将燃烧空气受控引入热回收型焦炉的次级加热空间的装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用将燃烧空气受控引入焦炉的次级空气底台的装置，其由至少一个用于燃烧空气的集气管构成，其在一组焦炉的焦炉的焦炉室门下方延伸，其中集气管具有进入至少一个焦炉室的至少一个支路，燃烧空气经由该支路被引入至少一个焦炉的次级空气底台，用于焦化气的完全燃烧，从而焦炉底台中的燃烧被优化，并且碳化工艺过程因而可被控制。优选地可以通过适当的调节设备向每个焦炉单独提供燃烧气体，从而在碳化工艺期间每个焦炉可以被单独供应燃烧空气，考虑到焦炉组的焦炉室中时间移位的碳化进度，这有巨大优势。本发明还涉及一种用于将燃烧气体受控引入一组焦炉的至少一个焦炉的次级空气底台的方法。
[0002]非回收型或热回收型焦炉(后者包括热回收设施)配备有焦炉室，其包括横向焦炉室壁、焦炉室底、通常为拱形的焦炉室顶棚和焦炉室前壁，后者装有焦炉室门，焦炉室门用于装载，并且在焦炉室的对侧用于卸载。这些炉类型的加热是通过使用在碳化期间从将要碳化的煤饼获得的焦化气来实现的。为此目的，焦炉室在工作期间仅被装载至某一高度，从而留空煤饼上方的气体空间。获得的气体空间也被称为主加热空间，并且用于燃烧直接从煤饼得到的焦化气，焦化气借助亚化学计量的燃烧空气而被部分燃烧。
[0003]为了控制主加热空间中的燃烧过程，后者设有布置在顶棚中、焦炉室门中或门上方墙壁中的开口。这些大多是可控的。在部分燃烧后，部分燃烧的焦化气通过横向气体通道被传送到废气烟道，废气烟道位于焦炉室下方并且还设有用于进入燃烧空气(所谓的次级燃烧空气)的开口。在废气烟道中，部分燃烧的焦化气在过量燃烧空气下完全燃烧。这样，将要碳化的煤饼也被从下方加热，这最终会获得改善的焦炭质量和同时减少的碳化时间。用于加热目的的废气烟道位于焦炉室底部的正下方，其也被称为次级加热空间。上述非回收或热回收炉类型在专利说明书US4344820A、US4287024A、US5114542A、GB1555400A和CA2052177C中有描述。
[0004]在位于焦炉室正下方的废气烟道的几乎所有实施例中，是从次级空气底台供应燃烧空气的，次级空气底台位于废气烟道下方，并且经由设置在废气烟道和次级空气底台之间水平面上的竖直通道连接到废气烟道。从而从大气环境流入次级空气底台的燃烧空气被预热。燃烧空气进入次级空气底台的开口也可以是可控的。
[0005]W02007057076A1描述了燃烧空气进入焦炉的主加热空间和次级加热空间的并且可控的开口的结构设计。W02010034383A1描述了燃烧空气进入焦炉的次级空气底台的并且特别耐高温和精准驱动的可控开口的结构设计。
[0006]不论开口和用于密闭的闭合元件如何设计，其中次级燃烧空气通过开口进入次级空气底台，对于设有这种开口和闭合元件的焦炉来说，不可能传送远离开口的燃烧空气。因此，燃烧空气是从环绕用于燃烧空气的开口的即时大气环境被吸入的。该空气常常是被高度污染的，从而无法将要求质量的燃烧空气馈入焦炉的次级空气底台中。此外，焦炉室中的负压常常并未高到足以确保燃烧空气可靠进入焦炉室。最后，最多可能仅在有限限度内建立对焦炉次级加热空间中的燃烧工艺的控制。
[0007]来自煤饼的焦炉煤气的演化取决于相应焦炉室中碳化的时间进度。因此大量焦化气是在碳化周期的开始阶段(即，在装载之后)产生的，其随着碳化进行持续下降。现有技术焦炉室的碳化时间取决于所使用的煤类型为48至192小时。上述W02010034383A1给出了对焦炉室中焦化气演化时间进度的描述。
[0008]焦化气的燃烧以及进而焦炉室中温度的发展也取决于焦化气演化的时间进度。因为焦化气的产量取决于所用煤的类型，如果煤类型固定的话，无法由焦炉组的操作者影响该产量。然而焦炉组或工厂的操作者常常想要影响焦炉室中的碳化行为和温度发展，以便进而显著提高焦炭质量和焦炉组效率。因而，影响焦炉室中碳化工艺过程的唯一可能是控制燃烧空气的馈送质量和总量。
[0009]因此，尝试实现对进入焦炉组的次级空气底台的燃烧空气的馈送量和质量的精确控制。另一个问题是尽管在包括多个焦炉室的焦炉组中生产焦炭是持续进行的，但是焦炉室的装载和卸载是在不同时间进行的。由于个体焦炉室中的碳化是按批次进行的，因此个体焦炉室中的碳化操作以偏移时间发生，从而对于整个焦炉组来说焦炭产量保持近似恒定。为此，个体焦炉同样以偏移时间要求空气。因此，尝试了其他方法来个别地或很大程度上单独地控制燃烧空气向焦炉组的个体焦炉室的次级空气底台的馈送。
[0010]另一个目标是在焦炉的馈送点处尽可能同时将次级燃烧空气馈送到焦炉室。焦炉中大量空气入口的个体操作增加了操作失误的可能性，这可能导致不成比例的大量空气进入炉中，特别是在入口横截面积太大的情况下，这进而引起了底台烟道内部不需要的局部过热，进而导致超过耐火材料的应用极限温度，并且炉结构材料因而可能被损坏。为此，有利的是最小化对于每个焦炉必须操作的调节设备的数量。
[0011]与例如专利说明书W02006128612A1教导的焦炉室相反，在焦炉室门下方的焦炉室前壁中仅留有少量空间，从而空气馈送的个体及立即控制无法方便地在这里实现。此外，由于焦炉室门下方明显更高的温度，仅仅有少数空气入口控制设备适用。
[0012]因此本发明的目的是提供一种装置，其实现燃烧空气向焦炉组的焦炉室的次级空气底台的受控引入，其中该引入意在控制空气的量以及馈送可选质量的燃烧空气，同时提供一种实现向个体焦炉室的空气馈送的个体控制的方法。此外，在对碳化过程有利的条件下找到在压力下馈送燃烧空气的方法，并且在需要的时候应当可以向次级空气底台自动馈送燃烧空气。
[0013]本发明是通过在焦炉室前端处的燃烧空气集气管构成的装置来实现的，集气管位于焦炉室的前壁处次级空气底台的水平面上，并且具有至少一个支路，通过该支路燃烧空气经由支路线路被传送到次级空气底台中。燃烧空气的馈送可以在大气压力下实现，因为通过焦炉室中的具体操作负压以及线路的烟囱效应，燃烧空气被更高效地吸入。燃烧空气优选地从焦炉组外部被吸入集气管中，从而所述燃烧空气没有污染物和灰尘。
[0014]通过在焦炉室构成的每个区段的上游给集气管设置调节设备，该装置还允许个体控制焦炉组的焦炉室。调节设备可以设有作为旁路设备的旁路线路和额外的空气入口，以确保独立的压缩空气在区段中馈送，其中焦炉室位于他们之后。集气管可以被布置为位于焦炉组一侧的单个线路或多个线路，或者被布置为位于焦炉组两侧的单个线路或多个线路。
[0015]具体要求保护的是一种用于将燃烧空气受控引入到次级加热空间的非回收型或热回收型焦炉，包括:
[0016].由焦炉室构成的焦炉，焦炉室包括侧壁和前壁、焦炉室底和焦炉室顶棚，其中焦炉室的前壁设置有一个焦炉室门，并且焦炉室被设计为使得在操作期间，其仅被装载至某一高度，从而煤饼上方的气体空间形成主加热空间，其中多个焦炉组合成焦炉组，
[0017].废气烟道，位于焦炉室底的下方并且其形成次级加热空间，并且其经由焦炉中的竖直通道连接到废气烟道下方的次级空气底台，其中次级空气底台经由焦炉室壁中的开口连接到外部大气，
[0018].焦炉室侧壁中的气体通道，气体通道位于主加热空间中允许它们延伸进入气体空间的高度处，并且气体通道连接到废气烟道，所述气体空间位于焦炉室顶棚的正下方，
[0019].焦炉室顶棚、焦炉室前壁或焦炉室门中的开口，焦炉室通过所述开口可以被供应主空气，
[0020]其特征在于，
[0021].用于燃烧空气的集气管被设置在次级空气底台水平面上焦炉组的前壁处，集气管具有至少一个支路，通过该支路燃烧空气经由支路线路被传送到至少一个焦炉的次级空气底台中。
[0022]通过将支路线路插入次级空气底台，后者可以相对于外部密闭。在本发明的实施例中，两个用于燃烧空气的集气管被设置在废气烟道水平面上焦炉室的前壁处，两个集气管中的每个具有至少一个支路，通过该支路燃烧空气经由支路线路被传送到次级空气底台。焦炉室门下方焦炉室前端的集气管的数量理论上可以是按实现本发明所需的那样多，但是考虑到空间问题通常仅提供一个集气管。集气管可以安装在焦炉组一侧或两侧，并且作为两侧上的单个线路或多个线路，但是出于简化目的通常仅仅一侧设有集气管。集气管例如可以借助金属夹具被固定到焦炉室前端或者可以放置在支持结构上。集气管优选被固定在距离焦炉室前端为100-1200mm的距离处。
[0023]在本发明的另一实施例中，集气管对于每个焦炉设有4至10个支路，其用来向相应焦炉的次级空气底台供应燃烧空气。在优选实施例中，集气管对于每个焦炉设有8个支路，其用来向相应焦炉的次级空气底台供应燃烧空气。这样，燃烧空气可以优化方式被配送。
[0024]已证明集气管的长度为I至100米对实现本发明来说是有利的，并且在本发明另一实施例中，长度为2至4米并且直径为50至400mm。从而，焦炉室前端前方的空间被优化利用，并且实现了集气管内部所传送燃烧空气的良好流量分配。非回收型或热回收型焦炉的长度典型为近似4米。支路线路同样可以具有呈现最佳流量和良好空间利用率的轮廓。在本发明的一个实施例中，支路下游的至少一个支路线路具有10至70mm的直径，并且支路是肘形管的形式。这还有助于实现改进的空间利用。
[0025]在本发明的实施例中，集气管的支路被设计为弹性软管连接。这里，管子特别地由耐受焦炉室如端处广泛存在的尚温的材料制成。
[0026]在本发明的另一实施例中，至少一个支路线路配备有可手动关闭的龙头。该龙头并非被提供用于永久控制，因此仅在特殊情形中进行再调整。支路线路中可手动关闭的龙头实质上用来基于