專利名稱：煉焦?fàn)t煙氣共用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉焦?fàn)t，尤其涉及用于操作煉焦?fàn)t的方法和設(shè)備，該煉焦?fàn)t可提高爐子壽命，減少排放及提高爐子的焦炭產(chǎn)量。
背景技術(shù)：
焦炭為一種固態(tài)碳燃料和在鋼鐵生產(chǎn)中用于熔化和還原鐵礦石的碳來源。在煉鐵過程中。鐵礦石，焦炭，熱空氣和石灰石或其它熔劑被注入鼓風(fēng)爐。熱空氣引起焦炭燃燒，以提供將氧化鐵還原為鐵所需的熱量和碳的來源?？杉尤胧沂蚱渌蹌怪c酸性雜質(zhì)，稱為爐渣，發(fā)生反應(yīng)并將其從鐵水中去除。石灰石雜質(zhì)漂浮于鐵水上部，可以撇去。
在一過程中，已知為“湯普生煉焦法”，通過將粉煤批量送入爐子來生產(chǎn)用于精煉金屬礦石的焦炭，該爐子為密封的且在精密控制的大氣條件下加熱24到48小時(shí)至極高的溫度。煉焦?fàn)t用于將煤轉(zhuǎn)換為冶金焦炭已有許多年了。在煉焦過程中，為了去除煤的揮發(fā)性成分并形成具有預(yù)定的多孔性及強(qiáng)度的熔體，可將精細(xì)的破碎煤在可控溫度條件下加熱。因?yàn)榻固康纳a(chǎn)為一批量過程，多個(gè)煉焦?fàn)t同時(shí)操作，在下文中稱作“煉焦?fàn)t組”。
在一煉焦周期的最后，煉成的焦炭從爐中取出并用水冷卻。冷卻的焦炭可篩過并裝載到有軌車或卡車上進(jìn)行運(yùn)輸，或稍后直接使用或移動(dòng)到熔鐵爐。
加熱過程中通過煤顆粒經(jīng)歷的熔化和熔融過程是煉焦過程中最重要的一部分。熔化程度和進(jìn)入熔化物質(zhì)的煤顆粒的同化程度決定了所生產(chǎn)的焦炭的特性，為從特殊煤或混合煤中生產(chǎn)出最高強(qiáng)度的焦炭，存在煤中惰性實(shí)體反應(yīng)的最佳比。焦炭的多孔性和強(qiáng)度對(duì)礦石精煉過程而言是重要的，而且其決定于煤源和/或煉焦方法。
煤顆?；蚧旌厦侯w粒按預(yù)定計(jì)劃裝進(jìn)熱爐子，而且為了從得到的焦炭中去除揮發(fā)物，煤在爐子中加熱預(yù)定時(shí)間段。煉焦過程高度取決于爐子的設(shè)計(jì)，煤的類型和使用的轉(zhuǎn)換溫度。在煉焦過程中爐子是調(diào)準(zhǔn)的，因此煤的每一爐料都在大約相同的周期時(shí)間量結(jié)焦。一旦煤結(jié)焦，焦炭需從爐中取出并用水冷卻至其燃燒溫度以下。熄火操作也必須小心控制，使得焦炭不能吸收過多的濕氣。一旦它熄滅，焦炭就被篩過并裝載到有軌車或卡車上進(jìn)行運(yùn)輸。
由于用于煉焦操作的高等級(jí)煤的來源持續(xù)減少，較少合乎需要的煤用于生產(chǎn)焦炭。這樣較少的合乎需要的煤可能具有易變的濕度及影響煉焦操作的易揮發(fā)性物質(zhì)?？刂茻捊共僮鲗?duì)于提供冶金過程所需的高質(zhì)量的焦炭是重要的。為提供高質(zhì)量焦炭，改良煉焦過程及設(shè)備是不斷需要的。

發(fā)明內(nèi)容
關(guān)于上述和其它優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供一種煉焦?fàn)t組，其包括至少一個(gè)第一煉焦?fàn)t和與第一煉焦?fàn)t相鄰的第二煉焦?fàn)t。第一和第二煉焦?fàn)t中的每一個(gè)都包括一由室側(cè)壁、室頂和室底板限定的煉焦室，其中每一煉焦室包括一位于焦床上方的氣體空間。第一煉焦?fàn)t的室底板由第一爐底煙氣系統(tǒng)加熱，而第二煉焦?fàn)t的室底板由第二爐底煙氣系統(tǒng)加熱。至少一個(gè)在第一和第二煉焦?fàn)t之間的室側(cè)壁包括至少一個(gè)在第一煉焦室的氣體空間和第一爐底煙氣系統(tǒng)之間流體連通的下導(dǎo)管，用于將煙氣從第一煉焦室的氣體空間導(dǎo)入第一爐底煙氣系統(tǒng)。煉焦?fàn)t組還包括一在第一煉焦室的氣體空間和至少第二煉焦室的氣體空間或至少第二煉焦?fàn)t的爐底煙氣系統(tǒng)之間氣流連通的氣體連接管道，用于將至少一部分煙氣從第一煉焦室的氣體空間導(dǎo)入第二煉焦?fàn)t，以便減小第一爐底煙氣系統(tǒng)中的氣流速度。
本發(fā)明的另一方面提供了一種煉焦?fàn)t組的煙氣共用系統(tǒng)，包括至少一個(gè)第一煉焦?fàn)t和一個(gè)第二煉焦?fàn)t。第一煉焦?fàn)t子有第一爐底煙氣系統(tǒng)、第一煉焦室和位于第一煉焦室中的焦床上方的第一氣體空間。而第二煉焦?fàn)t子有第二爐底煙氣系統(tǒng)、第二煉焦室和位于第二煉焦室中的焦床上方的第二氣體空間。煙氣共用系統(tǒng)包括一在第一氣體空間與至少第二氣體空間或第二爐底煙氣系統(tǒng)之間氣流連通的耐火加襯管，由此與沒有耐火加襯管的第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速相比，可減小第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速。
本發(fā)明的又一方面提供了一種用于在煉焦?fàn)t裝入煤料之后的至少一個(gè)初始煉焦操作過程中，減小煉焦?fàn)t的爐底煙氣系統(tǒng)中的氣流速度的方法。該方法包括在第一煉焦?fàn)t和第二煉焦?fàn)t之間提供一管道系統(tǒng)，該第一煉焦?fàn)t子有第一煉焦室、第一焦床上方的第一氣體空間和第一爐底煙氣系統(tǒng)，該第二煉焦?fàn)t子有第二煉焦室、第二焦床上方的第二氣體空間和第二爐底煙氣系統(tǒng)，以便將第一氣體空間中的至少一部分氣體導(dǎo)入第二煉焦?fàn)t的至少第二氣體空間或第二爐底煙氣系統(tǒng)，從而減小第一爐底煙氣系統(tǒng)中的氣流速度。
本發(fā)明提供了一種用于減小爐子峰值溫度和煉焦室中的氣體流速的獨(dú)特系統(tǒng)，以便延長(zhǎng)耐火加襯爐的壽命并進(jìn)一步減小煉焦操作中不需要的排放。該系統(tǒng)適于使用至少兩個(gè)煉焦?fàn)t且可以在煉焦?fàn)t組中使用三個(gè)或更多的煉焦?fàn)t。而且，該系統(tǒng)容易適應(yīng)于現(xiàn)有煉焦?fàn)t，無需爐子的重大更改且在煉焦?fàn)t操作中基本上無變化。
如以下將更詳細(xì)描述的那樣，煉焦?fàn)t的溫度取決于煤的質(zhì)量，爐中裝煤量及供給爐子的燃燒用空氣量。從實(shí)際觀點(diǎn)看，在本發(fā)明之前，對(duì)于給定的煤源，控制爐子峰值溫度的唯一方法為減少爐子的裝煤量。煤揮發(fā)物含量高導(dǎo)致需要供給爐子額外的燃燒用空氣以保證揮發(fā)物完全燃燒。然而，供給爐子的燃燒用空氣量由煉焦?fàn)t組的自然或強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)來限定。額外的燃燒用空氣減少了煉焦?fàn)t組內(nèi)的自然或強(qiáng)制通風(fēng)，且在裝料和煉焦操作過程中可能導(dǎo)致爐子排放物增加。本發(fā)明提供一種用于操作煉焦?fàn)t組的獨(dú)特裝置，因此可提高焦炭產(chǎn)量。


本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)和益處可通過結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述變得更明顯，附圖不按比例繪制，其中如下這幾個(gè)附圖中的相同的參考符號(hào)表示相同或相似的元件，其中圖1是煉焦?fàn)t組的一部分的軸測(cè)圖；圖2是通過煉焦?fàn)t組中的煉焦?fàn)t的縱向剖面圖；圖3是沿圖2的線3-3剖開的局部放大剖面圖，示出了煉焦?fàn)t內(nèi)部，燃燒用空氣管道及爐底煙道系統(tǒng)；圖4A和4B是沿圖2的線4-4剖開的局部放大剖面圖，示出了煉焦?fàn)t內(nèi)部及爐底煙道系統(tǒng)；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的煉焦?fàn)t的爐底煙道系統(tǒng)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和2中闡明了一煤煉焦設(shè)備10，其包括許多煉焦?fàn)t12，在組14中優(yōu)選地構(gòu)造為并排關(guān)系，該組中相鄰的爐12優(yōu)選具有共同的側(cè)壁16。組14中單獨(dú)的煉焦?fàn)t12每個(gè)均有一由垂直相對(duì)伸展的側(cè)壁16限定的細(xì)長(zhǎng)煉焦室18，一支承在側(cè)壁16上的大致弓形頂20，和一支承將要結(jié)焦的煤料的水平底板22。爐子構(gòu)成為室18的相對(duì)兩端敞開，且在煉焦過程中通過可移除的門24和26(圖2)可關(guān)閉端部。其中門24關(guān)閉裝料端而門26關(guān)閉爐子12的出焦端。側(cè)壁16，頂20，及底板22由合適的耐熱材料形成，例如耐火磚或能抵抗煉焦過程中所遇到的高溫和熱沖擊的可鑄耐火材料，熱沖擊由在加熱爐室18中未加工煤料的沉積而產(chǎn)生。
在圖3和4中可最清楚地看出，優(yōu)選的，底板22包括一置于可鑄耐火材料床30上的耐火磚頂層28，該床在通常為矩形的系統(tǒng)的磚拱頂32上，細(xì)長(zhǎng)的爐底煙道室34在每一爐室18的下面延伸。拱頂32由爐側(cè)壁16和許多中間平行的耐火磚側(cè)壁36支承，爐側(cè)壁16及中間的側(cè)壁36共同限定位于底板22下面的細(xì)長(zhǎng)的爐底煙道室34，其長(zhǎng)度為細(xì)長(zhǎng)煉焦室18的全部長(zhǎng)度。如下面更詳細(xì)的描述，爐底煙道氣系統(tǒng)可能包括位于室底板22下的分離的爐底煙道室區(qū)。
優(yōu)選地，許多垂直伸展的下導(dǎo)管或管道38在側(cè)壁16中形成，各下導(dǎo)管38均具有一入口40和一出口42，入口引自位于煤料43上方的各爐室18的上部中的氣體空間41，出口通入與形成下導(dǎo)管38的側(cè)壁16相鄰的爐底煙道34中(圖4)。一個(gè)或多個(gè)上升煙道，或煙囪44，也在側(cè)壁16中形成，且每一個(gè)煙囪44在其底部均具有入口46，該入口引自形成煙囪44的側(cè)壁16附近的相鄰的爐底煙道室34。如下文更充分地描述，煙囪44通過側(cè)壁16向上伸展至頂20上方隔開的一點(diǎn)。
如圖5所示，優(yōu)選的，對(duì)于每一個(gè)煉焦?fàn)t12，與爐底煙氣系統(tǒng)47(圖5中由虛線圍上的區(qū)域)相聯(lián)系的下導(dǎo)管38，爐底煙道室34和煙囪44排列在兩個(gè)分離的爐底煙氣區(qū)48和50中。因此，對(duì)于單個(gè)煉焦?fàn)t12，圖5所示的底板22下所封閉的結(jié)構(gòu)組成了爐底煙氣系統(tǒng)47。如圖5所示，優(yōu)選地，爐底煙氣系統(tǒng)47的每一區(qū)48和50包括至少3個(gè)下導(dǎo)管38a或38b和至少一個(gè)煙囪44a或44b，優(yōu)選有兩個(gè)煙囪44a或44b在每個(gè)側(cè)壁16中。下導(dǎo)管38a放置在爐底煙氣區(qū)48內(nèi)，煙囪44a位于同下導(dǎo)管38a相對(duì)的側(cè)壁16內(nèi)。同樣，下導(dǎo)管38b放置在爐底煙氣區(qū)50內(nèi)，煙囪44b位于同下導(dǎo)管38b相對(duì)的側(cè)壁16內(nèi)。一系列隔壁52垂直于中間壁36a和36及側(cè)壁16延伸，且將爐底煙氣系統(tǒng)47分成位于每一煉焦?fàn)t12相對(duì)端上的互相隔離的區(qū)48和50。在每一區(qū)48或50內(nèi)的中間壁36a和36b提供了一通過每一區(qū)48或50的迷宮式通路，通過提供經(jīng)過中間壁36a和36b與端壁56a和56b之間的間隙54a或54b的氣流通路來提供該迷宮式通路，通路沿每一爐12的煉焦室18的全寬。同樣，間隙58a和58b位于中間壁36a和36b與隔壁52之間，氣流經(jīng)此從下導(dǎo)管38a和38b至煙囪44a和44b。
因此，在每一煉焦?fàn)t12的爐底煙道系統(tǒng)47中，氣體從位于與頂20相鄰的爐室18上部中的氣體空間41通過在側(cè)壁16右端中的下導(dǎo)管38a(圖2和5)，流入橫過爐子12寬度的爐底煙道區(qū)48，且通過位于爐底煙氣區(qū)48相對(duì)側(cè)的側(cè)壁16內(nèi)的煙囪44流出。相似的，在側(cè)壁16左側(cè)的下導(dǎo)管38b(圖2和5)提供一氣流模式，從爐室18上部中氣體空間41進(jìn)入爐底煙氣區(qū)50，以來回流動(dòng)的方式橫過爐子12的寬度橫向流動(dòng)以便經(jīng)過側(cè)壁16內(nèi)的煙囪44b排出，因此爐底煙氣區(qū)48和50中，氣體沿相對(duì)的方向在爐12相對(duì)的縱向端部橫向流過爐12。
在圖1和2中可最清楚地看出，許多細(xì)長(zhǎng)的燃燒用通道60在爐12的弓形頂20上伸展，基本上通過組14的全長(zhǎng)，優(yōu)選地，每一通道60延伸至一組相鄰的爐子12上方，優(yōu)選至少大約有6個(gè)爐子。通道60由耐火磚或其它合適的耐高溫材料構(gòu)成，其由鋼梁61支承，鋼梁依次由支承在每一側(cè)壁16頂部上的直立塊或柱62支承。塊62可由任何合適的承載材料諸如混凝土或耐火磚構(gòu)成。
管道系統(tǒng)64將每一爐底煙氣系統(tǒng)47的煙囪44連接到通道60上，該系統(tǒng)支承在與通道支承塊62相鄰的每一側(cè)壁16的頂部上，相應(yīng)的側(cè)壁16中的煙囪44a與44b向管道系統(tǒng)64內(nèi)部排放。每一管道系統(tǒng)64包括將氣流從爐底煙道加熱系統(tǒng)48和50導(dǎo)入通道結(jié)構(gòu)60的縱向伸展的內(nèi)部管道70中的煙囪伸展過渡部分66和彎頭部分68。煙囪伸展過渡部分66和彎頭部分68由耐火磚或其它能耐受從爐底煙氣系統(tǒng)47出來的強(qiáng)熱氣體的合適材料構(gòu)成。
通風(fēng)控制閥72包括一可垂直移動(dòng)的耐火閥板74和閥體76，優(yōu)選地，該閥安裝于每一彎頭部分68與通道60之間，可在圖2所示的較低位置和一升高的位置間移動(dòng)，在較低位置可使氣流在煙囪44和通道60的內(nèi)部管道70間流通，在升高位置可使氣體停止從煙氣系統(tǒng)47流入通道60的內(nèi)部管道70中。通風(fēng)控制閥72用于控制燃燒用空氣吸入氣體空間41和爐底煙道室34的速度。若任一個(gè)爐底煙氣區(qū)48或50中的溫度不平衡，通風(fēng)控制閥72也可用于將煤的揮發(fā)物引入爐底煙氣區(qū)48或50(圖5)。通常，通風(fēng)控制閥板74b在煉焦周期初期完全打開，而在煉焦周期后期閥板逐漸關(guān)閉。任一合適的裝置，如氣壓缸，齒輪馬達(dá)等，可用于移動(dòng)耐火閥板74從開啟至關(guān)閉位置。Childress等人的美國(guó)專利No.5114542中，可發(fā)現(xiàn)合適的閥72的詳細(xì)情況，該專利公開的全文所述內(nèi)容在此引入以作參考。
為提供從煙氣系統(tǒng)47進(jìn)入通道60的氣流，優(yōu)選地，在低于大氣壓的壓力下操作通道60，該壓力范圍是約-0.3至約-0.5英寸的水柱。通道60內(nèi)低于大氣壓的壓力可憑自然通風(fēng)或包括風(fēng)門的通風(fēng)扇提供。
氣體可從燃燒用通道60的內(nèi)部管道70流出，在垂直伸展的排氣管86的頂部排到大氣中，或者燃燒用氣體可導(dǎo)入熱回收系統(tǒng)用以產(chǎn)生蒸汽，該排氣管可與位于排氣管86底部的燃燒用通道60直接進(jìn)行流體連通。排氣管86由通道60的頂部支承，直接在爐12的側(cè)壁16之一的上方，排氣管86的底部直接開口于燃燒用通道60的管道70中。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的爐子用推焦和裝料機(jī)通過前門裝入粉煤或壓實(shí)的煤，推焦和裝料機(jī)的類型為Thompson的美國(guó)專利No.3784034；4067462；4287024和4344820及Pruitt的美國(guó)專利No.5447606所公開的類型，這些專利公開的全文所述內(nèi)容在此引入以作參考。該裝料機(jī)優(yōu)選地在軌道上運(yùn)行，該軌道在門24的附近平行于爐子12的組14并且在其前面延伸。裝料機(jī)上的門操縱組件適于與爐門24接合，以在推焦和爐子裝料操作過程中移除和支承該門24。用于煉焦的煤填入爐12內(nèi)，填至爐子所需要的深度，從裝料側(cè)88至爐12的出焦側(cè)90逐漸填充。
爐子12完全裝煤后，門24降低并固定在爐子的裝料側(cè)88的適當(dāng)位置以密封爐子12。由于煙氣系統(tǒng)47中的通風(fēng)，一旦門24固定，位于與頂20相鄰的裝料爐12上部的氣體空間41中就立即出現(xiàn)輕微的負(fù)壓，從而在煉焦過程中，爐內(nèi)氣體從門24或26周圍選出的趨勢(shì)減小。
煉焦操作完成后，門26從爐12的出焦側(cè)90移除。焦炭從爐12中推出，經(jīng)導(dǎo)焦器進(jìn)入由煉焦?fàn)t12的出焦側(cè)90附近的軌道所支承的熱焦車。熾熱的焦炭從爐12中移出，然后在熱焦車中運(yùn)至熄火處，水傾倒在焦炭上使之熄火。
本發(fā)明的一重要特征為在初始煉焦操作過程中用爐底煙氣共用系統(tǒng)控制爐子溫度。至今，每一煉焦?fàn)t12與相鄰的煉焦?fàn)t12基本上獨(dú)立操作。煙氣共用提供了在煉焦?fàn)t操作中的顯著改進(jìn)，可允許更大的爐料容量，更低的輻射和/或更短的煉焦時(shí)間。
從煉焦操作過程中煤的揮發(fā)物排放的觀點(diǎn)看，從煤料進(jìn)入爐子12中的揮發(fā)物并非在煉焦周期過程中保持不變。對(duì)于典型的48小時(shí)的煉焦周期，煤中所發(fā)出的揮發(fā)物在爐子12裝煤后的前3個(gè)小時(shí)最高。煤所發(fā)出的揮發(fā)物的初始量與整個(gè)煉焦周期煤所發(fā)出的揮發(fā)物平均量的二至三倍一樣高。最初3小時(shí)后，揮發(fā)物的體積量在下面的大約4到大約36小時(shí)內(nèi)逐漸減至平均量。其后，揮發(fā)物的體積量在煉焦周期的大約36至大約48小時(shí)的一段時(shí)間內(nèi)逐漸減至揮發(fā)物平均量的大約1/5到1/10。
煤所發(fā)出的揮發(fā)物量還取決于爐12的裝煤量，所裝煤的濕量和煤中揮發(fā)物的含量。煤具有低濕量，僅為重量的大約6％，和高的揮發(fā)物含量，超過重量的大約26％至大約28％，會(huì)導(dǎo)致超出爐子處理增加的燃燒用氣流的能力，而導(dǎo)致較高的爐底煙道溫度，可大約高于2700°F，從而導(dǎo)致爐底煙道拱頂32和爐底板22的熱損壞。
再參看圖4A，其描述了一種提供相鄰爐12之間的煙氣共用的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一方面，煙氣通路94位于爐子12的側(cè)壁16中，其將揮發(fā)物從煤料43上方的室18中的氣體空間41導(dǎo)入一個(gè)或更多相鄰爐子12的下導(dǎo)管38中。值得考慮的是，相鄰爐子12將會(huì)在煉焦周期中稍微靠后進(jìn)行操作，由此相鄰爐子12中煤所發(fā)出的揮發(fā)物體積量基本低于最近裝料的爐子。
另一煙道氣共用的方法為提供外部的具有耐火材料襯里的管道100(圖5)，其位于相鄰爐子12的爐底煙道室34之間，或提供具有耐火材料襯里的跨接管96和跨接管連接器98，跨接管連接器98用于通過頂20或爐壁16連接位于相鄰爐子的室18上部的氣體空間41(圖4B)。對(duì)現(xiàn)有煉焦?fàn)t12，尤其優(yōu)選的是提供通過爐頂20的跨接管，其可使揮發(fā)物從第一爐12的氣體空間41流入相鄰爐子12的氣體空間41，新爐子12具有位于爐與爐之間的共用爐壁16上的開口或孔，從而可以彼此氣流連通的方式連接各個(gè)爐子的氣體空間41。
煉焦?fàn)t12的煙氣通路94或跨接管96的流動(dòng)截面積優(yōu)選范圍在每裝入煉焦?fàn)t100噸煤料時(shí)為大約1.5至大約1.8ft2。關(guān)于跨接管的設(shè)計(jì)流速，流動(dòng)截面積優(yōu)選范圍為從大約0.55至大約0.62ft2每1000scfm氣流。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，新煉焦?fàn)t12可能最初帶有選自上述系統(tǒng)的合適的煙氣共用系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于至少兩個(gè)爐子12之間的煙氣共用，且可用于三個(gè)爐子，四個(gè)爐子或煉焦?fàn)t組14中所有爐子之間的煙氣共用。從可操作的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選的煙氣共用為煉焦?fàn)t組14中兩個(gè)，三個(gè)或四個(gè)爐子12之間的煙氣共用。
優(yōu)選地，對(duì)于充分的氣流而言，正確的跨接管設(shè)計(jì)去除了跨接管中對(duì)氣流調(diào)節(jié)的需要。然而，如果需要，合適的流控制系統(tǒng)還可用于調(diào)節(jié)爐子間共用煙氣的流量。而且，通過使用公共管道來連接煉焦?fàn)t組14中所有爐子的氣體空間41并使用公共管道和每一爐子12之間的氣體關(guān)閉閥，系統(tǒng)可提供最近裝料的爐子與煉焦?fàn)t組14中任何其它爐子間的煙氣共用。也可如上述，通過調(diào)節(jié)耐火閥72，改變?nèi)紵每諝饬魅霘怏w空間41和爐子12的爐底煙道室34的速度，來控制爐子之間的共用煙氣量。
下面所給出的實(shí)例闡明了本發(fā)明的一個(gè)或更多優(yōu)點(diǎn)。下表中，2號(hào)爐最近裝入45噸煤，所裝煤的揮發(fā)物含量為28wt.％且濕量為6wt.％。進(jìn)入2號(hào)爐的爐頂空氣總量假定為每分鐘280標(biāo)準(zhǔn)立方英尺(scfm)。1號(hào)爐和3號(hào)爐在24小時(shí)的時(shí)候進(jìn)入煉焦周期，進(jìn)入1號(hào)爐和3號(hào)爐的爐頂空氣假定為325scfm。
表一


通過比較前述表中給出的煙氣流動(dòng)速度可看出，2號(hào)爐和1號(hào)爐及3號(hào)爐之間的煙氣共用明顯減少了2號(hào)爐的爐底煙道中的氣體流動(dòng)，減少量大約多于25％，并因此減少了爐底煙道的溫度，爐底板暴露于所給的空氣流中和所示的燃料條件下。因此，在一個(gè)或更多相鄰爐子的初始焦化周期中，來自2號(hào)爐的揮發(fā)物氣體的轉(zhuǎn)移有效減少了通過最近裝入煤料的爐子產(chǎn)生的揮發(fā)物的氣流速度，因此關(guān)于爐底煙氣系統(tǒng)的溫度和氣流速度的設(shè)計(jì)能力是不能超過的。另外，需要額外的燃燒用空氣來補(bǔ)償在初始煉焦操作過程中增加的煙氣燃料值，從而超出煙氣系統(tǒng)中氣體的設(shè)計(jì)流速，和/或提高爐子的壓力從而減少爐子的通風(fēng)。
本發(fā)明其它非限定優(yōu)點(diǎn)包括由于在裝料的爐子中通風(fēng)增強(qiáng)而使裝料中的排放減少，由于爐底煙道溫度降低而使?fàn)t子壽命延長(zhǎng)，由于相鄰煉焦?fàn)t中較低的空氣滲透而使?fàn)t子的產(chǎn)量增加，由于揮發(fā)物流速峰值減小而使?fàn)t子操作更容易，以及爐中更好的燃燒條件，從而使空氣污染排放降低。
顯然應(yīng)當(dāng)相信，在不背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以對(duì)上述結(jié)構(gòu)做出多種修改。因此，雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已明確公開，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不打算另外單獨(dú)限制，而是想包括所有在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種煉焦?fàn)t組，其包括至少一個(gè)第一煉焦?fàn)t和至少一個(gè)第二煉焦?fàn)t，第一和第二煉焦?fàn)t中的每一個(gè)都包括一由室側(cè)壁、室頂和室底板限定的煉焦室，其中每一煉焦室包括一位于焦床上方的氣體空間，而且其中第一煉焦?fàn)t的焦床下方的室底板由第一爐底煙氣系統(tǒng)加熱，而第二煉焦?fàn)t的室底板由第二爐底煙氣系統(tǒng)加熱，其中至少一個(gè)在第一和第二煉焦?fàn)t之間的室側(cè)壁包括至少一個(gè)在第一煉焦室的氣體空間和第一爐底煙氣系統(tǒng)之間流體連通的下導(dǎo)管，用于將煙氣從第一煉焦室的氣體空間導(dǎo)入第一爐底煙氣系統(tǒng)，煉焦?fàn)t組還包括一在第一煉焦室的氣體空間和至少第二煉焦室的氣體空間或至少第二煉焦?fàn)t的爐底煙氣系統(tǒng)之間氣流連通的氣體連接管道，用于將至少一部分煙氣從第一煉焦室的氣體空間導(dǎo)入第二煉焦?fàn)t，由此相對(duì)于沒有所述氣體導(dǎo)管的第一煉焦?fàn)t減小第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉焦?fàn)t組，其中第一和第二煉焦?fàn)t各自包括一具有互相分離的第一和第二爐底煙氣區(qū)的爐底煙氣系統(tǒng)和至少一個(gè)從各個(gè)爐的煉焦室通向第一和第二爐底煙氣區(qū)中的每一個(gè)的下導(dǎo)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煉焦?fàn)t組，其中每一下導(dǎo)管具有一與煉焦室流體連通的入口和一與爐底煙氣系統(tǒng)流體連通的出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉焦?fàn)t組，其中每一下導(dǎo)管具有一與煉焦室流體連通的入口和一與爐底煙氣系統(tǒng)流體連通的出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉焦?fàn)t組，其中第一與第二煉焦?fàn)t之間的室側(cè)壁為第一與第二煉焦?fàn)t共用的室側(cè)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煉焦?fàn)t組，其中第一與第二煉焦?fàn)t之間的室側(cè)壁為包括耐火磚的耐火室側(cè)壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煉焦?fàn)t組，其中氣體管道包括一通過從室側(cè)壁中去除耐火磚而提供的室側(cè)壁中的孔，以便提供第一煉焦室與第二煉焦室或第二爐底煙氣系統(tǒng)的下導(dǎo)管之間的氣流連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉焦?fàn)t組，其中第一與第二煉焦?fàn)t之間的室側(cè)壁為包括耐火磚的耐火室側(cè)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煉焦?fàn)t組，其中氣體管道包括一通過從室側(cè)壁中去除耐火磚而提供的室側(cè)壁中的孔，以便提供第一煉焦室與第二煉焦室或第二爐底煙氣系統(tǒng)的下導(dǎo)管之間的氣流連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉焦?fàn)t組，其中氣體管道包括一位于第一氣體空間和至少第二煉焦?fàn)t的氣體空間之間的跨接管道。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉焦?fàn)t組，其中氣體管道包括一位于第一煉焦?fàn)t的氣體空間和至少第二煉焦?fàn)t的氣體空間或第二煉焦?fàn)t的下導(dǎo)管之間的連接管道。
12.一種煉焦?fàn)t組的煙氣共用系統(tǒng)，包括至少一個(gè)第一煉焦?fàn)t和一個(gè)第二煉焦?fàn)t，第一煉焦?fàn)t子有第一爐底煙氣系統(tǒng)、第一煉焦室和位于第一煉焦室中的焦床上方的第一氣體空間，而第二煉焦?fàn)t子有第二爐底煙氣系統(tǒng)、第二煉焦室和位于第二煉焦室中的焦床上方的第二氣體空間，煙氣共用系統(tǒng)包括一在第一氣體空間與至少第二氣體空間或第二爐底煙氣系統(tǒng)之間氣流連通的耐火加襯管，由此與沒有耐火加襯管的第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速相比，可減小第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中第一和第二煉焦?fàn)t各自包括一具有互相分離的第一和第二爐底煙氣區(qū)的爐底煙氣系統(tǒng)和至少一個(gè)從煉焦室通向第一和第二爐底煙氣區(qū)中的每一個(gè)的下導(dǎo)管。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中每一下導(dǎo)管具有一與煉焦室流體連通的入口和一與爐底煙氣系統(tǒng)流體連通的出口。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中每一煉焦?fàn)t包括一下導(dǎo)管，該下導(dǎo)管具有一與煉焦室流體連通的入口和一與爐底煙氣系統(tǒng)流體連通的出口。
16.一種煉焦?fàn)t組的煙氣共用系統(tǒng)，包括至少一個(gè)第一煉焦?fàn)t和一個(gè)第二煉焦?fàn)t，第一煉焦?fàn)t子有第一爐底煙氣系統(tǒng)和第一煉焦室，而第二煉焦?fàn)t子有第二爐底煙氣系統(tǒng)和第二煉焦室，煙氣共用系統(tǒng)包括一在第一煉焦室與第二煉焦室之間氣流連通的耐火加襯管，由此與沒有耐火加襯管的第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速相比，可減小第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中第一和第二煉焦?fàn)t各自包括一具有互相分離的第一和第二爐底煙氣區(qū)的爐底煙氣系統(tǒng)和至少一個(gè)從煉焦室通向第一和第二爐底煙氣區(qū)中的每一個(gè)的下導(dǎo)管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中每一下導(dǎo)管具有一與煉焦室流體連通的入口和一與爐底煙氣系統(tǒng)流體連通的出口。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中每一煉焦?fàn)t包括一下導(dǎo)管，該下導(dǎo)管具有一與煉焦室流體連通的入口和一與爐底煙氣系統(tǒng)流體連通的出口。
20.一種煉焦?fàn)t組的煙氣共用系統(tǒng)，包括至少一個(gè)第一煉焦?fàn)t和一個(gè)第二煉焦?fàn)t，第一煉焦?fàn)t子有第一爐底煙氣系統(tǒng)和第一煉焦室，而第二煉焦?fàn)t子有第二爐底煙氣系統(tǒng)和第二煉焦室，煙氣共用系統(tǒng)包括一在第一爐底煙氣系統(tǒng)與第二爐底煙氣系統(tǒng)之間氣流連通的耐火加襯管，由此與沒有耐火加襯管的第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速相比，可減小第一爐底煙氣系統(tǒng)中的煙氣流速。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中第一和第二煉焦?fàn)t各自包括一具有互相分離的第一和第二爐底煙氣區(qū)的爐底煙氣系統(tǒng)和至少一個(gè)從煉焦室通向第一和第二爐底煙氣區(qū)中的每一個(gè)的下導(dǎo)管。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中每一下導(dǎo)管具有一與煉焦室流體連通的入口和一與爐底煙氣系統(tǒng)流體連通的出口。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的煙氣共用系統(tǒng)，其中每一煉焦?fàn)t包括一下導(dǎo)管，該下導(dǎo)管具有一與煉焦室流體連通的入口和一與爐底煙氣系統(tǒng)流體連通的出口。
24.一種用于在煉焦?fàn)t裝入煤料之后的至少一個(gè)初始煉焦操作過程中，減小煉焦?fàn)t的爐底煙氣系統(tǒng)中的氣流速度的方法，該方法包括在第一煉焦?fàn)t和第二煉焦?fàn)t之間提供一管道系統(tǒng)，該第一煉焦?fàn)t子有第一煉焦室、焦床上方的第一氣體空間和第一爐底煙氣系統(tǒng)，該第二煉焦?fàn)t子有第二煉焦室、第二焦床上方的第二氣體空間和第二爐底煙氣系統(tǒng)，以便將第一氣體空間中的至少一部分氣體導(dǎo)入第二煉焦?fàn)t的至少第二氣體空間或第二爐底煙氣系統(tǒng)，從而減小第一煉焦?fàn)t的第一爐底煙氣系統(tǒng)中的氣流速度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中管道系統(tǒng)包括一由耐火磚制成的室側(cè)壁中的下導(dǎo)管，該室側(cè)壁由第一和第二煉焦?fàn)t共用，下導(dǎo)管具有一與第一氣體空間氣流連通的入口和一與第一煉焦?fàn)t的第一爐底煙氣系統(tǒng)氣流連通的出口，該方法還包括從室側(cè)壁中去除一個(gè)或更多耐火磚以提供一孔，該孔用于第一氣體空間與第二氣體空間或第二爐底煙氣系統(tǒng)之間的氣流連通。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中通過在第一爐底煙氣系統(tǒng)和第二爐底煙氣系統(tǒng)之間連接管道系統(tǒng)來提供第一和第二煉焦?fàn)t之間的煙氣共用。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中通過在第一氣體空間和第二爐底煙氣系統(tǒng)之間連接管道系統(tǒng)來提供第一和第二煉焦?fàn)t之間的煙氣共用。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中通過在第一氣體空間和第二氣體空間之間連接管道系統(tǒng)來提供第一和第二煉焦?fàn)t之間的煙氣共用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于在煉焦?fàn)t裝入煤料(43)之后的至少一個(gè)初始煉焦操作過程中，減小煉焦?fàn)t的爐底煙氣系統(tǒng)中的氣流速度的方法和設(shè)備。該方法包括提供一位于具有第一煉焦室(18)的第一煉焦?fàn)t和具有第二煉焦室(18)的第二煉焦?fàn)t之間的管道系統(tǒng)(96、98)，以便將至少一部分氣體從第一煉焦室(18)中的氣體空間(41)導(dǎo)入第二煉焦?fàn)t，從而減小第一煉焦?fàn)t的第一爐底煙氣系統(tǒng)中的氣流速度。減少爐底煙道的氣流速度對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量、煉焦?fàn)t壽命和煉焦?fàn)t揮發(fā)物排放的環(huán)境控制均具有有益影響。
文檔編號(hào)C10B21/20GK1527872SQ02808224
公開日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月14日
發(fā)明者R·W·維斯特布羅克, R W 維斯特布羅克 申請(qǐng)人:太陽焦炭公司