。

图8是图4中的F-F剖视图。

图9是图4中的G-G剖视图。

图10是图6中的H-H剖视图。

图中：1.蓄热室2.斜道3.立火道4.隔墙内的助燃气体通道5.分段助燃气体出口6.管砖7.底部助燃气体出口8.分段出口调节砖9.斜道口调节砖10.可控换热通道11.小烟道12.进气孔13.进气流量调节装置14.小烟道连接管15.助燃气体通道16.气流出口17.废气循环孔18.跨越孔19.废气盘联锁控制端20.废气开闭器21.烟道弯管22.废气盘23.废气开闭器隔板

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图4-图10所示，本实用新型所述加热高度可变的富煤气加热焦炉加热系统，包括自下至上依次连接的小烟道11、可控换热通道10、助燃气体通道15及燃烧室；每个燃烧室对应的可控换热通道10数量至少为2个，每个可控换热通道10通过对应设置的助燃气体通道15与燃烧室相连通；每个助燃气体通道15由下部的斜道段与上部的直道段组成，直道段向上延伸到立火道3内，每个助燃气体通道15与立火道3通过至少一个气流出口16相连通，且各个助燃气体通道15上的气流出口16至少有一个设置在不同高度；各个可控换热通道10的底部分别与小烟道11连通，小烟道11的一端通过小烟道连接管14和废气开闭器20与分烟道相连，小烟道连接管14上设有进气孔12和进气流量调节装置13；废气开闭器20内与各个小烟道11一一对应地设有多个废气盘22，各个进气孔12的开关阀门、废气开闭器20内的废气盘22能够与焦炉热交换控制系统联锁控制。

本实用新型所述加热高度可变的富煤气加热焦炉加热系统的调节方法包括：

助燃气体通过小烟道连接管14上的进气孔12进入对应的可控换热通道10，然后进入对应的助燃气体通道15，从不同高度的气流出口16进入立火道3；通过切换进气孔12处开关阀门、废气盘22与焦炉热交换控制系统的联锁控制状态，使小烟道连接管14上的进气孔12和废气开闭器20中的废气盘22随焦炉热交换过程开启或关闭；

保持联锁控制，开启对应的可控换热通道10，助燃气体能够从该可控换热通道10经过，并从对应助燃气体通道15的气流出口16进入立火道3，则对应该气流出口16高度的立火道3内有燃烧发生；

解除联锁控制，保持对应小烟道连接管14上的进气孔12和废气开闭器20中的废气盘22为关闭状态，即关闭对应的可控换热通道10，助燃气体不再通过该可控换热通道10，对应助燃气体通道15的气流出口16不再有助燃气体进入立火道3，则对应该气流出口16高度的立火道3内不再有燃烧发生；

根据炭化室高向温度分布情况，关闭或开启某个可控换热通道10，使助燃气体进入立火道3的高度发生改变，也就是改变了立火道3内燃烧发生的高向位置，从而实现炭化室加热高度的改变；通过进气流量调节装置13，独立调整进入立火道3不同高度的助燃气体量，能够实现立火道3高向加热均匀性的改变。

例如在下喷式焦炉中，在一次交换过程中，通过焦炉热交换控制系统，打开与具有上升气流的可控换热通道10相对应的进气孔12，同时打开与具有下降气流的可控换热通道10相对应的废气盘22，关闭与具有上升气流的可控换热通道10相对应的废气盘22，同时关闭与具有下降气流的可控换热通道10相对应的进气孔12；助燃空气从进气孔12进入后经过小烟道11进入对应的各个可控换热通道10，并通过对应的助燃气体通道15，从不同高度的气流出口16进入立火道3，与从管砖6喷入的富煤气掺混燃烧，燃烧后的废气通过跨越孔18进入相邻火道形成下降气流，部分下降气流通过立火道3底部的废气循环孔17进入上升火道，与上升气流掺混燃烧，进一步降低燃烧温度，剩余的下降气流进入相邻的可控换热通道10完成换热后，依次经过小烟道11、小烟道连接管14、废气开闭器20，最后经烟道弯管21进入分烟道。

根据炭化室焦饼的成熟情况，开启或关闭对应的可控换热通道10，增加或取消某一高度气流出口助燃空气的供入，即可增加或取消立火道3某一高度位置的燃烧，实现炭化室加热高度的改变。

分析表明，在过量空气系数小于0.8时，燃烧过程中氮氧化物的生成将明显减少。当生产中焦炉烟囱废气中氮氧化物含量过高时，通过流量调节装置13，适当减小立火道3底部的进气量，控制立火道3底部燃烧时过量空气系数在0.8以下，能够有效降低生产过程中氮氧化物的排放。

本实用新型中，进气流量调节装置13、小烟道连接管14、废气开闭器20均为常规设备，废气开闭器20由废气开闭器隔板23隔成多个独立通道，每个独立通道分别与对应小烟道11连通，废气开闭器20内的每个独立通道内分别设废气盘22，废气盘22通过废气盘联锁控制端19与焦炉热交换控制系统实现联锁控制，并可根据需要连接或断开联锁。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。