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1、(10)申请公布号 CN 103468273 A (43)申请公布日 2013.12.25 CN 103468273 A *CN103468273A* (21)申请号 201310448673.9 (22)申请日 2013.09.28 C10B 15/00(2006.01) C10B 29/00(2006.01) (71)申请人 太原理工大学 地址 030024 山西省太原市万柏林区迎泽西 大街 79 号 (72)发明人 张建平 赵钰琼 张永发 梁言 (74)专利代理机构 太原科卫专利事务所 ( 普通 合伙 ) 14100 代理人 戎文华 (54) 发明名称 一种大型捣固煤热回收炭化炉 (57。
2、) 摘要 一种大型捣固煤热回收炭化炉， 其炉顶是由 保温拱层与耐高温拱层中间设置有空气换热通道 拱层构成的预热式炭化炉炉顶 ； 空气经换热通道 拱层预热后通过空气 U 型返上喷嘴进入燃烧室， 在燃烧室内与煤料炭化产生的上升煤气形成了撞 击流和桥流燃烧场， 并在燃烧室与炭化室界面形 成了还原性气流隔离层 ； 炭化室两侧设有立火道 和分层采气通道交替排列的分层采气墙， 煤料炭 化产生的部分煤气经分层采气通道送至相邻燃烧 室， 以调节各燃烧室煤气量。 本发明不仅回收了炉 顶高温热能， 空气经预热后燃烧提高了热效率， 空 气返上喷嘴和分层采气通道设计解决了煤料烧损 大和煤气调控困难的问题， 是一种节能。
3、高效、 适合 大规模生产炭化型煤的炭化炉。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103468273 A CN 103468273 A *CN103468273A* 1/1 页 2 1. 一种大型捣固煤热回收炭化炉， 包括炉顶、 炉墙及燃烧室 ； 其特征在于 ： 所述炉顶是预热式炭化炉炉顶 （12） ； 该预热式炭化炉炉顶 （12） 是由保温拱层 （11） 与 耐高温拱层 （9） 中间设置有空气换热通道拱层 （10） 构成 ； 其中， 。
4、空气换热通道拱层 （10） 是 在保温拱层 （11） 与耐高温拱层 （9） 中间设置有格子砖构成， 并通过一次空气进气通道 （13） 与大气连通， 通过还原性气流隔离燃烧室 （6） 上部两侧的若干个空气 U 型返上喷嘴 （8） 与还 原性气流隔离燃烧室 （6） 连通 ； 所述炉墙是分层采气墙 （1） ； 该分层采气墙 （1） 是由交替排列的立火道 （15） 和分层采 气通道 （16） 构成 ； 其中， 立火道 （15） 是其顶端设置有二次空气进气通道 （18） ； 分层采气通 道 （16） 是在其中下部设置有分层采气口 （4） 经煤气通道 （5） 连通有煤气出口 （7） 到还原性 气流隔离燃烧。
5、室 （6） ； 所述燃烧室是还原性气流隔离燃烧室 （6） ； 该还原性气流隔离燃烧室 （6） 是由煤料炭化 产生的上升煤气与 U 型返上喷嘴 （8） 喷出的空气在燃烧室内形成撞击流和桥流燃烧场与炭 化室 （3） 界面形成的还原性气流隔离层构成。 2. 如权利要求 1 所述的大型捣固煤热回收炭化炉， 其特征在于 ： 所述一次空气进气通 道 （13） 设置于拱顶中间， 高度是 0.30.7m， 顶端设置有低温控风器 （14） 。 3. 如权利要求 1 所述的大型捣固煤热回收炭化炉， 其特征在于 ： 所述空气 U 型返上喷 嘴 （8） 是由耐火砖砌成 U 型结构， 空气出口侧与空气换热通道拱层 （1。
6、0） 平行。 4.如权利要求1所述的大型捣固煤热回收炭化炉， 其特征在于 ： 所述分层采气口 （4） 是 倾斜向上结构， 其高度低于炭化室高度。 5.如权利要求1所述的大型捣固煤热回收炭化炉， 其特征在于 ： 所述煤气出口 （7） 与空 气 U 型返上喷嘴 （8） 出口平行。 权 利 要 求 书 CN 103468273 A 2 1/5 页 3 一种大型捣固煤热回收炭化炉 技术领域 0001 本发明涉及一种型煤炭化炉， 特别是一种通过捣固成型大规模生产炭化型煤的炭 化设备。 背景技术 0002 国内外生产炭化型煤的炭化炉主要有隧道式炭化炉、 内外热直立炭化炉、 内外热 式斜底炉、 捣固机焦炉和。
7、热回收捣固式炭化炉等。 0003 CN 202730059U 公开了 “一种炭化长焰煤、 不粘煤、 弱粘煤的大型内热式直立炉” ， 采用外燃内热和内燃内热相结合的加热方式， 可有效增加加热气体与煤料的接触， 加大了 炭化室的生产能力。该炭化炉存在装料时落差大， 生型块易碎， 装料高度受限等问题。 0004 CN2567217 公开了 “一种铸造型焦炭化炉” ， 型煤从炭化炉炉顶装入， 下部出料， 拱 顶纵向采用前高后低阶梯形结构， 炉底由耐火砖铺成 20-50 的倾斜平面， 由于炭化室顶部 和底部均为倾斜式， 这种结构解决了型煤冷态装炉和炭化初期阶段， 易破碎及热强度低而 不能高层堆放的问题。。
8、但是该炭化炉单炉生产能力低， 热效率低， 出料口密封性差， 炉内热 型煤氧化严重。 0005 上述型煤炭化炉， 均是将煤料制成 100100100 左右的小型型煤块后再进行 炭化， 这样严重影响了炭化炉的生产能力和炭化型煤的大规模生产。公开报道的侧装 捣固机焦炉和热回收捣固式炭化炉， 通过大型捣固机将粉煤制成 150004004000 或 1000025001200 大型煤饼后送至炭化室炭化， 极大地提高了炭化炉的生产能力， 炭化型 煤生产规模可达百万吨级。 0006 侧装捣固机焦炉炉体结构紧凑合理， 可延长炉体寿命 ； 采用两侧间接加热方式， 可 使炉体往高度方向发展和提高结焦率， 节约用地。
9、。 但是， 该侧装捣固机焦炉以主焦煤加配煤 进行炭化， 原料煤来源受限且价格较高。 另外， 现行带回收的生产工艺， 还存在投资大、 环境 污染等问题。 0007 热回收捣固式炭化炉采用微负压操作， 炭化产生的挥发分物质全部燃烧， 消除了 焦炉在炼焦过程中有害成份的逸散造成对环境的污染 ； 由于炭化室为宽炭化室， 装炉煤可 以配入更多的无烟煤或弱粘结性煤， 扩大了炼焦煤的资源。目前该炭化炉的一次空气未经 预热直接进入燃烧室， 使得煤气燃烧不充分， 而炉顶大量的高温辐射热能却无法回收， 导致 热效率降低 ； 一次空气进风口设在炭化炉炉顶中间， 当新空气进入炭化室时， 会纵向直接吹 向炼焦煤， 造成。
10、顶层的煤料烧损大 ； 另外， 由于采用负压操作， 生产过程中空气源源不断进 入燃烧室， 若煤气供应不足， 极易引起煤料的烧损。 然而， 煤气在炭化前期产率较高， 而后期 产率则较低， 由于缺乏有效的煤气调节机制， 炭化后期煤气供应量无法满足燃烧要求， 致使 煤料化灰多， 降低了出焦率。因此， 该热回收捣固式炭化炉存在热效率较低、 煤料烧损较大 和煤气调控困难的技术缺陷。 发明内容 说 明 书 CN 103468273 A 3 2/5 页 4 0008 针对上述现有热回收捣固式炭化炉存在的缺陷和不足， 本发明利用无烟煤以及弱 粘结性煤实现炭化型煤的大规模生产， 解决现有热回收捣固式炭化炉在炭化过。
11、程中， 由于 炭化炉顶热量损失较大和进入燃烧室空气未经预热， 导致炭化热效率低的问题 ； 以及一次 空气进风结构不合理和缺乏煤气调节结构导致煤料烧损较大的问题， 并提供一种大型捣固 煤热回收炭化炉。 0009 为实现上述目的， 本发明所采用的技术方案是 ： 一种大型捣固煤热回收炭化炉， 包 括炉顶、 炉墙及燃烧室 ； 其特征在于 ： 所述炉顶是预热式炭化炉炉顶 ； 该预热式炭化炉炉顶是由保温拱层与耐高温拱层中间 设置有空气换热通道拱层构成 ； 其中， 空气换热通道拱层是在保温拱层与耐高温拱层中间 设置有格子砖构成， 并通过一次空气进气通道与大气连通， 通过还原性气流隔离燃烧室上 部两侧的若干个。
12、空气 U 型返上喷嘴与还原性气流隔离燃烧室连通 ； 所述炉墙是分层采气墙 ； 该分层采气墙是由交替排列的立火道和分层采气通道构成 ； 其中， 立火道是其顶端设置有二次空气进气通道 ； 分层采气通道是在其中下部设置有分层 采气口经煤气通道连通有煤气出口到还原性气流隔离燃烧室 ； 所述燃烧室是还原性气流隔离燃烧室 ； 该还原性气流隔离燃烧室是由煤料炭化产生的 上升煤气与 U 型返上喷嘴喷出的空气在燃烧室内形成撞击流和桥流燃烧场与炭化室界面 形成的还原性气流隔离层构成。 0010 进一步的技术特征在于 ： 所述一次空气进气通道的设置于拱顶中间， 高度是 0.30.7m， 顶端设置有低温控风器 ； 所。
13、述空气 U 型返上喷嘴是由耐火砖砌成 U 型结构， 空气 出口侧与空气换热通道拱层平行 ； 所述分层采气口是倾斜向上结构， 其高度低于炭化室高 度 ； 所述煤气出口与空气 U 型返上喷嘴出口平行。 0011 实现本发明上述的一种大型捣固煤热回收炭化炉， 与现有技术相比， 其直接带来 的和必然产生的优点与积极效果在于 ： 采用预热式炭化炉炉顶结构， 实现了高温热能的回收， 空气经预热后进入燃烧室与煤 气燃烧， 提高了炭化炉热效率。 0012 预热空气经 U 型返上喷嘴吹入燃烧室， 避免了空气直接与煤饼接触引起的煤料烧 损问题， 而且在气流隔离燃烧室内与上升煤气形成了桥流和撞击流燃烧场， 提高了燃。
14、烧效 率。 0013 采用分层采气墙， 实现了炭化炉组间的煤气调节功能。由于不同炉组间煤料所处 的炭化阶段不同， 煤气产量情况也各不相同 ； 煤气充足的炉组， 其煤气会在煤气压差作用下 由分层采气口采出， 经煤气通道和煤气出口送至相邻煤气不足的燃烧室， 从而实现了煤气 调节过程， 使得各炉组煤气燃烧更加均匀， 解决了由于煤气供应不足带来的煤料烧损问题， 保证了炭化型煤质量。 0014 采用加高的一次空气进气通道， 其顶端温度较低， 不仅降低了对控风器耐热性能 的要求， 而且低温条件下控风更易于操作， 提高了风量控制的可靠性。 附图说明 0015 图 1 是本发明炭化炉的结构示意图。 0016 。
15、图 2 是图 1 中 A-A 剖视图。 说 明 书 CN 103468273 A 4 3/5 页 5 0017 图 3 是图 1 中 B-B 剖视图。 0018 图 4 是的图 3 中 C-C 剖视图。 0019 图中 ： 1 ： 分层采气墙 ； 2 ： 多联底火道 ； 3 ： 炭化室 ； 4 ： 分层采气口 ； 5 ： 煤气通道 ； 6 ： 还原性气流隔离燃烧室 ； 7 ： 煤气出口 ； 8 ： 空气 U 型返上喷嘴 ； 9 ： 耐高温拱层 ； 10 ： 空气换热 通道拱层 ； 11 ： 保温拱层 ； 12 ： 预热式炭化炉炉顶 ； 13 ： 一次空气进气通道 ； 14 ： 低温控风器 ； 。
16、15 ： 立火道 ； 16 ： 分层采气通道 ； 17 ： 倒焰口 ； 18 ： 二次空气进气通道 ； 19 ： 废气上升通道 ； 20 ： 废气出口 ； 21 ： 立火道互联通道。 0020 ： 还原性气流隔离层 ； ： 撞击流燃烧场 ； ： 桥流燃烧场。 具体实施方式 0021 下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明， 所属技术领域的技术 人员能够理解和实现本发明所述的技术方案， 并且也能够达到本发明的所述效果。 0022 实施本发明所称的一种大型捣固煤热回收炭化炉， 包括炭化炉炉顶、 燃烧室、 炭化 炉炉墙和一次空气进气通道。 0023 现有热回收捣固式炭化炉在炭化过程中， 。
17、一次空气未经预热直接吹入燃烧室， 而 炉顶大量的高温辐射热能散失却无法回收， 本发明一种大型捣固煤热回收炭化炉炉顶是预 热式炭化炉炉顶 12， 是由保温拱层 11 与耐高温拱层 9 中间设置有空气换热通道拱层 10 构 成 ； 其中， 空气换热通道拱层 10 是在保温拱层 11 与耐高温拱层 9 中间设置有格子砖构成， 并通过一次空气进气通道13与大气连通， 通过还原性气流隔离燃烧室6上部两侧的若干个 空气U型返上喷嘴8与还原性气流隔离燃烧室6连通。 一次空气由一次空气进气通道13进 入空气换热通道拱层 10， 在格子砖内利用炉顶高温辐射热能预热空气， 预热后的一次空气 经空气 U 型返上喷嘴。
18、 8 喷入还原性气流隔离燃烧室 6。该预热式炭化炉炉顶 12 结构不仅回 收了炉顶辐射高温热能， 而且空气经预热后进入燃烧室与煤气燃烧， 提高了炭化炉热效率。 0024 所述燃烧室是还原性气流隔离燃烧室 6 ； 在负压操作条件下， 加上热浮力作用， 煤 料炭化产生的上升煤气 （CH4、 CO 和 H2等组成的还原性气氛） 与 U 型返上喷嘴喷出的空气在 燃烧室内燃烧形成了两种类型的燃烧场 （如图 1 所示） ： 第一种类型， 从还原性气流隔离燃烧 室 6 两侧 U 型返上喷嘴 8 喷出的空气气流相向碰撞与上升煤气燃烧， 形成了高度湍动的撞 击区， 为强化热、 质传递提供了极好的条件， 提高了燃。
19、烧效率， 燃烧废气经还原性气流隔离 燃烧室 6 两侧的倒焰口 17 进入立火道 15， 形成撞击流燃烧场 ； 第二种类型， 由 U 型返上喷 嘴 8 喷出的空气空气未发生碰撞而直接与上升煤气燃烧， 燃烧废气经空气喷出对侧的倒焰 口 17 进入立火道 15， 形成桥流燃烧场。其中， 空气 U 型返上喷嘴是由耐火砖砌成 U 型结构， 空气出口侧倾斜向上且其倾斜角度与空气换热通道拱层弧度平行。由于采用了 U 型返上喷 嘴 8， 不仅解决了空气纵向直吹顶层煤料导致的烧损问题， 而且一次空气沿拱层弧度斜向上 喷出， 避免了空气向下直吹而破坏煤气上升流， 从而使得在还原性气流隔离燃烧室 6 与炭 化室 3。
20、 界面上形成了由上升煤气组成的还原性气流隔离层。还原性气流隔离层的形成可避 免空气与顶层煤料接触， 从而防止煤料烧损。 0025 所述炭化炉炉墙是分层采气墙 1 ； 该分层采气墙 1 是由交替排列的立火道 15 和分 层采气通道 16 构成 ； 所述立火道 15 顶端设置有二次空气进气通道 18 ； 所述分层采气通道 16 是在分层采气墙 1 的中下部设置有分层采气口 4， 由于不同炉组间煤料所处的炭化阶段 说 明 书 CN 103468273 A 5 4/5 页 6 不同 （炭化过程大致分为干燥脱气阶段、 解聚分解阶段和缩聚阶段） ， 煤气产量情况也各不 相同， 煤气充足的炉组， 其煤气会在。
21、煤气压差作用下由分层采气口 4 采出， 经煤气通道 5 由 煤气出口 7 排出至相邻煤气不足的还原性气流隔离燃烧室 6。现有热回收捣固式炭化炉炭 化过程中， 若燃烧室内煤气供应不足极易引起煤料的烧损， 而该分层采气墙 1 则实现了煤 气调节过程， 使得各炉组煤气燃烧更加均匀， 解决了由于煤气供应不足带来的煤料烧损问 题， 保证了炭化型煤质量。 0026 所述一次空气进气通道 13 设置于拱顶中间， 其高度是 0.30.7m， 高于现有热回收 捣固式炭化炉一次进气通道高度。由于采用了加高的一次空气进气通道， 且炉顶高温热能 已被回收， 因而一次进气通道顶端温度较低， 这就降低了对控风器耐热性能的。
22、要求， 使得可 在其顶端设置低温控风器 14， 而低温条件下控风更易于操作， 提高了风量控制的可靠性。 0027 所述分层采气口 4 为倾斜向上构造， 以防止被煤料堵塞， 根据炭化室高度可设置 13 个， 且其高度低于炭化室高度。 0028 所述煤气出口 7 与空气 U 型返上喷嘴 8 出口侧平行或近平行， 二者均为倾斜向上 结构， 倾斜角度相近或相等。采出的煤气与空气同角度喷出， 利于形成撞击流和桥流燃烧 场。 0029 下面进一步对本发明所述的具体实施方式在做出说明。 0030 如附图 1 附图 4 所示， 本实施例中的一种大型捣固煤热回收炭化炉， 它包括由多 个炭化室 3 并联而成的炉体。
23、， 该炭化室 3 的宽度为 2.5 米， 高度为 1.5 米。炭化室 3 上部设 有还原性气流隔离燃烧室 6。还原性气流隔离燃烧室 6 上部为预热式炭化炉炉顶 12， 该预 热式炭化炉炉顶 12 是在保温拱层 11 与耐高温拱层 9 中间设置有空气换热通道拱层 10 构 成， 其中 ： 空气换热通道拱层 10 通过设置在燃烧室 6 上部两侧的若干个空气 U 型返上喷嘴 8 与还原性气流隔离燃烧室 6 相连、 通过一次空气进气通道 13 与大气连通， 空气 U 型返上 喷嘴 8 由耐火砖砌成 U 型 ； 一次空气由一次空气进气通道 13 进入空气换热通道拱层 10， 利 用炉顶高温辐射热能预热空。
24、气的同时回收高温热能， 提高了炭化炉热效率。预热后的一次 空气经空气 U 型返上喷嘴 8 喷入还原性气流隔离燃烧室 6， 并在燃烧室内与煤料炭化产生 的上升煤气充分燃烧， 形成撞击流和桥流燃烧场， 提高了煤气燃烧效率 ； 由于采用了 U 型返 上喷嘴 8， 一次空气沿拱层弧度斜向上喷出， 避免了空气纵向直吹顶层煤料而破坏煤气上升 流， 由CH4、 CO和H2等还原性气氛组成的上升煤气在顶层煤料与燃烧室6间形成了还原性气 流隔离层， 解决了空气直接与煤饼接触引起的煤料烧损问题。在炭化室 3 两侧设有分层采 气墙 1， 墙内设有交替排列的立火道 15 和分层采气通道 16， 其中 ： 立火道 15。
25、 顶端设置有二 次空气进气通道 18 以保证煤气充分燃烧， 每两对立火道中有一对立火道设有一个火道互 联通道 21， 还原性气流隔离燃烧室 6 产生的烟气经设在立火道 15 上端的倒焰口 17 进入立 火道 15， 向下运行至多联底火道 2， 燃烧废气经废气上升通道 19 由废气出口 20 排出 ； 分层 采气通道 16 是在分层采气墙 1 的中下部设置有分层采气口 4， 为倾斜向上构造以防止煤料 将其堵塞， 煤料炭化产生的部分煤气在压差作用下从分层采气口4采出， 经煤气通道5由煤 气出口 7 排出至相邻煤气不足的还原性气流隔离燃烧室 6， 煤气出口 7 与空气 U 型返上喷 嘴 8 出口侧平。
26、行或近平行， 喷出的煤气在燃烧室内与空气燃烧， 从而实现了煤气调节过程， 使得各炉组煤气燃烧更加均匀， 避免了煤料炭化后期由于煤气供应不足带来的煤料烧损问 题， 保证了炭化型煤质量。 说 明 书 CN 103468273 A 6 5/5 页 7 0031 所述一次空气进气通道 13， 其高度为 0.5 米， 设于拱顶中间， 顶端设有低温控风器 14， 由于加高了一次空气进气通道 13 的高度， 其顶端温度较低， 实现了采用低温控风器 12 控制一次空气进气量， 降低了对控风器耐热性能的要求， 提高了风量控制的可靠性。 0032 上述实施例中的分层采气口 4 根据炭化室高度可设置 13 个， 以。
27、炭化室高度 1.5 米为例， 每个分层采气通道设置2个采气口， 第一个采气口距炭化室底部高度为0.55米， 第 二个采气口距炭化室底部高度为 0.95 米。 0033 本发明实施上述实例的一种大型型煤炭化炉的生产操作方法如下 ： 首先是捣固装料。煤料按一定比例配合粉碎， 在捣固站进行捣固成型。本例捣固分三 次进行。 第一次捣固后煤饼高度为0.55米， 与第一个采气口4距炭化室底部高度一致， 捣固 完成后在煤饼上方加盖一层工业用纸 ； 在工业用纸上继续装入煤料， 进行第二次捣固， 捣固 后煤饼高度为 0.95 米， 与第二个采气口 4 距炭化室底部高度一致， 然后再在煤饼上方加盖 一层工业用纸 。
28、； 工业用纸上继续装入煤料， 完成第三次捣固， 捣固后煤饼高度为 1.5 米。也 就是说， 工业用纸的位置与采气口 4 高度平齐。 0034 其次是炭化。成型后的煤饼由装煤推焦车装入大型型煤炭化炉， 炭化初期煤气产 率较高， 若相邻炭化室进入炭化后期而煤气供应不足， 此时， 在煤气压差作用下， 煤气由分 层采气口 4 采出， 经煤气通道 5 和煤气出口 7 送至相邻气流隔离燃烧室 6， 从而实现了煤气 调节过程， 解决了由于煤气供应不足带来的煤料烧损问题。经过 4860hr 的炭化后， 形成炭 化型煤。 0035 最后是出料。成熟后的炭化型煤经水平接焦车在熄焦塔进行熄焦。 说 明 书 CN 103468273 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103468273 A 8 2/2 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103468273 A 9 。