本申請(qǐng)要求于2014年9月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/050,738的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)總體上涉及在水平熱回收焦?fàn)t、非熱回收焦?fàn)t和蜂窩焦?fàn)t中使用預(yù)制幾何形狀，例如使用整料部件來(lái)構(gòu)造水平焦?fàn)t。

背景技術(shù)：

焦炭是用于在鋼生產(chǎn)中熔化和還原鐵礦石的固體碳燃料和碳源。在被稱為“湯普森(Thompson)焦化法”的一種方法中，通過(guò)將粉煤分批進(jìn)料到被密封并在嚴(yán)格控制的大氣條件下加熱至非常高的溫度持續(xù)24至48小時(shí)的爐中，來(lái)生產(chǎn)焦炭。焦?fàn)t已經(jīng)使用多年以將煤轉(zhuǎn)化成冶金焦。在焦化過(guò)程中，將精細(xì)粉碎的煤在受控溫度條件下加熱以使煤除去揮發(fā)成分，并形成具有預(yù)定孔隙率和強(qiáng)度的焦炭的熔融體。因?yàn)榻固康纳a(chǎn)是分批過(guò)程，同時(shí)操作多個(gè)焦?fàn)t。

在加熱過(guò)程期間煤顆粒經(jīng)歷的熔化和熔融過(guò)程是焦化的重要部分。煤顆粒熔化的程度和同化到熔化物中的程度決定了所生產(chǎn)的焦炭的特性。為了從特定的煤或煤混合物生產(chǎn)最強(qiáng)的焦炭，在煤中具有反應(yīng)性與惰性實(shí)體的最佳比率。焦炭的孔隙率和強(qiáng)度對(duì)于礦石精煉過(guò)程是重要的，并且由煤源和/或焦化方法所決定。

將煤顆粒或煤顆粒的混合物裝入熱爐中，并且在爐中加熱煤以從所得焦炭中除去揮發(fā)性物質(zhì)(“VM”)。焦化過(guò)程高度依賴于爐設(shè)計(jì)、煤的類型和使用的轉(zhuǎn)化溫度。通常，在焦化過(guò)程期間調(diào)節(jié)爐，使得每次裝料的煤以大約相同的時(shí)間焦化。一旦煤“結(jié)焦出”或完全結(jié)焦，則將焦炭從爐中取出并用水熄火以將其冷卻至低于其點(diǎn)火溫度?；蛘?，用惰性氣體干燥焦炭。熄火操作也必須仔細(xì)控制，以使焦炭不會(huì)吸收太多水分。一旦熄火，焦炭被篩選并裝載到軌道車或卡車中用于裝運(yùn)。

因?yàn)槊罕还┙o到熱爐中，所以大部分的煤供給過(guò)程是自動(dòng)化的。在槽型或立式爐中，煤通常通過(guò)爐頂部中的槽或開(kāi)口裝料。這種爐傾向于高而窄。水平非回收或熱回收型焦?fàn)t也用于生產(chǎn)焦炭。在非回收或熱回收型焦?fàn)t中，使用輸送機(jī)將煤顆粒水平地輸送到爐中以提供細(xì)長(zhǎng)的煤床。

由于適合于形成冶金煤(“焦煤”)的煤源已經(jīng)減少，已經(jīng)嘗試將弱或低質(zhì)量煤(“非焦煤”)與焦煤混合以提供合適的用于爐的煤裝料。結(jié)合非焦煤和焦煤的一種方法是使用壓實(shí)或搗固煤。煤可以在其位于爐中之前或之后被壓實(shí)。在一些實(shí)施例中，將非焦煤和焦煤的混合物壓實(shí)至大于每立方英尺50磅，以便在焦炭制備過(guò)程中使用非焦煤。隨著煤混合物中非焦煤的百分比增加，需要更高水平的煤壓實(shí)(例如，高達(dá)每立方英尺約65至75磅)。在商業(yè)上，煤通常被壓實(shí)至約1.15至1.2比重(sg)或每立方英尺約70-75磅。

基于水平熱回收(“HHR”)爐內(nèi)的相對(duì)操作大氣壓力條件，水平熱回收爐相對(duì)于化學(xué)副產(chǎn)物爐具有獨(dú)特的環(huán)境優(yōu)勢(shì)。水平熱回收爐在負(fù)壓下操作，而化學(xué)副產(chǎn)品爐在稍微正的大氣壓下操作。兩種類型的爐通常由耐火磚和其它材料構(gòu)成，其中產(chǎn)生基本上氣密的環(huán)境可能是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谌粘２僮髌陂g可能在這些結(jié)構(gòu)中形成小裂紋?；瘜W(xué)副產(chǎn)品爐保持在正壓下，以避免氧化可回收產(chǎn)物和使加熱爐過(guò)熱。相反，水平熱回收爐保持在負(fù)壓下，從爐外抽取入空氣以氧化煤的揮發(fā)性物質(zhì)并釋放爐內(nèi)的燃燒熱。重要的是使揮發(fā)性氣體到環(huán)境的損失最小化，所以正大氣條件和化學(xué)副產(chǎn)物爐的小開(kāi)口或裂紋的組合使得生焦?fàn)t煤氣(“COG”)和有害污染物泄漏到大氣中。相反，水平熱回收爐或焦炭廠別處的其它地方的負(fù)大氣條件和小開(kāi)口或裂縫僅允許額外的空氣被抽取入爐中或焦炭廠的其它位置，使得負(fù)大氣條件抵抗焦?fàn)t煤氣到大氣的損失。

水平熱回收爐傳統(tǒng)上不能顯著低于其設(shè)計(jì)能力下調(diào)操作(例如它們的焦炭生產(chǎn))，而不會(huì)潛在地?fù)p壞爐。這種約束與爐中的溫度限制有關(guān)。更具體地，傳統(tǒng)的水平熱回收爐主要由硅磚制成。當(dāng)建造二氧化硅爐時(shí)，將可燃隔離物放置在爐的冠部中的磚之間以允許磚膨脹。一旦爐被加熱，間隔物就會(huì)消失，磚塊會(huì)膨脹成相鄰的。一旦水平熱回收硅磚爐被加熱，它們從不被允許降至硅磚熱體積穩(wěn)定溫度以下，高于所述溫度硅石通常是體積穩(wěn)定的(即不膨脹或收縮)。如果磚塊下降到此溫度以下，磚塊開(kāi)始收縮。由于間隔物已經(jīng)燒壞，傳統(tǒng)的冠部在冷卻時(shí)可以收縮高達(dá)幾英寸。這是冠部磚很可能開(kāi)始移動(dòng)和可能塌陷的運(yùn)動(dòng)。因此，必須在爐中維持足夠的熱量以保持磚高于熱體積穩(wěn)定溫度。這就是為什么聲稱水平熱回收爐永遠(yuǎn)不能關(guān)閉的原因。因?yàn)樵诘弯摵徒固啃枨笃陂g，爐不能被顯著地下調(diào)，焦炭生產(chǎn)必須持續(xù)。此外，可能難以在加熱的水平熱回收爐上進(jìn)行維護(hù)。焦?fàn)t系統(tǒng)的其它部分可能遭受類似的熱和/或結(jié)構(gòu)限制。例如，在爐底板下面運(yùn)行的底部煙道的冠部可能塌陷或以其它方式遭受爐底板的隆起、地面沉降、熱或結(jié)構(gòu)循環(huán)或其它疲勞。這些應(yīng)力可能導(dǎo)致底部煙道中的磚移動(dòng)和脫落。

附圖說(shuō)明

圖1A是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的水平熱回收焦化廠的一部分的等距局部剖視圖。

圖1B是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的水平熱回收焦?fàn)t的底部煙道部分的俯視圖。

圖1C是用于與圖1B所示的底部煙道一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的整料冠部的前視圖。

圖2A是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的具有整料冠部的焦?fàn)t的等距視圖。

圖2B是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的在收縮構(gòu)造和膨脹構(gòu)造之間移動(dòng)的圖2A的整料冠部的前視圖。

圖2C是根據(jù)本技術(shù)的另外的實(shí)施例配置的用于支撐整料冠部的爐側(cè)壁的前視圖。

圖2D是根據(jù)本技術(shù)的另外的實(shí)施例配置的用于支撐整料冠部的爐側(cè)壁的前視圖。

圖3是根據(jù)本技術(shù)的另外的實(shí)施例配置的具有整料冠部的焦?fàn)t的等距視圖。

圖4A是根據(jù)本技術(shù)的另外的實(shí)施例配置的具有整料冠部的焦?fàn)t的等距視圖。

圖4B是根據(jù)本技術(shù)的另外的實(shí)施例配置的圖4A的整料冠部的前視圖。

圖5A是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的水平熱回收焦?fàn)t的整料底部煙道部分的等距局部剖視圖。

圖5B是與圖5A所示的整料底部煙道一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的整料底部煙道壁的一部段的等距視圖。

圖5C是與圖5A所示的整料底部煙道一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的阻擋壁部段的等距視圖。

圖5D是與圖5A所示的整料底部煙道一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的整料底部煙道壁的另一部段的等距視圖。

圖5E是用于與圖5A所示的整料底部煙道一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的具有流體通道的整料外底部煙道壁部段的等距視圖。

圖5F是用于與圖5A所示的整料底部煙道一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的具有開(kāi)放流體通道的另一整料外底部煙道壁部段的等距視圖。

圖5G是用于與圖5A所示的整料底部煙道一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的整料底部煙道拐角部段的等距視圖。

圖5H是用于與圖5A所示的整料底部煙道一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的整料拱支撐件的等距視圖。

圖6是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的水平熱回收焦?fàn)t的整料冠部底板和整料底部煙道部分的局部等距視圖。

圖7是示出關(guān)閉具有整料部件構(gòu)造的水平熱回收焦?fàn)t的方法的框圖。

具體實(shí)施方式

本技術(shù)總體上涉及具有整料部件構(gòu)造的水平熱回收焦?fàn)t。在一些實(shí)施例中，水平熱回收焦?fàn)t包括整料冠部、整料壁和/或整料底板，整料冠部跨越在相對(duì)的爐側(cè)壁之間的爐的寬度，整料壁延伸焦?fàn)t的高度和長(zhǎng)度，整料底板延伸焦?fàn)t的長(zhǎng)度和寬度。整料部件作為單個(gè)結(jié)構(gòu)在加熱時(shí)膨脹并在冷卻時(shí)收縮。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料部件包含熱體積穩(wěn)定的材料。在各個(gè)實(shí)施例中，整料部件和熱體積穩(wěn)定特征可以組合或單獨(dú)使用。這些設(shè)計(jì)可以允許爐在傳統(tǒng)上可行的溫度下被下調(diào)，同時(shí)保持整料部件的結(jié)構(gòu)完整性。

下面參照?qǐng)D1A至圖7描述所述技術(shù)的若干實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)。描述通常與焦?fàn)t相關(guān)聯(lián)的公知結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的其它細(xì)節(jié)在下面的公開(kāi)中沒(méi)有被闡述，以避免不必要地模糊本技術(shù)的各個(gè)實(shí)施例的描述。圖中所示的許多細(xì)節(jié)、尺寸、角度和其它特征僅僅是本技術(shù)的特定實(shí)施例的說(shuō)明。因此，在不脫離本技術(shù)的精神或范圍的情況下，其它實(shí)施例可具有其它細(xì)節(jié)、尺寸、角度和特征。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將相應(yīng)地理解，所述技術(shù)可以具有帶有附加元件的其它實(shí)施例，或者所述技術(shù)可以具有并無(wú)以下參照?qǐng)D1A至圖7示出和描述的幾個(gè)特征的其它實(shí)施例。

圖1A是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的水平熱回收(“HHR”)焦化廠100的一部分的等距局部剖視圖。焦化廠100包括多個(gè)焦?fàn)t105。每個(gè)爐105可以包括由底板160限定的開(kāi)放腔、基本上形成爐的整個(gè)側(cè)面的前門165、與前門165相對(duì)的基本上形成與前門相對(duì)的爐的整個(gè)側(cè)面的后門(未示出)、從前門165和后門之間的爐底板160向上延伸的兩個(gè)側(cè)壁175、以及形成爐室185的開(kāi)放腔的頂表面的冠部180。冠部180的第一端可擱置在第一側(cè)壁175上，而冠部180的第二端可擱置在相對(duì)的側(cè)壁175上，如圖所示。相鄰的爐105可以共享共有的側(cè)壁175。

在操作中，從位于爐室185內(nèi)部的煤發(fā)出的揮發(fā)性氣體收集在冠部180中，并且在整個(gè)系統(tǒng)中被向下游抽取到形成于一個(gè)或兩個(gè)側(cè)壁175中的下降通道112中。下降通道112將爐室185與位于爐底板160下方的底部煙道116流體地連接。底部煙道116包括多個(gè)并排的通路117，其在爐底板160下方形成迂回路徑。盡管圖1A中的通路117示出為基本上平行于爐105的縱軸線(即，平行于側(cè)壁175)，在進(jìn)一步的實(shí)施例中，底部煙道116可被配置為使得通路117的至少一些段大致垂直于爐105的縱軸線(即，垂直于側(cè)壁175)，在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，底部煙道116可以被配置為使得全部或一些通路117不垂直于縱軸線或者為大致蛇形的。這種布置在圖1B中示出并且在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論。從煤排放的揮發(fā)性氣體可以在底部煙道116中燃燒，從而產(chǎn)生熱量以支持將煤還原成焦炭。下降流體通道112流體地連接到形成于一個(gè)或兩個(gè)側(cè)壁175中的煙囪或上升通道114。

有時(shí)，下降通道112可能需要檢查或維修以確保爐室185保持與位于爐底板160下方的底部煙道116為開(kāi)放流體連通。因此，在各個(gè)實(shí)施例中，下降蓋118定位在各個(gè)下降通道112的上端部分中的開(kāi)口上方。在一些實(shí)施例中，下降蓋118可以設(shè)置為單個(gè)板結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)施例中，諸如圖1A所示，下降蓋118可以由彼此緊密相鄰或彼此固定的多個(gè)分離的蓋構(gòu)件形成。下降蓋118的某些實(shí)施例包括穿透下降蓋118的中心部分的一個(gè)或多個(gè)檢查開(kāi)口120。雖然描繪為圓形，但可以設(shè)想，檢查開(kāi)口120可形成為幾乎任何曲線形或多邊形形狀，這對(duì)于特定應(yīng)用是期望的。插塞122被設(shè)置為具有接近檢查開(kāi)口120的形狀。因此，插塞122可以被移除以用于視覺(jué)檢查或修復(fù)下降通道112并且返回以便限制揮發(fā)性氣體的無(wú)意逃逸。在另外的實(shí)施例中，襯里可以在通道的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸以與檢查開(kāi)口連接。在替代實(shí)施例中，襯里可以僅延伸通道長(zhǎng)度的一部分。

在爐105中產(chǎn)生焦炭，首先將煤裝載到爐室185中，在貧氧環(huán)境中加熱煤，驅(qū)除煤的揮發(fā)性部分，然后在爐105內(nèi)氧化揮發(fā)性物質(zhì)以捕獲和利用發(fā)出的熱量。煤揮發(fā)物在爐105內(nèi)在延長(zhǎng)的焦化循環(huán)上被氧化并釋放熱量以再生地驅(qū)動(dòng)煤的炭化以焦化。當(dāng)前門165打開(kāi)并且煤被裝載到爐底板160上時(shí)，焦化循環(huán)開(kāi)始。爐底160上的煤被稱為煤床。來(lái)自爐的熱量(由于先前的焦化循環(huán))開(kāi)始炭化循環(huán)。到煤床的總熱傳遞的大約一半從煤床的發(fā)光火焰和輻射爐頂180向下輻射到煤床的頂表面上。剩余的一半熱量通過(guò)以下方式傳遞到煤床：來(lái)自爐底160的傳導(dǎo)，其從底部煙道116中的氣體的揮發(fā)對(duì)流加熱。以這種方式，煤顆粒的塑性流動(dòng)和形成高強(qiáng)度粘結(jié)焦炭的炭化過(guò)程“波”從煤床的頂部和底部邊界行進(jìn)。

通常，每個(gè)爐105在負(fù)壓下操作，因此在還原過(guò)程期間由于爐105和大氣之間的壓力差而將空氣抽取入到爐中。用于燃燒的一次空氣被添加到爐室185中以部分地氧化煤揮發(fā)物，但是控制所述一次空氣的量，使得釋放自煤的揮發(fā)物的僅一部分在爐室185中燃燒，從而僅釋放其為在爐室185內(nèi)的燃燒焓的一部分。將一次空氣引入到在煤床上方的爐室185中。部分燃燒的氣體從爐室185通過(guò)下降通道112進(jìn)入底部煙道116中，其中二次空氣被添加到部分燃燒的氣體。當(dāng)引入二次空氣時(shí)，部分燃燒的氣體在底部煙道116中更充分地燃燒，從而提取剩余的燃燒焓，燃燒焓通過(guò)爐底板160輸送，以將熱量加入到爐室185中。完全或幾乎完全燃燒的廢氣通過(guò)上升通道114離開(kāi)底部煙道116。在焦化循環(huán)結(jié)束時(shí)，煤焦化并且炭化以產(chǎn)生焦炭。焦炭可以使用機(jī)械提取系統(tǒng)通過(guò)后門從爐105移除。最后，焦炭在遞送給使用者之前熄火(例如，濕式或干式熄火)和定尺寸。

如下面將參照?qǐng)D2A至圖4B進(jìn)一步詳細(xì)討論的，在一些實(shí)施例中，冠部180、底板160和/或側(cè)壁175包含整料元件結(jié)構(gòu)或預(yù)制形狀。整料冠部160被配置為跨越整料側(cè)壁175之間的全部或一部分距離和/或包括整料側(cè)壁。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料冠部可以包括整料冠部的一側(cè)或兩側(cè)上的整料側(cè)壁175中的一些或全部。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料底板160可以包括在整料冠部160的一側(cè)或兩側(cè)上的整料側(cè)壁175中的一些或全部。例如，整料冠部180可以包含跨越在側(cè)壁175之間的單個(gè)段，或者可以包含在側(cè)壁175之間會(huì)合并且在側(cè)壁175之間結(jié)合的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)段，或者可以包含具有一體的整料側(cè)壁175的整料冠部。類似地，例如，整料底板160可以包含跨越在側(cè)壁175之間的單個(gè)段，或者可以包含在側(cè)壁175之間會(huì)合并且在側(cè)壁175之間結(jié)合的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)段，或者可以包含具有一體的整料側(cè)壁175的整料底板。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料冠部160、整料側(cè)壁175和整料底板160可以形成一個(gè)整料結(jié)構(gòu)，并且可以現(xiàn)場(chǎng)制造，或者可以預(yù)制，然后移動(dòng)到位。整料結(jié)構(gòu)使得冠部180能夠在爐加熱時(shí)膨脹并且在冷卻時(shí)縮回，而不允許單獨(dú)的磚收縮并落入爐室185中，導(dǎo)致整料冠部180塌陷。因此，整料冠部180可以允許爐105關(guān)閉或下調(diào)到給定冠部材料的傳統(tǒng)可行溫度以下。如上所述，一些材料，如二氧化硅，在某些溫度(即對(duì)于二氧化硅為約1200°F)以上通常變得熱體積穩(wěn)定。使用整料冠部180，二氧化硅磚爐可以下調(diào)到1200°F以下。其它材料，諸如氧化鋁，沒(méi)有熱體積穩(wěn)定的上限(即，保持體積不穩(wěn)定或可膨脹)，整料冠部180允許使用這些材料而不會(huì)由于冷卻收縮而塌陷。在其它實(shí)施例中，其它材料或材料的組合可用于整料冠部，其中不同的材料具有不同的相關(guān)的熱體積穩(wěn)定的溫度。此外，整料冠部180可以快速安裝，因?yàn)檎麄€(gè)拱可以作為單個(gè)結(jié)構(gòu)被提升并放置。此外，通過(guò)使用整料段而不是多個(gè)單獨(dú)的磚，整料冠部180可以被配置為不同于傳統(tǒng)拱的形狀——諸如平坦或直邊形狀。這些設(shè)計(jì)中的一些在圖3和圖4A中示出。在各個(gè)實(shí)施例中，整料冠部180可以是預(yù)制的或預(yù)先形成的或在現(xiàn)場(chǎng)形成。在不同的實(shí)施例中，整料冠部180可以具有各種寬度(即，從側(cè)壁到側(cè)壁)，或者在替代實(shí)施例中可以包括側(cè)壁。在一些實(shí)施例中，整料冠部180的寬度為約3英尺或更大，而在特定實(shí)施例中，寬度為12-15英尺。在其它實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的焦?fàn)t中使用的預(yù)制形狀具有各種復(fù)雜的幾何形狀，包括明顯排除簡(jiǎn)單磚形的所有三維形狀。

在一些實(shí)施例中，整料冠部180至少部分地由熱體積穩(wěn)定材料制成，使得在加熱或冷卻爐室185時(shí)，整料冠部180不在原位調(diào)節(jié)。與整體整料爐設(shè)計(jì)一樣，由熱體積穩(wěn)定材料制成的整料冠部180允許爐105關(guān)閉或下調(diào)，而冠部180中的單個(gè)磚不會(huì)收縮和塌陷到爐室185中。術(shù)語(yǔ)“熱體積穩(wěn)定材料”在本文中使用時(shí)，這個(gè)術(shù)語(yǔ)可以指在加熱和/或冷卻時(shí)零膨脹、零收縮、近乎零膨脹和/或近乎零收縮或這些特征的組合的材料。在一些實(shí)施例中，熱體積穩(wěn)定材料可以被預(yù)制或預(yù)制成設(shè)計(jì)形狀，包括作為單獨(dú)形狀或整料段。此外，在一些實(shí)施例中，熱體積穩(wěn)定材料可以被重復(fù)加熱和冷卻而不影響材料的可膨脹性特征，而在其它實(shí)施例中，在經(jīng)歷影響后續(xù)可擴(kuò)展性特性的相或材料變化之前，材料僅可以被加熱和/或冷卻一次。在特定實(shí)施例中，熱體積穩(wěn)定材料是熔融二氧化硅材料、氧化鋯、耐火材料或陶瓷材料。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，爐105的其它部分另外地或替代地可以由熱體積穩(wěn)定材料形成。例如，在一些實(shí)施例中，用于門165的過(guò)梁包含這種材料。當(dāng)使用熱體積穩(wěn)定材料時(shí)，傳統(tǒng)尺寸的磚或整料結(jié)構(gòu)可以用作冠部180。

在一些實(shí)施例中，整料或熱體積穩(wěn)定的設(shè)計(jì)可以在焦化廠100中的其它點(diǎn)使用，例如在底部煙道116上、作為爐底板160或側(cè)壁175的一部分、或者爐105的其它部分。在任何這些位置中，整料或熱體積穩(wěn)定的實(shí)施例可以用作單獨(dú)結(jié)構(gòu)或作為部段的組合。例如，冠部180或爐底板160可以包含由熱體積穩(wěn)定材料制成的一個(gè)整料部件、多個(gè)整料段和/或多個(gè)段。在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖1A所示，在底部煙道116上方的整料段包含多個(gè)并排的拱，每個(gè)拱覆蓋底部煙道116的通路117。由于拱包含單個(gè)結(jié)構(gòu)，它們可以作為單個(gè)單元膨脹和收縮。在進(jìn)一步的實(shí)施例中(如將在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的)，底部煙道的冠部可以包含其它形狀，諸如平頂，并且這樣的其它形狀可以是單個(gè)整料段或多個(gè)整料段。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料底部煙道冠部包含各自單獨(dú)的整料段(例如，單獨(dú)的拱或平坦部分)，其每個(gè)僅跨越底部煙道116的一個(gè)通路117。

圖1B是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的水平熱回收焦?fàn)t的整料底部煙道126的俯視圖。整料底部煙道126具有大致類似于上述參照?qǐng)D1A的整料底部煙道116的一些特征。例如，整料底部煙道包括蛇形或迷宮圖案的路徑127，其被配置為用于經(jīng)由下降通道112和上升通道114與焦?fàn)t(例如，圖1A的焦?fàn)t105)連通。從位于焦?fàn)t室內(nèi)部的煤發(fā)出的揮發(fā)性氣體被向下游引入下降通道112并進(jìn)入底部煙道126。從煤發(fā)出的揮發(fā)性氣體可以在底部煙道126中燃燒，從而產(chǎn)生熱量以支持將煤還原成焦炭。下降通道112流體地連接到煙囪或上升通道114，其從底部煙道126抽取完全或幾乎完全燃燒的廢氣。

在圖1B中，通路127的至少一些段大致垂直于爐105的縱軸線(即，垂直于圖1A所示的側(cè)壁175)?；蛘?，底部煙道路徑可以是蛇形的或可以包括定向流動(dòng)擋板。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，底部煙道126可以是單個(gè)整料段或鄰近和/或互鎖在一起的多個(gè)整料段。與圖1A所示的整料底部煙道116一樣，圖1B的整料底部煙道126可以包括跨越單個(gè)通路127或多個(gè)通路127的整料冠部。整料底部煙道冠部可以包含平坦的整料段、單個(gè)整料拱、多個(gè)相鄰的整料拱、這些整料形狀的組合或其它整料形狀。此外，整料底部煙道冠部可以跨越和/或跟隨通路127的底部煙道蛇形路徑的匝或曲線。

圖1C是用于與圖1B所示的整料底部煙道126一起使用并根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的整料冠部181的前視圖。在圖示的實(shí)施例中，整料冠部181包含具有平坦頂部183的多個(gè)相鄰的拱形部分181a、181b。每個(gè)部分181a、181b可以用作用于底部煙道126中的單獨(dú)通路的整料冠部。此外，平坦整料頂部183可以包含用于上述參考圖1A的爐室185的整料底板或底層底板。在一些實(shí)施例中，磚層可以放置在平坦整料頂部183的頂部上。

在各個(gè)實(shí)施例中，整料冠部181可以包含由虛線所示的可選接合處186分開(kāi)的單個(gè)整料段或多個(gè)單獨(dú)段(例如，單獨(dú)的拱形部分181a、181b)。因此，單個(gè)整料冠部181可以覆蓋整料底部煙道126中的一個(gè)通路或多個(gè)相鄰?fù)?。如上所述，在進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料冠部181可以具有除了具有平坦頂部的拱形下側(cè)之外的形狀。例如，冠部181可以是完全平坦的、完全拱形的或彎曲的、或這些特征的其它組合。盡管整料冠部181已經(jīng)被描述為與圖1B的整料底部煙道126一起使用，但是其可以類似地與圖1A所示的底部煙道116或焦化室185一起使用。

圖2A是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的具有整料冠部280、整料壁275和整料底板260的焦?fàn)t205的等距視圖。爐205大致類似于上述參照?qǐng)D1的爐105。例如，爐205包括整料爐底板260和相對(duì)的整料側(cè)壁275。整料冠部280包含整料結(jié)構(gòu)，其中在整料側(cè)壁275之間延伸的整料冠部280和/或整料冠部280和側(cè)壁275是一個(gè)整料結(jié)構(gòu)。在所示的實(shí)施例中，整料冠部280包含多個(gè)整料冠部段282，整料冠部段282大致彼此相鄰并且在爐205的前部和后部之間沿著爐205的長(zhǎng)度對(duì)齊。盡管示出了三個(gè)段282，在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以有更多個(gè)或更少個(gè)段282。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，冠部280包含從爐205的前部延伸到背部的單個(gè)整料結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)段282用于簡(jiǎn)化構(gòu)造。各個(gè)單個(gè)段可以會(huì)和接合處284。在一些實(shí)施例中，接合處284填充有耐火材料，諸如耐火毯、砂漿或其它合適的材料，以防止空氣進(jìn)入泄漏和無(wú)意排出。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，如將參考下面的圖4討論的，整料冠部280可以包含在側(cè)壁275之間的多個(gè)側(cè)向段，其在爐底板260上會(huì)合或接合以形成整料結(jié)構(gòu)。

整料側(cè)壁275包含整料結(jié)構(gòu)。其中整料側(cè)壁275從整料底板260延伸到整料頂280作為一個(gè)整料結(jié)構(gòu)。在所示的實(shí)施例中，整料側(cè)壁275包含多個(gè)整料壁段277，其大致彼此相鄰并且沿著爐205的前部和后部之間的爐205的長(zhǎng)度對(duì)齊。盡管示出了三個(gè)段277，但是在進(jìn)一步的實(shí)施例中，壁275包含從爐205的前部延伸到背部的單個(gè)整料結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)段277用于簡(jiǎn)化構(gòu)造。各個(gè)段可以會(huì)和接合處279。在一些實(shí)施例中，接合處279填充有耐火材料，諸如耐火氈、砂漿或其它合適的材料，以防止空氣進(jìn)入泄漏和無(wú)意排出。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，如下面參照?qǐng)D4所討論的，整料壁280可以包含位于整料冠部280和爐底板260之間的多個(gè)側(cè)向段，以形成整料結(jié)構(gòu)。

整料底板260包含整料結(jié)構(gòu)，其中整料底板260在整料側(cè)壁275之間延伸和/或整料底板260和側(cè)壁275是一個(gè)整料結(jié)構(gòu)。在所示的實(shí)施例中，整料底板260包含多個(gè)整料底板段262，其大致彼此相鄰并且在爐205的前部和后部之間沿著爐205的長(zhǎng)度對(duì)齊。雖然示出了三個(gè)段262，在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以有更多個(gè)或更少個(gè)段262。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料底板260包含從爐205的前部延伸到后部的單個(gè)整料結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)段262用于簡(jiǎn)化構(gòu)造。各個(gè)段可以會(huì)和接合處264。在一些實(shí)施例中，接合處264填充有耐火材料，諸如耐火氈、砂漿或其它合適的材料，以防止空氣進(jìn)入泄漏和無(wú)意排出。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，如下面參照?qǐng)D4所討論的，整料底板260可以包含位于側(cè)壁275之間的多個(gè)側(cè)向段，其在整料冠部280下方會(huì)合或接合以形成整料結(jié)構(gòu)。

圖2B是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的在收縮構(gòu)造280a和膨脹構(gòu)造280b之間移動(dòng)的圖2A的整料冠部280的前視圖。如上所述，傳統(tǒng)的冠部材料在爐加熱時(shí)膨脹并且在冷卻時(shí)收縮。這種縮回可以在單個(gè)的爐磚之間產(chǎn)生空間，并且使得冠部中的磚塌陷到爐室中。然而，使用整料段，例如整料冠，整料冠280作為單個(gè)結(jié)構(gòu)膨脹和收縮，并且在冷卻時(shí)不會(huì)塌陷。類似地，整料底板260、整料壁275或組合整料段將作為單個(gè)結(jié)構(gòu)膨脹和收縮。

爐205的設(shè)計(jì)為加熱和冷卻時(shí)在整料形狀或結(jié)構(gòu)之間的這種膨脹和收縮提供結(jié)構(gòu)支撐。更具體地，支撐整料冠部280的整料側(cè)壁275可以具有足夠大于整料冠部280的寬度的寬度W，以當(dāng)整料冠部280在收縮280a和膨脹280b構(gòu)造之間橫向移動(dòng)時(shí)完全支撐整料冠部280。例如，寬度W可以至少是整料冠280的寬度加上膨脹的距離D。因此，當(dāng)整料冠部280在加熱時(shí)膨脹或橫向向外平移，并且在冷卻時(shí)收縮并橫向向內(nèi)平移，整料側(cè)壁275維持整料冠部280的支撐。整料冠部280同樣可以在縱向上向外膨脹或平移加熱，并且在冷卻時(shí)收縮和縱向向內(nèi)平移。因此，爐205的前壁和后壁(或門框)的尺寸可以適應(yīng)這種移動(dòng)。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，除了直接在整料側(cè)壁275上，整料冠部280可以擱置在冠部底腳上。這種底腳可以聯(lián)接到側(cè)壁275或者是側(cè)壁275的獨(dú)立結(jié)構(gòu)。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整個(gè)爐可以由膨脹和收縮材料制成并且可以與冠部280一起膨脹和收縮，并且可以不需要具有如圖2B所示的寬度W一樣寬的寬度的側(cè)壁，因?yàn)檎瞎诓?80在加熱和冷卻時(shí)保持與膨脹整料側(cè)壁大致對(duì)齊。類似地，如果整料冠部280和整料側(cè)壁275由熱體積穩(wěn)定材料制成，則整料側(cè)壁275可以在加熱和冷卻時(shí)保持與整料冠部280大致對(duì)齊，并且整料側(cè)壁275不需要實(shí)質(zhì)上比整料冠部280更寬(或甚至一樣寬)。在一些實(shí)施例中，側(cè)壁275(整料或磚塊)、前門框或后門框、和/或冠部280可以通過(guò)壓縮或張緊系統(tǒng)保持在適當(dāng)位置，諸如彈簧負(fù)載系統(tǒng)。在特定實(shí)施例中，壓縮系統(tǒng)可以包括在側(cè)壁275的外部部分上的一個(gè)或多個(gè)支柱，并且被配置為抑制側(cè)壁275向外移動(dòng)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，不存在這種壓縮系統(tǒng)。

圖2C是用于支撐根據(jù)本技術(shù)的其它實(shí)施例配置的整料冠部281的爐整料側(cè)壁177的前視圖。整料側(cè)壁177和整料冠部281大致類似于圖2B中所示的整料側(cè)壁175和整料冠部280。然而，在圖2C所示的實(shí)施例中，整料側(cè)壁177和整料冠部281具有成角度或傾斜的相接處287。因此，當(dāng)整料冠部281在加熱時(shí)膨脹距離D(即，從位置281a轉(zhuǎn)移到位置281b)，整料冠部281沿著整料側(cè)壁177的頂部的傾斜表面沿著相接處287的圖案平移。類似地，當(dāng)整料側(cè)壁177在加熱時(shí)膨脹高度H時(shí)，跟隨相接處287的圖案并且適應(yīng)差熱膨脹，整料冠部281沿著整料側(cè)壁177的傾斜表面平移。

在其它實(shí)施例中，整料冠部281和整料側(cè)壁177可以以其它圖案相接，諸如凹部、狹槽、重疊部分和/或互鎖特征件。例如，圖2D是用于支撐根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的實(shí)施例配置的整料冠部283的爐整料側(cè)壁179的前視圖。整料側(cè)壁179和整料冠部283大致類似于圖2B所示的整料側(cè)壁175和整料冠部280。然而，在圖2D所示的實(shí)施例中，整料側(cè)壁179和整料頂部283具有階梯狀或鋸齒狀相接處289。因此，當(dāng)整料冠部283在加熱時(shí)膨脹距離D(即，從位置283a平移到位置283b)，跟隨相接處289的圖案，整料冠部283沿著整料側(cè)壁179的頂部的階梯狀表面平移。

類似地，在其它實(shí)施例中，整料底板和整料側(cè)壁可以以類似的圖案相接，諸如凹部、狹槽、重疊部分和/或互鎖特征件。例如，整料側(cè)壁可以由根據(jù)本技術(shù)的另外的實(shí)施例配置的整料底板支撐。整料側(cè)壁和整料底板大致類似于圖2B所示的整料側(cè)壁175和整料底板260。然而，整料側(cè)壁和整料底板可以具有類似于圖2D所示實(shí)施例中所示的整料側(cè)壁和整料冠部相接處的階梯形或Z字形相接處。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料部件可以包括各種凹痕/棘爪、榫舌和凹槽、成角度的或類似的相接處。其它相接處圖案包括凹部、狹槽、重疊部分和/或互鎖特征件。

圖3是具有根據(jù)本技術(shù)的其它實(shí)施例構(gòu)造的整料冠部380的焦?fàn)t305的等距視圖。因?yàn)檎瞎诓?80是預(yù)成型的，所以它可以采取除了傳統(tǒng)拱以外的形狀。在所示實(shí)施例中，例如，整料冠部380包含大致平坦的表面。這種設(shè)計(jì)可以提供最小的材料成本。在其它實(shí)施例中，可以采用其它整料冠部形狀來(lái)改善爐305中的氣體分布，以最小化材料成本或其它效率因素。此外，如圖3所示，整料冠部380、整料底板360和整料壁375可以組合以形成整料結(jié)構(gòu)或整料焦?fàn)t。

圖4A是具有根據(jù)本技術(shù)的其它實(shí)施例配置的整料冠部480的焦?fàn)t405的等距視圖。冠部405包含多個(gè)(例如兩個(gè))整料部分482，整料部分482在爐底板160上的接合處486會(huì)合。如果需要，接合處486可以用任何合適的耐火材料密封和/或絕緣。在各個(gè)實(shí)施例中，接合處486可以在冠部480上居中或者可以偏離中心。整料部分482可以是相同尺寸或各種尺寸。整料部分482可以相對(duì)于爐底板160大致水平或成角度(如圖所示)?？梢赃x擇角度以優(yōu)化爐室中的空氣分布。在進(jìn)一步的實(shí)施例中可以存在更多或更少的整料部分482。此外，整料冠部、整料底板和整料壁可以組合以形成整料結(jié)構(gòu)或整料焦?fàn)t。

圖4B是根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的實(shí)施例構(gòu)造的圖4A的整料冠部480的前視圖。如圖4B所示，整料部分482可以包括在接合處486的相接特征件，以更好地將整料部分482彼此固定。例如，在所示的實(shí)施例中，接合處486包含在一個(gè)整料部分482上的銷492，其被配置為滑動(dòng)到相鄰整料部分482上的狹槽490中并與之相接。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，接合處486可以包含其它凹部、狹槽、重疊特征件、互鎖特征件或其它類型的相接處。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，砂漿用于密封或填充接合處486。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料冠部、整料底板和整料壁可以組合以形成整料結(jié)構(gòu)或整料焦?fàn)t。

盡管所示的相接特征件沿著大致平行于側(cè)壁175的接合處486，但是在進(jìn)一步的實(shí)施例中，相接特征件可以在大致垂直于側(cè)壁175的接合處使用。例如，上述任何相接特征件可用于圖2A的冠部段282之間的接合處284。因此，相接特征件可以在冠部480中的任何接合處使用，而不管整料部分是否在爐底板上側(cè)向地或前后地定向。根據(jù)本發(fā)明的方面，冠部或預(yù)制部段可以是爐冠部、上傾拱、下降拱、J形件、單個(gè)底部煙道拱或多個(gè)底部煙道拱、下降清洗孔、曲線拐角部、和/或任何上述部段的組合部分。在一些實(shí)施例中，整料冠部至少部分地由熱體積穩(wěn)定材料形成。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料冠部形成為整料或橫跨在諸如爐側(cè)壁的支撐件之間的若干整料段。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料冠形成為跨越多個(gè)爐。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料冠部包括一體的整料側(cè)壁。

圖5A描繪了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的水平熱回收焦?fàn)t的整料底部煙道516部分的局部剖視圖。下降通道112將爐室185與整料底部煙道516流體地連接。整料底部煙道516包括在爐底部下方的多個(gè)并排通路517。如關(guān)于爐105所討論的，圖5A中的通路517被示為基本上平行于爐的縱軸線。然而，在其它實(shí)施例中，整料底部煙道516可被配置為使得通路517的至少一些段大致垂直于爐的縱軸線。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料底部煙道可以被配置為使得通路517的至少一些段是非垂直的或者是蛇形的。

通路517由整料底部煙道壁520分開(kāi)。雖然可以設(shè)想整料底部煙道壁520可以形成為一體式構(gòu)造，諸如單個(gè)鑄造或現(xiàn)澆鑄件單元。然而，在其它實(shí)施例中，多個(gè)整料底部煙道壁段522彼此聯(lián)接以限定單獨(dú)的整料底部煙道壁520。參考圖5B和圖5D，單個(gè)整料底部煙道壁段522可以設(shè)置有脊部524，其從一端以垂直方式向外延伸。類似地，整料底部煙道壁段522可以包括在相對(duì)端以垂直方式向內(nèi)延伸的凹槽526。以這種方式，相對(duì)的整料底部煙道壁段522可彼此緊鄰地定位，使得一個(gè)整料底部煙道壁段522的脊部524設(shè)置在相鄰整料底部煙道壁段522的凹槽526內(nèi)。除了配合的脊部524和凹槽526，或者代替配合的脊部524和凹槽526，整料底部煙道壁段522可以在一端設(shè)置有凹口528，并且從相對(duì)端延伸的突出部530。凹口528和突出部530被成形和定位成使得一個(gè)底部整料煙道壁段522可以通過(guò)凹口528和突出部530的互鎖而與相鄰的整料底部煙道壁段522聯(lián)接。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，替代的幾何形狀、往復(fù)運(yùn)動(dòng)或鎖定系統(tǒng)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

從爐中的煤發(fā)出的揮發(fā)性氣體通過(guò)下降通道512被引導(dǎo)到底部通道516，通過(guò)底部通道516流體地連接到煙囪或上升通道514。揮發(fā)性氣體被引導(dǎo)沿著沿底部煙道516的迂回路徑。參考圖5A，揮發(fā)性氣體離開(kāi)下降通道512，并且被引導(dǎo)沿著流體路徑穿過(guò)通路517。特別地，阻擋壁部段532被定位成在底部煙道壁520和外底部煙道壁之間延伸。在至少一個(gè)實(shí)施例中，底部煙道壁段523包括從底部煙道壁段523以垂直方式向外延伸的脊部536。阻擋壁部段532的一個(gè)端部包括以豎直方式向內(nèi)延伸的凹槽538。以這種方式，底部煙道壁段523可以被定位成緊鄰阻擋壁部段532，使得脊部536設(shè)置在凹槽538內(nèi)，以固定相對(duì)結(jié)構(gòu)彼此的位置。以這種方式，基本上防止揮發(fā)性氣體使得來(lái)自下降體通道512和上升通道514的流體通路短路。

當(dāng)揮發(fā)性氣體沿著流體路徑行進(jìn)通過(guò)底部煙道516時(shí)，它們被迫圍繞底部煙道壁520的端部，這可能停止而不能與底部煙道端壁540會(huì)合。在各個(gè)實(shí)施例中，底部煙道壁520的端部和底部煙道端壁540之間的間隙設(shè)有拱部段542以跨越間隙。在一些實(shí)施例中，拱部段542可以是U形的，提供一對(duì)相對(duì)的腿以接合底部煙道底板543，并且提供上端部分與爐底板接合。在其它實(shí)施例中，拱部段542可以是與底部煙道壁520為一體并從其延伸出的拱形的或平坦懸空的部段。在其它實(shí)施例中，諸如圖5A和圖5H中所示的那些，拱部段542是J形的，具有上端部分544，上端部分544帶有拱形下表面546和成形為接合爐底板的上表面548。單個(gè)腿部550從上端部分544的一端向下延伸以接合底部煙道底板543。腿部550的側(cè)部被定位成緊鄰底部煙道壁520的自由端部分。在一些實(shí)施例中，與腿部550相對(duì)的上端部分544的自由端部分552接合在底部煙道壁520上的錨固點(diǎn)554以支撐拱部段542的那一側(cè)。在一些實(shí)施例中，錨固點(diǎn)554是形成在底部煙道壁520中的凹部或凹口。在其它實(shí)施例中，錨固點(diǎn)554被設(shè)置為相鄰結(jié)構(gòu)的凸緣部分，諸如底部煙道端壁540。當(dāng)揮發(fā)性氣體圍繞底部煙道壁的端部分行進(jìn)時(shí)，揮發(fā)性氣體遇到拐角，在某些實(shí)施例中，底部煙道端壁540與外底煙道壁534和底煙道壁520在這些拐角處相遇。根據(jù)定義，這些拐角存在接合揮發(fā)性氣體并引起湍流的相對(duì)表面揮發(fā)氣體的平滑層流。因此，本技術(shù)的一些實(shí)施例包括拐角中的底部煙道拐角部段556，以減少揮發(fā)性氣體流的破壞。參考圖5G，底部煙道拐角部段556的實(shí)施例包括成角度的朝后面558，其被成形以接合底部煙道516的拐角區(qū)域。底部煙道拐角部段556的相對(duì)的朝前面560被成形為曲線或凹形。在其它實(shí)施例中，拐角部段是彎曲的袋。在操作中，曲線形狀減少死區(qū)流動(dòng)區(qū)域并使流動(dòng)中的過(guò)渡平滑。以這種方式，當(dāng)流體路徑在底部煙道516的拐角區(qū)域中行進(jìn)時(shí)，可以減少揮發(fā)性氣體流中的湍流。底部煙道拐角部段556的頂表面可以成形為接合爐底板以用于另外的支撐。

在各種現(xiàn)有技術(shù)的焦?fàn)t中，外底煙道壁由磚形成。因此，延伸穿過(guò)外底煙道壁的下降通道和上升通道形成有在拐角處會(huì)合的平坦相對(duì)壁。因此，通過(guò)下降通道和上升通道的流體路徑是湍流并且減少最佳流體流動(dòng)。此外，磚的不規(guī)則表面以及下降通道和上升通道的角幾何形狀促進(jìn)碎屑和顆粒隨時(shí)間的積累，這進(jìn)一步限制流體流動(dòng)。參考圖5A和圖5E，本技術(shù)的實(shí)施例形成具有整料通道塊562的外整料底部煙道壁534的至少一部分。在一些實(shí)施例中，通道塊562包括一個(gè)或多個(gè)通道564，其具有開(kāi)放端，所述開(kāi)放端穿透整料通道塊562的寬度，以及封閉的側(cè)壁。在其它實(shí)施例中，整料通道塊566包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)放通道568，其具有穿透整料通道塊566的寬度的開(kāi)放端，以及向整料通道塊566的一側(cè)開(kāi)放以限定通道開(kāi)口570的側(cè)壁。在各個(gè)實(shí)施例中，整料通道塊566定位在底部煙道底板水平處。通道塊562定位在整料通道塊566的頂部上，使得通道564的端部和開(kāi)放通道568的端部彼此開(kāi)放地流體連通。在這個(gè)朝向中，用于一組整料通道塊566的通道開(kāi)口570可以用作下降通道512的出口。類似地，用于另一組通道塊566的通道開(kāi)口570可以用作上升通道514的入口。根據(jù)外底煙道壁534和底部煙道516的期望高度，多于一個(gè)的通道塊562可以定位在每個(gè)通道塊566的頂部上。

參考圖6，底部煙道516的通路517可以被爐底板660覆蓋，其可以包含由熱體積穩(wěn)定材料制成的多個(gè)整料段662。特別地，如圖6所示，在底部煙道516上方的整料由多個(gè)并排的拱形成，每個(gè)拱覆蓋底部煙道516的通路517。整料段662的下端部分664被定位在底部煙道壁520和外部底部煙道壁534的上表面上。根據(jù)進(jìn)一步的方面，平面整料層或分段磚層可以覆蓋整料段662的頂部。此外，如前面關(guān)于本技術(shù)的其它方面所描述的，整個(gè)爐可以由膨脹和收縮的整料部件或結(jié)構(gòu)材料制成，使得爐的一些或全部結(jié)構(gòu)部件可以彼此膨脹和收縮。因此，如果整料段662、底部煙道壁520和外底部煙道壁534由熱體積穩(wěn)定材料制成，則整料段662、底部煙道壁520和外底部煙道壁534可以在加熱和冷卻時(shí)保持大致彼此對(duì)齊。然而，可以預(yù)期，在某些應(yīng)用中，整料段662、底部煙道壁520和外底部煙道壁534中的一個(gè)或多個(gè)可以由除了熱體積穩(wěn)定材料之外的材料制成。這種情況可以在具有預(yù)制結(jié)構(gòu)部件的現(xiàn)有焦?fàn)t的修理或改進(jìn)期間出現(xiàn)。在進(jìn)一步的應(yīng)用中，一個(gè)或多個(gè)整料段、底部煙道壁和外煙道壁可以由氧化鋁或其它可熱膨脹的材料制成。類似地預(yù)期，本文所述的一些或所有其它部件，諸如下降蓋118、阻擋壁部段532、底部煙道端壁540，拱部段542，底部通道拐角部段556、通道塊522和通道塊523可以由熱體積穩(wěn)定材料形成和/或可以用熱體積穩(wěn)定材料襯里。

根據(jù)本發(fā)明的方面，爐可以由形成預(yù)制爐的整料預(yù)制互鎖或相接形狀構(gòu)造。例如，具有整料側(cè)壁的整料冠部可以坐落在具有整料底部煙道壁的預(yù)制底板上，因此整個(gè)爐可以由多個(gè)預(yù)制形狀構(gòu)造，如圖1A所示。在替代實(shí)施例中，整個(gè)爐可以由一個(gè)預(yù)制件構(gòu)造。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，爐可以由與單獨(dú)的磚相接的一個(gè)或多個(gè)預(yù)制形狀構(gòu)造，以形成混合爐結(jié)構(gòu)。如圖中進(jìn)一步所示，混合爐構(gòu)造的方面在爐修復(fù)中可以是特別有效的。

圖7是示出下調(diào)水平熱回收焦?fàn)t的方法700的框圖。所述方法可以包括使用預(yù)制整料部件來(lái)代替磚結(jié)構(gòu)，或者可以包括由預(yù)制整料部件構(gòu)成的水平焦?fàn)t。在框710，方法700包括形成在爐室上具有爐冠部的焦?fàn)t結(jié)構(gòu)。冠部或預(yù)制部分可以是爐冠部、上升拱、下降拱、J形件、單個(gè)底部煙道拱或多個(gè)底部煙道拱、下降清洗孔、曲線拐角部段和/或任何上述部段的組合部分。在一些實(shí)施例中，冠部至少部分地由熱體積穩(wěn)定材料形成。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，冠部形成為跨越支撐件(諸如爐側(cè)壁)之間的整料(或若干整料段)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，方法700包括形成具有多個(gè)整料部段的焦?fàn)t結(jié)構(gòu)。

在框720處，方法700包括加熱焦?fàn)t室。在一些實(shí)施例中，加熱爐室被加熱到給定材料的熱體積穩(wěn)定溫度以上(例如，在二氧化硅爐的情況下，在1200°F以上)。方法700然后包括在方框730將焦?fàn)t下調(diào)到熱體積穩(wěn)定溫度以下。對(duì)于具有熱體積穩(wěn)定溫度的材料，如二氧化硅，這包括將爐溫降低到所述溫度以下(例如，在二氧化硅爐的情況下為低于1,200°F)。對(duì)于熱體積穩(wěn)定的材料，如熔融二氧化硅，或不具有熱體積穩(wěn)定溫度的材料，如氧化鋁，將焦?fàn)t下調(diào)到熱體積穩(wěn)定溫度以下的步驟包含將爐溫下調(diào)到任何較低的溫度。在特定實(shí)施例中，下調(diào)焦?fàn)t包含完全關(guān)閉焦?fàn)t。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，下調(diào)焦?fàn)t包含將焦?fàn)t降低到約1200°F或更低的溫度。在一些實(shí)施例中，焦?fàn)t被下調(diào)到最大操作能力的50％或更小。在框740，方法700還包括維持焦?fàn)t結(jié)構(gòu)，包括爐冠部的完整性。因此，爐被下調(diào)，而沒(méi)有如傳統(tǒng)爐中經(jīng)歷的塌陷。在一些實(shí)施例中，爐被下調(diào)而不引起明顯的冠部收縮。上述方法可以應(yīng)用于焦化室、底部煙道、下降、上升、壁、底板或爐的其它部分。

實(shí)例

以下實(shí)例用于說(shuō)明本技術(shù)的若干實(shí)施例。

1.一種焦?fàn)t室，其包含：

整料底部煙道部段，其中具有蛇形路徑；

前壁，其從所述整料底部煙道部段豎直向上延伸，以及與所述前壁相對(duì)的后壁；

第一側(cè)壁，其在所述前壁和所述后壁之間從所述底板豎直向上延伸，以及與所述第一側(cè)壁相對(duì)的第二側(cè)壁；以及

整料冠部，其定位在所述整料底部煙道部段上方并且從所述第一側(cè)壁跨越到所述第二側(cè)壁。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述整料冠部包含多個(gè)從所述第一側(cè)壁跨越到所述第二側(cè)壁的整料部分，其中所述多個(gè)整料部分被定位成在所述前壁和所述后壁之間大致彼此相鄰。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中：

所述整料冠部中的至少一個(gè)被配置為在加熱或冷卻所述焦?fàn)t室時(shí)以調(diào)節(jié)量平移、收縮或膨脹；以及

所述整料冠部包含擱置在所述第一側(cè)壁上的第一端部、以及與所述第一端部相對(duì)并擱置在所述第二側(cè)壁上的第二端部；并且

所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁具有大于所述調(diào)節(jié)量的相接區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦?fàn)t室，其中，所述整料冠部包含多個(gè)相鄰的拱。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述整料冠部包含非拱形狀。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述整料冠部包含大致平坦的形狀。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述整料冠部包含熱體積穩(wěn)定材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述整料冠部包含熔融二氧化硅、氧化鋯或耐火材料中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述室包含水平熱回收焦?fàn)t室。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中，所述整料冠部通過(guò)重疊或互鎖接合處與所述第一側(cè)壁或所述第二側(cè)壁中的至少一個(gè)會(huì)合。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁為整料部段。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道部段、所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁和所述冠部是整料部件。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t室，其中所述爐基本上不包括磚。

14.一種焦?fàn)t室，其包含：

室底板；

多個(gè)側(cè)壁，其大致垂直于所述室底板；以及

整料部件，其位于所述室底板上方并且至少部分地跨越至少兩個(gè)側(cè)壁之間的區(qū)域，其中所述整料部件包含熱體積穩(wěn)定材料。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焦?fàn)t室，其中所述熱體積穩(wěn)定材料包含熔融二氧化硅或氧化鋯。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焦?fàn)t室，其中所述整料部件包含相對(duì)于所述底板平行、拱形或成角度的表面。

17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焦?fàn)t室，其中所述室包含焦化室或者底部煙道。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的焦?fàn)t室，其中所述室包含多個(gè)整料部件。

19.一種下調(diào)水平熱回收焦?fàn)t的方法，所述方法包含：

形成焦?fàn)t結(jié)構(gòu)，所述焦?fàn)t結(jié)構(gòu)具有底板、第一側(cè)壁以及與所述第一側(cè)壁相對(duì)的第二側(cè)壁、以及在至少部分地位于所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間的空間中的所述底板上方的爐冠部，其中所述底板、所述第一側(cè)壁、所述第二側(cè)壁或所述爐冠部是整料部件；

加熱所述焦?fàn)t；

將所述焦?fàn)t下調(diào)到熱體積穩(wěn)定溫度以下；以及

維持所述焦?fàn)t結(jié)構(gòu)。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中形成所述焦?fàn)t結(jié)構(gòu)包含至少部分地由熱體積穩(wěn)定材料形成爐。

21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中形成所述焦?fàn)t結(jié)構(gòu)包含形成跨越所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間的距離的至少一部分的整料。

22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中形成所述焦?fàn)t結(jié)構(gòu)包含至少部分地由硅磚形成焦?fàn)t結(jié)構(gòu)，并且其中將所述焦?fàn)t下調(diào)到熱體積穩(wěn)定溫度以下包含將所述焦?fàn)t下調(diào)到低于1200°F的溫度。

23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中下調(diào)所述焦?fàn)t包含將爐操作下調(diào)到操作能力的50％或更少。

24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中下調(diào)所述焦?fàn)t包含關(guān)閉所述爐。

25.一種焦?fàn)t室，其包含：

爐底板；

前端部分，以及與所述前端部分相對(duì)的后端部分；

第一側(cè)壁，其在所述前壁和所述后壁之間從所述底板豎直向上延伸，以及與所述第一側(cè)壁相對(duì)的第二側(cè)壁；

冠部，其定位在所述底板上方并且從所述第一側(cè)壁跨越到所述第二側(cè)壁；以及

底部煙道，其包含熱體積穩(wěn)定材料并且在所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間具有多個(gè)相鄰?fù)贰?/p>

26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的焦?fàn)t室，其中所述熱體積穩(wěn)定材料包含熔融二氧化硅或氧化鋯。

27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道包括至少一個(gè)底部煙道壁，其由多個(gè)底部煙道壁段組成。

28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道壁段由熱體積穩(wěn)定材料組成。

29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道壁段通過(guò)與所述底部煙道壁段的端部相關(guān)聯(lián)的協(xié)作脊部和凹槽特征件而彼此聯(lián)接。

30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道壁段通過(guò)與所述底部煙道壁段的端部相關(guān)聯(lián)的協(xié)作凹口和突出部特征件而彼此聯(lián)接。

31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道包括至少一個(gè)阻擋壁部段，其與至少一個(gè)底部煙道壁聯(lián)接并由其大致橫向延伸；所述至少一個(gè)阻擋壁部段由熱體積穩(wěn)定材料組成。

32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的焦?fàn)t室，其中所述至少一個(gè)阻擋壁部段和至少一個(gè)底部煙道壁通過(guò)與所述至少一個(gè)阻擋壁部段的端部以及所述至少一個(gè)底部煙道壁的側(cè)部相關(guān)聯(lián)的協(xié)作脊部和凹槽特征件而彼此聯(lián)接。

33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道包括至少一個(gè)大致J形的拱部段，其跨越至少一個(gè)底部煙道壁的端部和底部煙道端壁之間的間隙。

34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的焦?fàn)t室，其中所述拱部段包括拱形上端部分以及從所述上端部分的一端懸垂的腿部；所述拱形上端部分的相對(duì)自由端與在底部煙道底板和所述爐底板之間的所述底部煙道端壁可操作地聯(lián)接。

35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的焦?fàn)t室，其中所述至少一個(gè)拱部段由熱體積穩(wěn)定材料組成。

36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道包括至少一個(gè)底部煙道拐角部段，所述底部煙道拐角部段具有朝后面以及相對(duì)的曲線或凹形的朝前面，所述朝后面成形為接合所述多個(gè)相鄰?fù)分械闹辽僖粋€(gè)的拐角區(qū)域；所述底部煙道拐角部段被定位成引導(dǎo)流體流過(guò)所述拐角區(qū)域。

37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的焦?fàn)t室，其中所述至少一個(gè)底部煙道拐角部段由熱體積穩(wěn)定材料組成。

38.根據(jù)權(quán)利要求25所述的焦?fàn)t室，其中所述底部煙道包括至少一個(gè)底部煙道拐角部段，所述底部煙道拐角部段具有朝后面以及相對(duì)的曲線或凹形的朝前面，所述朝后面成形為接合所述多個(gè)相鄰?fù)分械闹辽僖粋€(gè)的拐角區(qū)域；所述底部煙道拐角部段被定位成引導(dǎo)流體流過(guò)所述拐角區(qū)域。

39.根據(jù)權(quán)利要求25所述的焦?fàn)t室，其中所述爐室進(jìn)一步包含下降通道，其延伸穿過(guò)所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁中的至少一個(gè)；所述下降通道與所述爐室和所述底部煙道為開(kāi)放流體連通。

40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的焦?fàn)t室，其中所述下降通道具有彎曲的側(cè)壁。

41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的焦?fàn)t室，其中所述下降通道具有各種幾何形狀的橫截面。

42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的焦?fàn)t室，其中所述下降通道使用熱體積穩(wěn)定材料鑄造。

43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的焦?fàn)t室，其中所述下降通道由多個(gè)通道塊形成，所述多個(gè)通道塊具有穿過(guò)所述通道塊的通道；所述多個(gè)通道塊被豎直堆疊，使得來(lái)自相鄰?fù)ǖ缐K的通道彼此對(duì)齊以限定下降通道的部段。

44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的焦?fàn)t室，其中至少一個(gè)通道塊包括穿透所述通道塊的上端部和下端部以及所述通道塊的側(cè)面的通道，以提供用于所述下降通道的出口。

45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的焦?fàn)t室，其進(jìn)一步包含下降蓋，所述下降蓋與至少一個(gè)下降通道的開(kāi)口可操作地聯(lián)接；所述下降蓋包括插塞，所述插塞被成形為接收在穿透所述下降蓋的進(jìn)入開(kāi)口內(nèi)。

46.根據(jù)權(quán)利要求25所述的焦?fàn)t室，其中所述爐室進(jìn)一步包含上升通道，所述上升通道延伸穿過(guò)所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁中的至少一個(gè)；所述上升通道與所述底部煙道和所述焦?fàn)t室的流體出口為開(kāi)放流體連通。

47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的焦?fàn)t室，其中所述上升通道具有各種幾何形狀的側(cè)壁。

48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的焦?fàn)t室，其中所述上升通道具有各種幾何形狀橫截面。

49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的焦?fàn)t室，其中所述上升通道使用熱體積穩(wěn)定材料鑄造。

50.根據(jù)權(quán)利要求46所述的焦?fàn)t室，其中所述上升通道由多個(gè)通道塊形成，所述多個(gè)通道塊具有穿過(guò)所述通道塊的通道；所述多個(gè)通道塊被豎直堆疊，使得來(lái)自相鄰?fù)ǖ缐K的通道彼此對(duì)齊以限定上升通道的部段。

51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的焦?fàn)t室，其中至少一個(gè)通道塊包括穿透所述通道塊的上端部和下端部以及所述通道塊的側(cè)面的通道，以提供用于所述上升通道的入口。

從上述內(nèi)容可以理解，雖然為了說(shuō)明的目的在此描述了本技術(shù)的具體實(shí)施例，但是在不脫離本技術(shù)的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改。例如，雖然已經(jīng)在水平熱回收爐的上下文中描述了幾個(gè)實(shí)施例，但是在進(jìn)一步的實(shí)施例中，整料或熱體積穩(wěn)定設(shè)計(jì)可以用于非水平熱回收爐，諸如副產(chǎn)品爐。此外，在特定實(shí)施例的上下文中描述的新技術(shù)的某些方面可以在其它實(shí)施例中組合或消除。例如，盡管已經(jīng)在用于焦化室的冠部的上下文中討論了某些實(shí)施例，但是上述平坦冠部、整料冠部、熱體積穩(wěn)定材料和其它特征件可以用于焦?fàn)t系統(tǒng)的其它部分，諸如用于底部煙道的冠部。此外，雖然已經(jīng)在這些實(shí)施例的上下文中描述了與本技術(shù)的某些實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，但是其它實(shí)施例也可以表現(xiàn)出這樣的優(yōu)點(diǎn)，并且并非所有實(shí)施例都需要展示這樣的優(yōu)點(diǎn)以落入本技術(shù)的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明和相關(guān)技術(shù)可以涵蓋本文未明確示出或描述的其它實(shí)施例。因此，除了所附權(quán)利要求書以外，本發(fā)明不受限制。