將燃燒空氣受控引入熱回收型焦?fàn)t的次級加熱空間的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用將燃燒空氣受控引入焦?fàn)t的次級空氣底臺(tái)的裝置，其由至少一個(gè)用于燃燒空氣的集氣管構(gòu)成，其在一組焦?fàn)t的焦?fàn)t的焦?fàn)t室門下方延伸，其中集氣管具有進(jìn)入至少一個(gè)焦?fàn)t室的至少一個(gè)支路，燃燒空氣經(jīng)由該支路被引入至少一個(gè)焦?fàn)t的次級空氣底臺(tái)，用于焦化氣的完全燃燒，從而焦?fàn)t底臺(tái)中的燃燒被優(yōu)化，并且碳化工藝過程因而可被控制。優(yōu)選地可以通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)設(shè)備向每個(gè)焦?fàn)t單獨(dú)提供燃燒氣體，從而在碳化工藝期間每個(gè)焦?fàn)t可以被單獨(dú)供應(yīng)燃燒空氣，考慮到焦?fàn)t組的焦?fàn)t室中時(shí)間移位的碳化進(jìn)度，這有巨大優(yōu)勢。本發(fā)明還涉及一種用于將燃燒氣體受控引入一組焦?fàn)t的至少一個(gè)焦?fàn)t的次級空氣底臺(tái)的方法。
[0002]非回收型或熱回收型焦?fàn)t(后者包括熱回收設(shè)施)配備有焦?fàn)t室，其包括橫向焦?fàn)t室壁、焦?fàn)t室底、通常為拱形的焦?fàn)t室頂棚和焦?fàn)t室前壁，后者裝有焦?fàn)t室門，焦?fàn)t室門用于裝載，并且在焦?fàn)t室的對側(cè)用于卸載。這些爐類型的加熱是通過使用在碳化期間從將要碳化的煤餅獲得的焦化氣來實(shí)現(xiàn)的。為此目的，焦?fàn)t室在工作期間僅被裝載至某一高度，從而留空煤餅上方的氣體空間。獲得的氣體空間也被稱為主加熱空間，并且用于燃燒直接從煤餅得到的焦化氣，焦化氣借助亞化學(xué)計(jì)量的燃燒空氣而被部分燃燒。
[0003]為了控制主加熱空間中的燃燒過程，后者設(shè)有布置在頂棚中、焦?fàn)t室門中或門上方墻壁中的開口。這些大多是可控的。在部分燃燒后，部分燃燒的焦化氣通過橫向氣體通道被傳送到廢氣煙道，廢氣煙道位于焦?fàn)t室下方并且還設(shè)有用于進(jìn)入燃燒空氣(所謂的次級燃燒空氣)的開口。在廢氣煙道中，部分燃燒的焦化氣在過量燃燒空氣下完全燃燒。這樣，將要碳化的煤餅也被從下方加熱，這最終會(huì)獲得改善的焦炭質(zhì)量和同時(shí)減少的碳化時(shí)間。用于加熱目的的廢氣煙道位于焦?fàn)t室底部的正下方，其也被稱為次級加熱空間。上述非回收或熱回收爐類型在專利說明書US4344820A、US4287024A、US5114542A、GB1555400A和CA2052177C中有描述。
[0004]在位于焦?fàn)t室正下方的廢氣煙道的幾乎所有實(shí)施例中，是從次級空氣底臺(tái)供應(yīng)燃燒空氣的，次級空氣底臺(tái)位于廢氣煙道下方，并且經(jīng)由設(shè)置在廢氣煙道和次級空氣底臺(tái)之間水平面上的豎直通道連接到廢氣煙道。從而從大氣環(huán)境流入次級空氣底臺(tái)的燃燒空氣被預(yù)熱。燃燒空氣進(jìn)入次級空氣底臺(tái)的開口也可以是可控的。
[0005]W02007057076A1描述了燃燒空氣進(jìn)入焦?fàn)t的主加熱空間和次級加熱空間的并且可控的開口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。W02010034383A1描述了燃燒空氣進(jìn)入焦?fàn)t的次級空氣底臺(tái)的并且特別耐高溫和精準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)的可控開口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0006]不論開口和用于密閉的閉合元件如何設(shè)計(jì)，其中次級燃燒空氣通過開口進(jìn)入次級空氣底臺(tái)，對于設(shè)有這種開口和閉合元件的焦?fàn)t來說，不可能傳送遠(yuǎn)離開口的燃燒空氣。因此，燃燒空氣是從環(huán)繞用于燃燒空氣的開口的即時(shí)大氣環(huán)境被吸入的。該空氣常常是被高度污染的，從而無法將要求質(zhì)量的燃燒空氣饋入焦?fàn)t的次級空氣底臺(tái)中。此外，焦?fàn)t室中的負(fù)壓常常并未高到足以確保燃燒空氣可靠進(jìn)入焦?fàn)t室。最后，最多可能僅在有限限度內(nèi)建立對焦?fàn)t次級加熱空間中的燃燒工藝的控制。
[0007]來自煤餅的焦?fàn)t煤氣的演化取決于相應(yīng)焦?fàn)t室中碳化的時(shí)間進(jìn)度。因此大量焦化氣是在碳化周期的開始階段(即，在裝載之后)產(chǎn)生的，其隨著碳化進(jìn)行持續(xù)下降?，F(xiàn)有技術(shù)焦?fàn)t室的碳化時(shí)間取決于所使用的煤類型為48至192小時(shí)。上述W02010034383A1給出了對焦?fàn)t室中焦化氣演化時(shí)間進(jìn)度的描述。
[0008]焦化氣的燃燒以及進(jìn)而焦?fàn)t室中溫度的發(fā)展也取決于焦化氣演化的時(shí)間進(jìn)度。因?yàn)榻够瘹獾漠a(chǎn)量取決于所用煤的類型，如果煤類型固定的話，無法由焦?fàn)t組的操作者影響該產(chǎn)量。然而焦?fàn)t組或工廠的操作者常常想要影響焦?fàn)t室中的碳化行為和溫度發(fā)展，以便進(jìn)而顯著提高焦炭質(zhì)量和焦?fàn)t組效率。因而，影響焦?fàn)t室中碳化工藝過程的唯一可能是控制燃燒空氣的饋送質(zhì)量和總量。
[0009]因此，嘗試實(shí)現(xiàn)對進(jìn)入焦?fàn)t組的次級空氣底臺(tái)的燃燒空氣的饋送量和質(zhì)量的精確控制。另一個(gè)問題是盡管在包括多個(gè)焦?fàn)t室的焦?fàn)t組中生產(chǎn)焦炭是持續(xù)進(jìn)行的，但是焦?fàn)t室的裝載和卸載是在不同時(shí)間進(jìn)行的。由于個(gè)體焦?fàn)t室中的碳化是按批次進(jìn)行的，因此個(gè)體焦?fàn)t室中的碳化操作以偏移時(shí)間發(fā)生，從而對于整個(gè)焦?fàn)t組來說焦炭產(chǎn)量保持近似恒定。為此，個(gè)體焦?fàn)t同樣以偏移時(shí)間要求空氣。因此，嘗試了其他方法來個(gè)別地或很大程度上單獨(dú)地控制燃燒空氣向焦?fàn)t組的個(gè)體焦?fàn)t室的次級空氣底臺(tái)的饋送。
[0010]另一個(gè)目標(biāo)是在焦?fàn)t的饋送點(diǎn)處盡可能同時(shí)將次級燃燒空氣饋送到焦?fàn)t室。焦?fàn)t中大量空氣入口的個(gè)體操作增加了操作失誤的可能性，這可能導(dǎo)致不成比例的大量空氣進(jìn)入爐中，特別是在入口橫截面積太大的情況下，這進(jìn)而引起了底臺(tái)煙道內(nèi)部不需要的局部過熱，進(jìn)而導(dǎo)致超過耐火材料的應(yīng)用極限溫度，并且爐結(jié)構(gòu)材料因而可能被損壞。為此，有利的是最小化對于每個(gè)焦?fàn)t必須操作的調(diào)節(jié)設(shè)備的數(shù)量。
[0011]與例如專利說明書W02006128612A1教導(dǎo)的焦?fàn)t室相反，在焦?fàn)t室門下方的焦?fàn)t室前壁中僅留有少量空間，從而空氣饋送的個(gè)體及立即控制無法方便地在這里實(shí)現(xiàn)。此外，由于焦?fàn)t室門下方明顯更高的溫度，僅僅有少數(shù)空氣入口控制設(shè)備適用。
[0012]因此本發(fā)明的目的是提供一種裝置，其實(shí)現(xiàn)燃燒空氣向焦?fàn)t組的焦?fàn)t室的次級空氣底臺(tái)的受控引入，其中該引入意在控制空氣的量以及饋送可選質(zhì)量的燃燒空氣，同時(shí)提供一種實(shí)現(xiàn)向個(gè)體焦?fàn)t室的空氣饋送的個(gè)體控制的方法。此外，在對碳化過程有利的條件下找到在壓力下饋送燃燒空氣的方法，并且在需要的時(shí)候應(yīng)當(dāng)可以向次級空氣底臺(tái)自動(dòng)饋送燃燒空氣。
[0013]本發(fā)明是通過在焦?fàn)t室前端處的燃燒空氣集氣管構(gòu)成的裝置來實(shí)現(xiàn)的，集氣管位于焦?fàn)t室的前壁處次級空氣底臺(tái)的水平面上，并且具有至少一個(gè)支路，通過該支路燃燒空氣經(jīng)由支路線路被傳送到次級空氣底臺(tái)中。燃燒空氣的饋送可以在大氣壓力下實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥ㄟ^焦?fàn)t室中的具體操作負(fù)壓以及線路的煙囪效應(yīng)，燃燒空氣被更高效地吸入。燃燒空氣優(yōu)選地從焦?fàn)t組外部被吸入集氣管中，從而所述燃燒空氣沒有污染物和灰塵。
[0014]通過在焦?fàn)t室構(gòu)成的每個(gè)區(qū)段的上游給集氣管設(shè)置調(diào)節(jié)設(shè)備，該裝置還允許個(gè)體控制焦?fàn)t組的焦?fàn)t室。調(diào)節(jié)設(shè)備可以設(shè)有作為旁路設(shè)備的旁路線路和額外的空氣入口，以確保獨(dú)立的壓縮空氣在區(qū)段中饋送，其中焦?fàn)t室位于他們之后。集氣管可以被布置為位于焦?fàn)t組一側(cè)的單個(gè)線路或多個(gè)線路，或者被布置為位于焦?fàn)t組兩側(cè)的單個(gè)線路或多個(gè)線路。
[0015]具體要求保護(hù)的是一種用于將燃燒空氣受控引入到次級加熱空間的非回收型或熱回收型焦?fàn)t，包括:
[0016].由焦?fàn)t室構(gòu)成的焦?fàn)t，焦?fàn)t室包括側(cè)壁和前壁、焦?fàn)t室底和焦?fàn)t室頂棚，其中焦?fàn)t室的前壁設(shè)置有一個(gè)焦?fàn)t室門，并且焦?fàn)t室被設(shè)計(jì)為使得在操作期間，其僅被裝載至某一高度，從而煤餅上方的氣體空間形成主加熱空間，其中多個(gè)焦?fàn)t組合成焦?fàn)t組，
[0017].廢氣煙道，位于焦?fàn)t室底的下方并且其形成次級加熱空間，并且其經(jīng)由焦?fàn)t中的豎直通道連接到廢氣煙道下方的次級空氣底臺(tái)，其中次級空氣底臺(tái)經(jīng)由焦?fàn)t室壁中的開口連接到外部大氣，
[0018].焦?fàn)t室側(cè)壁中的氣體通道，氣體通道位于主加熱空間中允許它們延伸進(jìn)入氣體空間的高度處，并且氣體通道連接到廢氣煙道，所述氣體空間位于焦?fàn)t室頂棚的正下方，
[0019].焦?fàn)t室頂棚、焦?fàn)t室前壁或焦?fàn)t室門中的開口，焦?fàn)t室通過所述開口可以被供應(yīng)主空氣，
[0020]其特征在于，
[0021].用于燃燒空氣的集氣管被設(shè)置在次級空氣底臺(tái)水平面上焦?fàn)t組的前壁處，集氣管具有至少一個(gè)支路，通過該支路燃燒空氣經(jīng)由支路線路被傳送到至少一個(gè)焦?fàn)t的次級空氣底臺(tái)中。
[0022]通過將支路線路插入次級空氣底臺(tái)，后者可以相對于外部密閉。在本發(fā)明的實(shí)施例中，兩個(gè)用于燃燒空氣的集氣管被設(shè)置在廢氣煙道水平面上焦?fàn)t室的前壁處，兩個(gè)集氣管中的每個(gè)具有至少一個(gè)支路，通過該支路燃燒空氣經(jīng)由支路線路被傳送到次級空氣底臺(tái)。焦?fàn)t室門下方焦?fàn)t室前端的集氣管的數(shù)量理論上可以是按實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的那樣多，但是考慮到空間問題通常僅提供一個(gè)集氣管。集氣管可以安裝在焦?fàn)t組一側(cè)或兩側(cè)，并且作為兩側(cè)上的單個(gè)線路或多個(gè)線路，但是出于簡化目的通常僅僅一側(cè)設(shè)有集氣管。集氣管例如可以借助金屬夾具被固定到焦?fàn)t室前端或者可以放置在支持結(jié)構(gòu)上。集氣管優(yōu)選被固定在距離焦?fàn)t室前端為100-1200mm的距離處。
[0023]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，集氣管對于每個(gè)焦?fàn)t設(shè)有4至10個(gè)支路，其用來向相應(yīng)焦?fàn)t的次級空氣底臺(tái)供應(yīng)燃燒空氣。在優(yōu)選實(shí)施例中，集氣管對于每個(gè)焦?fàn)t設(shè)有8個(gè)支路，其用來向相應(yīng)焦?fàn)t的次級空氣底臺(tái)供應(yīng)燃燒空氣。這樣，燃燒空氣可以優(yōu)化方式被配送。
[0024]已證明集氣管的長度為I至100米對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明來說是有利的，并且在本發(fā)明另一實(shí)施例中，長度為2至4米并且直徑為50至400mm。從而，焦?fàn)t室前端前方的空間被優(yōu)化利用，并且實(shí)現(xiàn)了集氣管內(nèi)部所傳送燃燒空氣的良好流量分配。非回收型或熱回收型焦?fàn)t的長度典型為近似4米。支路線路同樣可以具有呈現(xiàn)最佳流量和良好空間利用率的輪廓。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，支路下游的至少一個(gè)支路線路具有10至70mm的直徑，并且支路是肘形管的形式。這還有助于實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的空間利用。
[0025]在本發(fā)明的實(shí)施例中，集氣管的支路被設(shè)計(jì)為彈性軟管連接。這里，管子特別地由耐受焦?fàn)t室如端處廣泛存在的尚溫的材料制成。
[0026]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，至少一個(gè)支路線路配備有可手動(dòng)關(guān)閉的龍頭。該龍頭并非被提供用于永久控制，因此僅在特殊情形中進(jìn)行再調(diào)整。支路線路中可手動(dòng)關(guān)閉的龍頭實(shí)質(zhì)上用來基于