一种分段加热分段废气循环的焦炉立火道结构的制作方法

1.本发明涉及焦炉技术领域，尤其涉及一种分段加热分段废气循环的焦炉立火道结构。


背景技术：

2.焦炉技术发展到室式结构已有近百年时间，立式焦炉的蓄热室、斜道、燃烧室及炉顶 结构已趋于稳定，焦炉技术的发展需要大的技术革新。
3.近年来，随着国家环保政策趋向严格及公众环保意识的增强，各个国家对焦炉炼焦过 程烟气中氮氧化物、硫化物等排放量的控制越来越严格，最新的国家标准要求，焦炉生产 过程中氮氧化物的排放量不超过500mg/m3，而一类地区的排放标准则更为严格。为此，焦 化设计及生产企业采取了各种方式来降低烟气中氮氧化物、硫化物等的排放量。
4.目前，氮氧化物排放量的控制方式主要分为源头控制和后处理两种方式，源头控制是 根据氮氧化物的生成机理，在焦炉内通过控制燃烧温度、燃烧剧烈程度等方式减少氮氧化 物的生成，后处理是采用各种脱硫脱硝方式在烟囱附近对生成的废气进行处理。
5.对于源头控制方式，主要采用分段加热与废气循环组合的方式控制氮氧化物的生成。 在早期的炭化室高度6m以下的焦炉设计中，氮氧化物的排放并没有具体要求，主要采用 废气循环方式改善炉体高向加热的均匀性，这是因为废气循环可将双联立火道内下降气流 立火道中的废气经废气循环孔引入上升气流立火道，从而稀释上升气流立火道内的燃烧气 体浓度，起到拉长火焰高度的作用，进而改善焦炉高向加热的均匀性。随着焦炉大型化的 发展及对氮氧化物排放要求越来越严格，只采用废气循环的方式已不能满足大型焦炉高向 加热均匀及源头减排氮氧化物的要求。因此，大型化焦炉目前主要采用分段加热与废气循 环组合的方式控制氮氧化物的生成，分段加热的方式将上升立火道内的一个大火炬分为两 个、三个或更多个小火炬，可明显降低立火道内燃烧的剧烈程度，进而可明显降低氮氧化 物的生成，从而显著改善焦炉高向加热的均匀性。
6.公开号为cn205223091u的中国实用新型专利公开了“一种降低焦炉氮氧化物生成的 立火道底部结构”，公开号为cn205223094u的中国实用新型专利公开了“一种有效降低焦 炉氮氧化物生成的立火道底部结构”，通过改变立火道底部可燃气体和助燃气体的通道结 构或入口结构，使可燃气体和助燃气体在立火道底部先与循环废气掺混后再燃烧，以削弱 燃烧强度，降低燃烧温度。公开号为cn209778735u的中国实用新型专利公开了“一种焦 炉燃烧室废气循环孔结构”，通过改变废气循环孔的断面形状、调整循环废气流通路径， 以求最大化废气循环量，进而增强掺混程度削弱燃烧强度。公开号为cn 205223090u的中 国实用新型专利公开了“一种焦炉废气循环结构”，通过外部管道将废气回配回炉内，进 而增加废气循环量。上述公开技术对于改善立火道的高向加热均匀性、降低氮氧化物的生 成都有一定的作用，而且上述公开技术通过单独使用或组合使用已在实际应用中取得了一 定的有益效果，但实践表明，上述技术的效果都有一定的瓶颈，达到一定程度后很难继续 提升减排氮氧化物的效果。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种分段加热分段废气循环的焦炉立火道结构，通过设置多段废气循环 孔增加了废气循环量，其结构简单、易于实施，能够增加可燃气体和助燃气体与循环废气 的掺混程度，减弱燃烧强度，从而有效提高焦炉高向加热的均匀性并降低氮氧化物的生成 量。
8.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
9.一种分段加热分段废气循环的焦炉立火道结构，焦炉立火道为双联立火道，组成双联 立火道的2个立火道顶部通过跨越孔连通连通，2个立火道之间另外通过废气循环孔连通； 双联立火道两侧的外隔墙上和/或2个立火道之间的中部隔墙上分别沿高向设置多段气体 出口；所述中部隔墙上沿高向设有多段废气循环孔，其中最下方的是底部废气循环孔。
10.所述气体出口包括多段煤气出口和/或多段空气出口。
11.所述多段废气循环孔与多段气体出口一一对应设置或分别设置。
12.所述底部废气循环孔在立火道隔道底部对称设置，其余各段废气循环孔对称或不对称 设置。
13.除底部废气循环孔外，其余各段废气循环孔设于对应气体出口的上方、下方、一侧或 两侧。
14.所述废气循环孔为矩形孔、圆孔、椭圆孔或除矩形孔外的多边形孔。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.1)在分段加热的基础上，将废气循环孔也分段设置，可使每段燃烧气体均实现废气 循环，燃烧气体先与循环废气掺混，再燃烧，降低了可燃气体和氧气浓度，削弱了燃烧强 度，降低了最高燃烧温度；
17.2)实验验证结果表明，采用多段废气循环后拉长了每段燃烧气体的火焰长度，使立 火道内的燃烧更为均匀，改善了立火道高向加热的均匀性；
18.3)降低了立火道内燃烧过程中氮氧化物的生成量，进而减少焦炉氮氧化物排放，减 小对环境的污染；
19.4)分段废气循环孔只需设置在分段气体喷射力的范围内即可达到效果，其结构简单、 设置灵活，易于实现。
附图说明
20.图1是采用分段加热的焦炉立火道结构示意图。
21.图2是图1中的a
‑
a视图。
22.图3是本发明所述一种分段加热分段废气循环的焦炉立火道结构示意图一。
23.图4是图3中的b
‑
b视图。
24.图5是本发明所述一种分段加热分段废气循环的焦炉立火道结构示意图二。
25.图6是图5中的c
‑
c视图。
26.图中：1.外隔墙 2.中部隔墙 3.斜道出口 4.底部废气循环孔 5.二段气体出口 6.三段气体出口 7.跨越孔 8.二段废气循环孔 9.三段废气循环孔
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
28.如图3、图4所示，本发明所述一种分段加热分段废气循环的焦炉立火道结构，焦炉 立火道为双联立火道，组成双联立火道的2个立火道顶部通过跨越孔7连通；双联立火道 两侧的外隔墙1上和/或2个立火道之间的中部隔墙2上分别沿高向设置多段气体出口； 所述中部隔墙2上沿高向设有多段废气循环孔，其中最下方的是底部废气循环孔4。
29.所述多段气体出口包括多段煤气出口和/或多段空气出口。
30.所述多段废气循环孔与多段气体出口一一对应设置。
31.所述底部废气循环孔4在立火道底部对称设置，其余各段废气循环孔对称或不对称设 置。
32.除底部废气循环孔4外，其余各段废气循环孔设于对应段气体出口的上方、下方、一 侧或两侧。
33.所述各段废气循环孔为矩形孔、圆孔、椭圆孔或除矩形孔外的多边形孔。
34.分段燃烧的焦炉燃烧室立火道结构采用双联立火道结构，由耐火材料砌筑或浇筑而 成，两侧为相邻2组双联立火道之间间隔的外隔墙1，中部为组成双联立火道的2个立火 道之间间隔的中部隔墙2；燃烧室的底部设斜道出口3及底部废气循环孔4；外隔墙1和 中部隔墙2上分别设多段气体出口，双联立火道的顶部设跨越孔7。
35.典型的分段加热立火道结构方式如图1、图2所示，外隔墙1和中部隔墙2内分别设 有底部、中部及上部三个分段燃烧点，而废气循环孔位于立火道底部。燃烧气体从燃烧室 底部的斜道出口3、二段气体出口5及三段气体出口6喷射而出，一个双联立火道内只设 2个底部废气循环孔4。
36.本发明在现有分段加热立火道的基础上将废气循环孔分段设置，各段废气循环孔在对 应段气体喷射而出的喷射力作用下实现废气循环，从而增加各段可燃气体和助燃气体与循 环废气的掺混程度，有效提高了焦炉高向加热的均匀性，降低了氮氧化物的生成量。
37.本发明所述一种分段加热分段废气循环的立火道结构，既适用于顶装焦炉和捣固焦 炉，也适用于具有相同结构的其它加热炉。
38.本发明所述一种分段加热分段废气循环的立火道结构，包括煤气与空气同时分段的结 构形式，也包括只有空气分段或只有煤气分段的结构形式。
39.本发明所述一种分段加热分段废气循环的立火道结构，气体出口的分段数量≥2，但 不限定分段数量的上限。
40.本发明所述一种分段加热分段废气循环的立火道结构，废气循环孔的分段数量≥2， 但不限定分段数量的上限，并且分段废气循环孔与分段气体出口可以一一对应，也可以不 对应。
41.本发明所述分段废气循环孔的设置位置，可以位于对应气体出口的上方、下方、左侧、 右侧，只要在分段气体喷射的喷射力作用范围内即可。
42.以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的 操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说 明均为常规方法。
43.【实施例1】
44.如图3、图4所示，本实施例中，自各段气体出口喷射出的气体包括煤气及空气(助 燃气体)，气体分三段进入双联立火道，即从燃烧室底部的斜道出口3、二段气体出口5 及三段气体出口6喷射而出。
45.本实施例中，废气循环孔设三段，底部废气循环孔4对应设置于斜道出口3的两侧， 二段废气循环孔8对应设置在二段气体出口5的两侧，位于二段气体喷射力的范围内；三 段废气循环孔9对应设置在三段气体出口6的两侧，位于三段气体喷射力的范围内。
46.每段气体在燃烧前均与对应段的循环废气充分混合，明显减弱了燃烧强度，有效提高 了焦炉高向加热的均匀性并降低了氮氧化物的生成量。
47.【实施例2】
48.如图5、图6所示，本实施例中，空气分三段进入双联立火道，即空气从燃烧室底部 的斜道出口3、二段气体出口5及三段气体出口6喷射而出。煤气不分段，而是由煤气管 砖供入。
49.本实施例中，废气循环孔设三段，底部废气循环孔4对应设置于斜道出口3的两侧， 二段废气循环孔8对应设置在二段气体出口5的一侧，位于二段空气喷射力的范围内；三 段废气循环孔9对应设置在三段气体出口6的另一侧，位于三段空气喷射力的范围内。
50.每段气体在燃烧前均与对应段的循环废气充分混合，明显减弱了燃烧强度，有效提高 了焦炉高向加热的均匀性并降低了氮氧化物的生成量。
51.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发 明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。