CN106679458A - 一种换热室及焦炉 - Google Patents

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徐列
姚梈
赵楠楠
姜士敏
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Abstract

本发明提供一种换热室及焦炉，属于焦化技术领域，其可解决现有的焦炉废气余热利用工艺复杂，氮氧化物排放超标的问题。本发明的换热室包括室体和换热管，换热管设置于室体内；室体上设有废气入口和废气出口；换热管两端分别为空气入口和空气出口。本发明可用于焦炉的废气余热利用，简化了废气余热利用工艺及焦炉***。同时，能降低焦炉燃烧室内空气与煤气的燃烧温度，有效减少氮氧化物的排放。

Description

一种换热室及焦炉
技术领域
本发明属于焦化技术领域，具体涉及一种换热室及焦炉。
背景技术
在炼焦工业中，使用焦炉炼焦时，通常利用煤气和空气燃烧产生的热量加热炭化室实现煤料的炭化，而煤气和空气燃烧产生的废气则可以用于预热待燃烧的空气。
传统的焦炉采用蓄热室实现空气的预热，例如，单热式焦炉中，空气经过蓄热室预热，再经过斜道到达立火道底部(燃烧室内)，焦炉煤气经过煤气管砖送到立火道底部，在立火道底部煤气与空气混合燃烧。蓄热室位于燃烧室的下方，当燃烧室排出的废气经过蓄热室时，废气与格子砖之间进行热交换，使废气降温排出；换向后，外界冷空气进入蓄热室，吸收格子砖蓄积的热量后进入燃烧室燃烧。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：传统焦炉采用蓄热室对废气的热量进行利用，需要蓄热格子砖以及气体换向等，使焦炉结构复杂，且经过蓄热室预热后的空气温度较高，故其在与煤气燃烧时生成的氮氧化物超标。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种能够简化废气余热利用工艺、减少氮氧化物排放的换热室及焦炉。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种换热室。所述换热室包括室体和换热管，所述换热管设置于所述室体内；
所述室体上设有废气入口和废气出口；
所述换热管两端分别为空气入口和空气出口。
优选的是，所述换热室包括多个所述换热管。
进一步优选的是，所述换热管包括竖直部和弯曲部。
进一步优选的是，所述换热管包括多个相互平行的竖直部，相邻竖直部间通过弯曲部连接。
进一步优选的是，所述竖直部具体为耐高温陶瓷管。
进一步优选的是，所述弯曲部由耐火砖构成。
解决本发明技术问题所采用的另一种技术方案是一种焦炉，包括：上述任意一项中所述的换热室。
优选的是，所述焦炉还包括：干燥预热室，与所述废气出口连通。
优选的是，所述换热室设置于所述焦炉的燃烧室与炉顶之间，所述废气入口设于所述室体底部，与燃烧室的立火道连通，所述空气出口与燃烧室的立火道隔墙内的空隙连通，所述空隙与所述立火道连通。
进一步优选的是，所述炉顶上设有开口，与所述换热管的空气入口相连；所述开口外设有用于向其内鼓入空气的鼓风装置。
利用本发明的换热室将焦炉废气与待燃烧的空气进行热量交换时，空气可自空气入口进入换热管，在换热管内与换热管外的废气进行热量交换(即空气被预热)，之后经由空气出口到达焦炉的燃烧室，与煤气混合进行燃烧产生废气；废气可从室体的废气入口进入并室体，在室体中与换热管内的空气进行热量交换后从废气出口排出。
故本发明的换热室可用于焦炉的废气余热利用，通过换热管将废气热量转换给空气，与传统焦炉相比，无需蓄热格子砖，减少了换向装置，简化了废气余热利用工艺及焦炉***。同时，本发明提供的换热室能够实现所预热的空气温度低于传统焦炉所预热的空气温度，从而能降低焦炉燃烧室内空气与煤气的燃烧温度，有效减少氮氧化物的排放。
附图说明
图1为本发明的实施例的换热室的结构示意图；
图2为本发明的实施例的焦炉的结构示意图；
其中，附图标记为：1、室体；11、废气入口；12、废气出口；2、换热管；21、空气入口；22、空气出口；23、竖直部；24、弯曲部；3、干燥预热室；4、炉顶；51、立火道；52、立火道隔墙。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图1和2所示，本实施例提供一种焦炉用换热室，该换热室包括室体1和换热管2。其中，换热管2设置于室体1内；室体1上设有废气入口11和废气出口12；换热管2两端分别为空气入口21和空气出口22。
具体的，如图1所示，换热室包括室体1和换热管2，其中室体1是指换热管2的主体腔室，其上开有废气入口11和废气出口12；换热管2则设置在室体1内，其两端分别为空气入口21和空气出口22。其中，空气入口21和空气出口22位于室体1壁上或者是位于室体1外)。而室体1与换热管2(具体为换热管2外侧)之间有空隙，故该空隙与废气入口11和废气出口12相连通，也就是说，换热室在使用时废气可以从废气入口11进入该空隙，并通过废气出口12排出。
其中，空气入口21、空气出口22、废气入口11和废气出口12可连接其它结构，且空气开口21外也可设有鼓风机等设备。
可以理解的是，空气入口21、空气出口22、废气入口11和废气出口12的数量可以为一个或者多个。
利用本实施例提供的换热室将焦炉废气与待燃烧的空气进行热量交换时，空气可自空气入口21进入换热管2，在换热管2内与换热管2外的废气进行热量交换(即空气被预热)，之后经由空气出口22到达焦炉的燃烧室，与煤气混合进行燃烧产生废气。废气可从室体1的废气入口11进入室体1，在室体1中与换热管2内的空气进行热量交换后从废气出口12排出。
故本实施例的换热室可用于焦炉的废气余热利用，通过换热管2将废气热量转换给空气，与传统焦炉相比，无需蓄热格子砖，减少了换向装置，简化了废气余热利用工艺及焦炉***。同时，本实施例提供的换热室能够实现所预热的空气温度低于传统焦炉所预热的空气温度，从而能降低焦炉燃烧室内空气与煤气的燃烧温度，有效减少氮氧化物的排放。
优选的，换热室包括多个换热管2。
优选的，室体1内设置多个换热管2，相应的，有多个空气入口21和空气出口22与换热管2对应连接。如图2所示，该换热室是用于焦炉的，而焦炉的燃烧室有多个立火道51，每个立火道51中均需通入空气，故设置多个换热管2与多个立火道51分别对应，当然，一个立火道51可对应多个换热管2。
在换热室的室体1内设置多个换热管2，还可以使废气与换热管2的接触面积增大，从而增大废气与空气的换热面积，提高废气的热量利用率的同时使空气预热更均匀。
优选的，换热管2包括竖直部23和弯曲部24。
其中，竖直部23和弯曲部24为相对换热管2内部的形状而言的。竖直部23指该部分换热管2内部(用于与空气接触部分)为直筒状，其外部形状无具体限制。类似的，弯曲部24指该部分换热管2用于使空气在其内的流通方向发生改变，其形状无具体限制。
本实施例中，通过竖直部23和弯曲部24的不同组合连接，可以控制换热管2在室体1内的长度，也就是空气能够与废气进行热量交换的面积，从而控制空气的最终预热温度。例如，若室体1内换热管2的弯曲部24数量极少，那么换热管2的长度较短，空气经由换热管2的时间也就会比较短，从而与废气的热量交换不够充分，最终预热后的温度也就相对较低。
优选的，换热管2包括多个相互平行的竖直部23，相邻竖直部23间通过弯曲部24连接。
具体的，如图1所示，多个竖直部23相互平行设置，通过弯曲部24将相邻竖直部23连接，使换热管2可以层叠设置于室体1内，例如换热管2可呈“弓”字型设置。当然，竖直部23在室体1内的设置方向无具体限制，可以为水平方向或者是其它方向放置。
优选的，竖直部23具体为耐高温陶瓷管。
耐高温陶瓷管可在高温(高于废气温度)下不发生形变，且导热效果较好，便于废气与空气进行热量交换。
其中，竖直部23可以为单根耐高温陶瓷管，也可以是由多根耐高温陶瓷管拼接而成，在此不做具体限定。
优选的，弯曲部24由耐火砖构成。
用耐火砖制作弯曲部24的原因有二：其一、耐火砖由耐高温(高于废气温度)材料制成；其二、针对不同弯曲部24，可用不同方式堆砌耐火砖形成。
实施例2：
如图1和2所示，本实施例提供一种焦炉，包括实施例1提供的换热室。
本实施例的焦炉通过换热室对废气的余热进行利用，关于换热室结构的详细描述见实施例1，在此不再赘述。
与传统焦炉的不同的是，传统焦炉通过蓄热室对焦炉废气进行余热利用，而本实施例的焦炉则是通过设置换热室对废气的余热进行利用，且在进行废气预热利用时，无需蓄热格子砖，减少了换向装置，简化了废气余热利用工艺及焦炉***。同时，本实施例的焦炉所预热的空气温度低于传统焦炉所预热的空气温度，进一步的，燃烧室内空气与煤气的燃烧温度降低，能够有效减少氮氧化物的排放。
优选的，焦炉还包括干燥预热室3，其与废气出口12连通。
具体的，如图2所示，干燥预热室3用于利用废气余热对煤料进行干燥、预热。其中，废气为与空气进行热量交换(换热)以后的废气，煤料为焦炉中待炭化的煤。干燥预热室3与废气出口12连通，换热后的废气可由废气出口12进入干燥预热室3而被进一步利用。
当然，干燥预热室3优选设于炉顶4上，便于废气进入其中。
优选的，换热室设置于焦炉的燃烧室与炉顶4之间，废气入口11设于室体1底部，与燃烧室的立火道51连通，空气出口22与燃烧室的立火道隔墙52内的空隙连通，空隙与立火道51连通。
其中，如图2所示，燃烧室内由立火道隔墙52分成多个立火道51，立火道隔墙52的中部与底部分别设有开口，且其墙体内有间隙，该间隙通过开口与立火道51连通。
立火道51内燃烧产生的热的废气自然上升，若将换热室设置于燃烧室的上方，废气入口11设置于室体1底部并与燃烧室的立火道51连通，则可使废气更容易进入室体1；而空气出口22与燃烧室的立火道隔墙52内的空隙连通，从而可使被预热的空气自上向下经由立火道隔墙52上的开口分别进入立火道51，与煤气混合进行燃烧。
优选的，炉顶4上设有开口，与换热管2的空气入口21相连；开口外设有用于向其内鼓入空气的鼓风装置。
炉顶4上设有与换热管2的空气入口21相连的开口，以使空气可以进入换热管2。进一步的，用鼓风装置(图中未标出)确保足量的空气能够进入换热管2进行预热，最终进入立火道51与煤气混合燃烧。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种焦炉用换热室，其特征在于，
所述换热室包括室体和换热管，所述换热管设置于所述室体内；
所述室体上设有废气入口和废气出口；
所述换热管两端分别为空气入口和空气出口。
2.根据权利要求1所述的换热室，其特征在于，
所述换热室包括多个所述换热管。
3.根据权利要求1或2所述的换热室，其特征在于，
所述换热管包括竖直部和弯曲部。
4.根据权利要求3所述的换热室，其特征在于，
所述换热管包括多个相互平行的竖直部，相邻竖直部间通过弯曲部连接。
5.根据权利要求3所述的换热室，其特征在于，
所述竖直部具体为耐高温陶瓷管。
6.根据权利要求3所述的换热室，其特征在于，
所述弯曲部由耐火砖构成。
7.一种焦炉，其特征在于，包括：
权利要求1至6中任意一项所述的换热室。
8.根据权利要求7所述的焦炉，其特征在于，还包括：
干燥预热室，与所述废气出口连通。
9.根据权利要求7所述的焦炉，其特征在于，
所述换热室设置于所述焦炉的燃烧室与炉顶之间，所述废气入口设于所述室体底部，与燃烧室的立火道连通，所述空气出口与燃烧室的立火道隔墙内的空隙连通，所述空隙与所述立火道连通。
10.根据权利要求9所述的焦炉，其特征在于，
所述炉顶上设有开口，与所述换热管的空气入口相连；所述开口外设有用于向其内鼓入空气的鼓风装置。
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