一种箱式炼焦设备及箱式炼焦方法 |
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| 申请号 | CN202311575339.X | 申请日 | 2023-11-23 | 公开(公告)号 | CN117384653A | 公开(公告)日 | 2024-01-12 |
| 申请人 | 华泰永创(北京)科技股份有限公司; 山西平遥峰岩煤焦集团有限公司; | 发明人 | 印文宝; 吕栋钰; 赵楠楠; 胡蕙; 贾楠; 汪仕民; 王奇; 王治信; 潘英杰; 张红斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 实施例 提供了一种箱式 炼焦 设备及箱式炼焦方法，箱式炼焦设备包括焦箱、托盘和焦箱盖；托盘设置于焦箱的底部，焦箱盖设置于焦箱的顶部；焦箱的 侧壁 内侧设置有衬砖墙，衬砖墙上间隔设置有多条气体垂直通道、上部气体汇合通道和下部气体汇合通道，上部气体汇合通道设置于气体垂直通道上方，与各条气体垂直通道连通，下部气体汇合通道设置于气体垂直通道下方，与各条气体垂直通道连通；焦箱的侧壁下部设置有多个气体入口；衬砖墙的上部设置有多个气体出口，气体入口与下部气体汇合通道连通，气体出口与上部气体汇合通道连通；托盘上设置有多个废气导出孔；衬砖墙、焦箱盖和托盘围起的空间为炭化室，上部与气体出口连通，底部与废气导出孔连通。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种箱式炼焦设备，其特征在于，包括：焦箱(100)、托盘(200)和焦箱盖(300)； |
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| 说明书全文 | 一种箱式炼焦设备及箱式炼焦方法技术领域[0001] 本发明涉及炼焦技术领域，特别是涉及一种箱式炼焦设备及箱式炼焦方法。 背景技术[0002] 箱式炼焦设备是一种用来炼焦的装置，主要包括焦箱、承托捣固煤砖的托盘、焦箱盖、焦箱托盘下部烟道、烟道闸板、汇合烟道、锅炉、烟囱等设施。箱式炼焦工艺流程为：先将捣固煤砖码放在托盘的干馏位置上，将焦箱和托盘之间、焦箱盖和焦箱之间的连接处进行密封，形成煤砖的密闭干馏空间；再将位于焦箱托盘下部烟道与汇合烟道之间的烟道闸板开启，在烟囱的抽吸作用下，密闭的焦箱内部形成负压，空气经焦箱壳体侧壁上设置的空气导入孔吸入焦箱内部，与煤砖析出的荒煤气混合燃烧，燃烧产生的热量一部分用于煤砖的干馏，其余的热量随烟气排入到汇合烟道，经余热锅炉回收显热的低温烟气后，由烟囱排放；干馏结束后，焦箱托盘下部烟道与汇合烟道之间的烟道闸板关闭，与后续系统断开连接，高温焦炭在由焦箱、焦箱盖和托盘形成的密闭空间中自然冷却。 [0003] 在相关技术中，箱式炼焦工艺存在以下问题：常温状态的空气直接吸入焦箱与荒煤气进行燃烧，燃烧火焰温度相对低，导致结焦时间较长；焦箱内的热量通过对流、辐射和传导的形式，经过焦箱内衬由焦箱壳体表面散失到环境中，热损失较大。 发明内容[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种箱式炼焦设备及箱式炼焦方法，用以减少焦箱热损失，提高荒煤气燃烧的火焰温度，减少结焦时间。具体技术方案如下： [0005] 本申请第一方面的实施例提出了一种箱式炼焦设备，包括：焦箱、托盘和焦箱盖；所述焦箱为顶部和底部开口的中空箱体，包括侧壁；所述托盘设置于所述焦箱的底部，所述焦箱盖设置于所述焦箱的顶部；所述焦箱的侧壁内侧设置有衬砖墙，所述衬砖墙上间隔设置有多条气体垂直通道，所述气体垂直通道垂直于所述焦箱盖；所述衬砖墙上还设置有与所述焦箱盖平行的上部气体汇合通道和下部气体汇合通道，所述上部气体汇合通道设置于所述气体垂直通道上方，与各条所述气体垂直通道连通，所述下部气体汇合通道设置于所述气体垂直通道下方，与各条所述气体垂直通道连通；所述焦箱的侧壁下部设置有多个气体入口；所述衬砖墙的上部设置有多个气体出口，所述气体入口与所述下部气体汇合通道连通，所述气体出口与所述上部气体汇合通道连通；所述托盘上设置有多个废气导出孔；所述衬砖墙、所述焦箱盖和所述托盘围起的空间为炭化室，所述炭化室上部与所述气体出口连通，底部与所述废气导出孔连通。 [0006] 在本申请的一些实施例中，所述气体垂直通道、所述上部气体汇合通道和所述下部气体汇合通道设置于所述衬砖墙远离所述炭化室一侧；所述气体出口设置于所述衬砖墙靠近所述炭化室的一侧。 [0007] 在本申请的一些实施例中，所述气体垂直通道、所述上部气体汇合通道和所述下部气体汇合通道为在所述衬砖墙上设置的开口朝向侧壁的凹形槽，所述气体出口为在所述衬砖墙上设置的柱形孔。 [0008] 在本申请的一些实施例中，所述气体入口与所述下部气体汇合通道位于同一高度，所述气体出口与所述上部气体汇合通道位于同一高度。 [0010] 在本申请的一些实施例中，所述托盘包括多个间隔设置于所述托盘内部的托盘内衬，相邻所述托盘内衬之间沿所述托盘内衬排列设置有多个砖块，所述砖块的沿排列方向的两端设有凹槽，相邻所述砖块的凹槽拼接形成所述废气导出孔。 [0011] 在本申请的一些实施例中，所述托盘与所述焦箱连接位置的四周设置有砂封结构。 [0012] 在本申请的一些实施例中，所述气体入口处设置有流量调节阀。 [0013] 本申请第二方面的实施例提供了一种箱式炼焦方法，应用第一方面任一实施例所述的箱式炼焦设备，包括：将煤砖码放在所述托盘上；将所述焦箱坐落在所述托盘上面；将所述焦箱盖坐落在所述焦箱上面；在所述焦箱内部负压的作用下，空气从所述气体入口进入所述下部气体汇合通道，在所述下部气体汇合通道混合均匀后分散进入各个所述气体垂直通道，在所述上部气体汇合通道汇集，混合均匀后通过所述气体出口进入所述炭化室，与荒煤气混合燃烧用以进行炼焦，产生的高温废气从所述废气导出孔排出所述焦箱。 [0014] 在本申请的一些实施例中，所述废气导出孔与设置于所述箱式炼焦设备外部的热能回收系统通过烟道连通，从所述废气导出孔排出所述焦箱的高温废气进入所述热能回收系统进行热量回收，经过热量回收后变成低温废气返回至所述气体入口，在所述下部气体汇合通道混合均匀后分散进入各个所述气体垂直通道，在所述上部气体汇合通道汇集，混合均匀后通过所述气体出口进入所述炭化室，在所述炭化室内与已经成熟的高温焦炭通过辐射、对流和传导的方式换热，成熟的高温焦炭被低温废气冷却，低温废气吸收热量后变成高温废气进入所述热能回收系统。 [0015] 本发明实施例有益效果： [0016] 本发明实施例提供这种箱式炼焦设备及箱式炼焦方法，在焦箱的侧壁内侧设置衬砖墙，焦箱的侧壁下部设置多个气体入口，衬砖墙上开设下部气体汇合通道、气体垂直通道、上部气体汇合通道和气体出口，在焦箱内部负压的作用下，空气依次通过气体入口、下部气体汇合通道、气体垂直通道、上部气体汇合通道和气体出口，实现回收焦箱表面的热量，减少焦箱热损失，降低焦箱表面温度。通过对流、辐射和传导吸收焦箱内部热量并进行预热，预热后的高温空气进入炭化室与荒煤气燃烧可以提高火焰温度，减少结焦时间。 [0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。 [0019] 图1为本申请实施例提供的箱式炼焦设备的主视图； [0020] 图2为图1所示箱式炼焦设备的俯视图； [0021] 图3为图1所示箱式炼焦设备的侧视图； [0022] 图4为图1所示衬砖墙的立体结构示意图； [0023] 图5为图4所示衬砖墙的俯视图； [0024] 图6为图4所示衬砖墙的主视图； [0025] 图7为图4所示衬砖墙的侧视图。 [0026] 附图标记说明： [0027] 焦箱100；侧壁110；气体入口111；流量调节阀112；吊耳113；衬砖墙120；气体垂直通道121；上部气体汇合通道122；下部气体汇合通道123；气体出口124； [0028] 托盘200；废气导出孔210；托盘内衬220；砖块230；砂封结构240；砂封槽241；筋板250； [0029] 焦箱盖300；炭化室400；热能回收系统500。 具体实施方式[0030] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0031] 如背景技术所言，在相关技术中，箱式炼焦设备是一种用来炼焦的装置，主要包括焦箱、承托捣固煤砖的托盘、焦箱盖、焦箱托盘下部烟道、烟道闸板、汇合烟道、锅炉、烟囱等设施。箱式炼焦工艺存在以下问题：常温状态的空气直接吸入焦箱与荒煤气进行燃烧，燃烧火焰温度相对低，导致结焦时间较长；焦箱内的热量通过对流、辐射和传导的形式，经过焦箱内衬由焦箱壳体表面散失到环境中，热损失较大。 [0032] 鉴于此，本申请第一方面的实施例提供了一种箱式炼焦设备。参见图1至图5，图1为本申请实施例提供的箱式炼焦设备的主视图；图2为图1所示箱式炼焦设备的俯视图；图3为图1所示箱式炼焦设备的侧视图；图4为图1所示衬砖墙的立体结构示意图；图5为图4所示衬砖墙的俯视图；图6为图4所示衬砖墙的主视图；图7为图4所示衬砖墙的侧视图。 [0033] 如图1、图4和图5所示，本申请第一方面的实施例提供的箱式炼焦设备，包括焦箱100、托盘200和焦箱盖300；焦箱100为顶部和底部开口的中空箱体，包括侧壁110；托盘200设置于焦箱100的底部，焦箱盖300设置于焦箱100的顶部；焦箱100的侧壁110内侧设置有衬砖墙120，衬砖墙120上间隔设置有多条气体垂直通道121，气体垂直通道121垂直于焦箱盖 300；衬砖墙120上还设置有与焦箱盖300平行的上部气体汇合通道122和下部气体汇合通道 123，上部气体汇合通道122设置于气体垂直通道121上方，与各条气体垂直通道121连通，下部气体汇合通道123设置于气体垂直通道121下方，与各条气体垂直通道121连通；焦箱100的侧壁110下部设置有多个气体入口111；衬砖墙120的上部设置有多个气体出口124，气体入口111与下部气体汇合通道123连通，气体出口124与上部气体汇合通道122连通；托盘200上设置有多个废气导出孔210；衬砖墙120、焦箱盖300和托盘200围起的空间为炭化室400，炭化室400上部与气体出口124连通，底部与废气导出孔210连通。 [0034] 本申请实施例提供这种箱式炼焦设备，在焦箱100的侧壁110内侧设置衬砖墙120，焦箱100的侧壁110下部设置多个气体入口111，衬砖墙120上开设下部气体汇合通道123、气体垂直通道121、上部气体汇合通道122和气体出口124，在焦箱100内部负压的作用下，空气依次通过气体入口111、下部气体汇合通道123、气体垂直通道121、上部气体汇合通道122和气体出口124，实现回收焦箱100表面的热量，降低焦箱100表面温度。通过对流、辐射和传导吸收焦箱100内部热量并进行预热，预热后的高温空气进入炭化室400与荒煤气燃烧可以提高火焰温度，减少结焦时间。 [0035] 具体地，如图1至图3所示，侧壁110的外侧顶部和托盘200外侧设置有吊耳113，用于搬运装置起吊并搬运焦箱100。 [0036] 在本申请的一些实施例中，如图2和图4所示，气体垂直通道121、上部气体汇合通道122和下部气体汇合通道123设置于衬砖墙120远离炭化室400一侧，为开口朝向侧壁110的凹形槽；气体出口124设置于衬砖墙120靠近炭化室400的一侧，为柱形孔。应用本申请实施例，在远离炭化室400的一侧，即靠近焦箱100的侧壁110一侧设置气体垂直通道121、上部气体汇合通道122和下部气体汇合通道123，便于空气更大程度地回收焦箱100表面的热量，降低焦箱100表面温度。 [0037] 在本申请的一些实施例中，如图1、图6和图7所示，气体入口111与下部气体汇合通道123位于同一高度，气体出口124与上部气体汇合通道122位于同一高度。 [0038] 在本申请的一些实施例中，如图2所示，衬砖墙120与侧壁110接触的部分采用隔热砖砌筑；在与炭化室400接触的部分采用耐火砖砌筑。 [0039] 应用本申请实施例，衬砖墙120与侧壁110接触的部分为衬砖墙120的隔热层，采用导热系数较低的隔热砖砌筑，减少了焦箱100内部至焦箱100的侧壁110的热量传递，减少了焦箱100热损失；衬砖墙120上与炭化室400接触的部分为工作层，采用耐火砖砌筑，可以承受高温环境，保证焦箱100长期稳定进行炼焦工作。 [0040] 在本申请的一些实施例中，如图2所示，托盘200包括多个间隔设置于托盘200内部的托盘内衬220，相邻托盘内衬220之间沿托盘内衬220排列设置有多个砖块230，砖块的沿排列方向的两端设有凹槽，相邻砖块的凹槽拼接形成废气导出孔210。 [0041] 具体地，托盘内衬220用于盛放捣固煤砖，在炭化室400的密闭空间内，因此采用耐火材料；相邻托盘内衬220之间设有废气导出孔210，用于将炭化室400中炼焦产生的高温烟气排出焦箱100。托盘200内部还设置有筋板250，用于加固托盘200，防止托盘200变形。 [0042] 应用本申请实施例，在托盘200内部间隔设置托盘内衬220，可以承受炭化室的高温环境，还可以分区盛放捣固煤砖，留出排放高温烟气的通道；在相邻托盘内衬220之间设置多个带有凹槽的砖块230，相邻砖块230的凹槽拼接形成废气导出孔210，使得废气导出孔210可以承受高温废气。 [0043] 在本申请的一些实施例中，如图1所示，托盘200与焦箱100连接位置的四周设置有砂封结构240。具体地，箱式炼焦设备要采用全负压操作形式，需要保证焦箱100内部的密封环境，在托盘200与焦箱100的连接处设置砂封结构240，即在托盘200上设置砂封槽241，从焦箱100外侧向砂封槽241内注入密封砂，使托盘200与焦箱100的连接处达到密封的效果。应用本申请实施例，设置砂封结构240，可以保证焦箱100内部的密封环境。 [0044] 在本申请的一些实施例中，如图2所示，气体入口111处设置有流量调节阀112。应用本申请实施例，通过控制流量调节阀112来调节各个气体入口111处的空气流量，可以实现炼焦过程中空气的定量自动供给，减少了焦炭烧损，达到节能减排的目的。 [0045] 本申请第二方面的实施例提供了一种箱式炼焦方法，应用第一方面任一实施例的箱式炼焦设备，包括：将煤砖码放在托盘200上；将焦箱100坐落在托盘200上面；将焦箱盖300坐落在所述焦箱100上面；在焦箱100内部负压的作用下，空气从气体入口111进入下部气体汇合通道123，在下部气体汇合通道123混合均匀后分散进入各个气体垂直通道121，在上部气体汇合通道122汇集，混合均匀后通过气体出口124进入炭化室400，与荒煤气混合燃烧用以进行炼焦，产生的高温废气从废气导出孔210排出焦箱100。 [0046] 具体地，空气在下部气体汇合通道123处会混合均匀，然后再分配至各个气体垂直通道121，可以平衡各个气体垂直通道121的气体流量；在上部气体汇合通道122汇集并混合均匀，然后通过气体出口124进入炭化室400，可以平衡各个气体出口124处的气体流量，避免炭化室400内焦炭烧损严重。 [0047] 本申请实施例提供这种箱式炼焦方法，在焦箱内部负压的作用下，空气依次通过气体入口111、下部气体汇合通道123、气体垂直通道121、上部气体汇合通道122和气体出口124，一方面回收了焦箱100表面的热量，减少了焦箱100热损失，降低了焦箱100表面温度，另一方面在空气流动过程中，空气通过对流、辐射和传导吸收焦箱100内部传递出的热量进行预热，预热后的高温空气进入炭化室400与荒煤气燃烧可以提高火焰温度，减少结焦时间。 [0048] 在本申请的一些实施例中，如图1所示，废气导出孔210与设置于箱式炼焦设备外部的热能回收系统500通过烟道连通，从废气导出孔210排出焦箱100的高温废气进入热能回收系统500进行热量回收，经过热量回收后变成低温废气返回至气体入口111，在下部气体汇合通道123混合均匀后分散进入各个气体垂直通道121，在上部气体汇合通道122汇集，混合均匀后通过气体出口124进入炭化室400，在炭化室400内与已经成熟的高温焦炭通过辐射、对流和传导的方式换热，成熟的高温焦炭被低温废气冷却，低温废气吸收热量后变成高温废气进入热能回收系统500。 [0049] 具体地，炼焦产生的高温废气进入热能回收系统500进行热量回收，回收的热量可以直接利用或者经后续处理后利用，实现了荒煤气的余热回收；经过热量回收后的低温废气可以经由风机、管路和阀门等设施返回至气体入口111，再次经过气体入口111、下部气体汇合通道123、气体垂直通道121、上部气体汇合通道122和气体出口124，在流动过程中，低温废气通过吸收焦箱100内部散失的热量升温，然后进入炭化室400，通过辐射、对流和传导的方式与高温焦炭换热，焦炭被快速冷却的同时，废气再次从废气导出孔210排出焦箱100。 |
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