CN108913169B - 具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉及其工作方法，上内环墙和上外环墙组成环形预存室；冷却室的上部空间内设有水冷支撑架，水冷支撑架包括多个横梁，横梁内设预存气流通道和水冷夹套；下内筒、内环顶板及下内环墙下方的物料围成一个密闭空间，下内筒与各预存气流通道的一端连通，预存气流通道的另一端与环形风道相连通；冷却室的下部空间为物料堆积区；水冷夹套通过导流管连接上内筒，上内筒中设长轴液下泵和浮球液位计，长轴液下泵由浮球液位计控制，长轴液下泵的出水端连接外部除氧器。本发明能够克服常规干熄炉结构的缺点，减小布料偏析，降低单位料层阻力大的物料引起的预存室顶部高压，减小循环气体的阻力损失。

Description

具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉及其工作方法

技术领域

本发明涉及干熄炉技术领域，尤其涉及一种具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉及其工作方法。

背景技术

干熄炉是焦化生产的一项重要节能环保设施，能够将从焦炉中推出的炽热焦炭在进行冷却的同时回收焦炭携带的大量热能，也避免了湿法熄焦对环境造成的水、气污染，因此在焦化领域得到了广泛应用。焦炉生产具有周期性和间歇性，且焦炉***需要进行日常定期的检修(焦炉机械日最大检修时间达2h)，因此焦炭装入干熄炉进行冷却的时间和频次受着焦炉生产的影响和制约；另一方面，干熄炉内冷却室焦炭的供给是需要连续稳定的，以便保障热能回收利用***连续稳定运行。为了实现上述目标，通常在干熄炉的上部、冷却室的上方设置一个预存室，用于临时储备一定量的焦炭，适应焦炉日常定期检修的生产要求。

常规干熄炉的预存室一般为圆筒形(如图1所示)，物料从预存室顶部开口1-1周期地装入，在重力作用下自由落入预存室1-2，在预存室1-2的圆筒形空间内自然堆积形成顶部具有环形峰的物料层1-3，预存室1-2下部的物料呈圆柱形堆积并逐渐进入冷却室1-4。在预存室1-2下部，设有导出用于与炽热物料冷却的循环气体的环形风道1-5，环形风道1-5由内环墙1-6和外环墙1-7围成。内环墙1-6和外环墙1-7下部依靠冷却室1-4上部的牛腿1-8进行支撑，内环墙1-6下部与牛腿1-8之间设置斜道1-9，用于导出获得物料热能的循环气体。上述常规圆筒形预存室存在以下缺点：

1)由于预存室1-2直径较大，物料经料钟1-10布料后处于上下分层而内外两侧不受约束的斜抛曲线运动状态，特别是预存室1-2中物料料位较低时，物料下落高差较大，下落的巨大冲击加剧了布料的偏析，即粒度较大的物料更趋向于分布在料峰的两侧，而粒度较小的物料则分布在料峰中部。布料的偏析也导致冷却气流的偏析，造成物料冷却程度不均匀，其热能也不能有效地被回收，从而严重降低了干熄炉的冷却效率。当物料为性质差异较大的混合物时，上述工况更为不利。

2)当干熄炉的预存室1-2内有物料时，其内部为实心的“盲肠”结构，气流只能通过位于预存室1-2下口料层***的斜道口1-9导出，由于斜道口1-9的面积受限，导致气流速度较快。对于单位料层阻力较大的物料，这不仅增大了循环气体的输送能耗，还改变了料层内的压力分布状态，造成了预存室1-2顶部正压较大，装料时粉尘外逸，严重污染环境。

另外，常规干熄炉预存室采用的牛腿支撑结构也存在如下缺点：

1)牛腿1-8在斜道段由砖砌体逐层悬挑构成，由于其需要在温度频繁波动的工况下承受上部砌体的荷重、侧面物料的冲击磨损及冷却气流和物料粉尘的激烈冲刷，因此非常容易损坏，损坏的牛腿结构强度降低，影响内环墙1-6的结构稳定性。

2)逐层悬挑的结构也导致牛腿1-8的长度和高度受到限制，从而导致环形风道1-5和斜道口1-9循环气体的流通断面受到限制。

3)牛腿1-8的存在减小斜道口1-9流通面积的同时，增加了斜道口1-9循环气体的流速，增加了流过的循环气体阻力损失及预存室1-2顶部正压，还使得斜道口1-9更容易发生物料浮起现象，造成斜道口1-9严重堵塞，进一步增加循环***的运行能耗。

发明内容

本发明提供了一种具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉及其工作方法，能够克服常规干熄炉结构的缺点，减小布料偏析，降低单位料层阻力大的物料引起的预存室顶部高压，减小循环气体的阻力损失；同时可避免常规干熄炉设置牛腿时存在的诸多不利影响，减少物料浮起现象的发生。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉，包括炉壳、预存室及冷却室；所述预存室、冷却室一上一下设于炉壳内；所述预存室为环形预存室，下内环墙与上内环墙沿竖直方向对齐并相接，下外环墙与上外环墙沿竖直方向对齐并相接，共同组成环形预存室；；上内环墙形成上内筒，上内筒的顶部设防雨帽，上内筒的底部设内环顶板；环形预存室下方为冷却室；上外环墙、下外环墙、冷却室外墙及冷却室顶部的物料料面之间围成环形风道，环形风道的顶部设外环顶板；环形预存室下部设设水冷支撑架，水冷支撑架包括沿干熄炉径向设置的多个横梁，横梁穿过冷却室外墙后架设在炉壳上，横梁内设预存气流通道和水冷夹套；水冷支撑架的中部设有2圈同心环梁；环形风道一侧的冷却室外墙与上外环墙、下外环墙之间设隔墙，与隔墙相对的环形风道另一侧设导流墙及循环气体出口；下内环墙、内环顶板及冷却室内的物料共同形成下内筒，下内筒与各预存气流通道的一端连通，预存气流通道的另一端与环形风道相连通；水冷夹套通过导流管连接上内筒，上内筒中设长轴液下泵和浮球液位计，长轴液下泵由浮球液位计控制，长轴液下泵的出水端连接外部除氧器。

所述水冷支撑架由多根横梁及2圈同心环梁组成，横梁自同心环梁中穿过；横梁为双层箱形夹套结构，其内层中空部分作为预存气流通道，用于将下内筒中的循环气体导入环形风道；外层为水冷夹套；水冷夹套靠近炉壳的一端设除盐水入口与外部锅炉给水泵的除盐水出口相连，水冷夹套靠近下内筒的一端通过导流管连接上内筒。

所述横梁采用金属材料制成，其内、外表面均设有耐火材料衬层，并设循环气体流量调节装置。

所述同心环梁采用耐热金属材料制成，其顶部设中部十字梁，并与同心环梁的内环固定连接，内环顶板砌筑在中部十字梁下方。

所述的具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉的工作方法，包括：

1)炽热的物料由布料器从物料装入口装入到环形预存室内，呈环形峰状分布，并在重力作用下向下运动；由于环形预存室宽度有限，物料自然堆积所导致的径向偏析程度小；

2)物料在装入环形预存室及向下运动的过程中，受到水冷支撑架上多个均布横梁的阻挡，形成的相对运动相当于搅拌过程，进一步破坏了已产生的布料偏析状态，使布料趋向均匀；

3)物料从环形预存室底部流出后，在冷却室下部空间内自然堆积形成具有环形峰的料堆；从冷却室底部供入的循环气体与冷却室内的炽热物料充分换热后穿过物料层进入冷却室上部空间，一部分循环气体穿过中部的倾斜料面进入下内筒，再通过预存气流通道进入环形风道内，与另一部分穿过外侧倾斜料面直接进入环形风道的循环气体汇合；沿干熄炉周向均布的多个预存气流通道使得下内筒和环形风道内的气流均匀混合，更有利于输出气流温度的稳定，汇合后的循环气体通过环形风道一侧的循环气体出口排出；

4)各横梁的水冷夹套内通以锅炉给水泵后的除盐水，对水冷支撑架整体进行冷却，除盐水被加热后由长轴液下泵送至除氧器，既保证了水冷支撑架的强度又节省了除氧器的低压蒸气用量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用环形预存室，将物料沿周向均匀装入较窄的环形空间后布料的偏析程度大大减少，物料在装入环形预存室及下移的过程中，又受到下方水冷支撑架的阻挡，两者的相对运动类似于搅拌过程，可进一步破坏已经产生的布料偏析状态，使布料趋向均匀；

2)物料在环形预存室的约束下，在冷却室上部形成的内、外侧料面总面积增大，且内侧循环气体可通过预存气流通道快速导出至环形风道，更有利于循环气体的均匀导出，并降低循环气体的阻力及***的运行能耗；

3)采用环形预存室后，相当于在冷却室上部空间与预存室顶部物料入口之间设置了足够高度的料封，将气体循环***和物料装入口有效隔绝，消除了冷却室上部空间压力对物料装入装置的影响；

4)从料层内穿过的部分循环气体进入下内筒并经预存气流通道进入环形风道内，均布的预存气流通道使得下内筒和环形风道的气流均匀混合，更有利于输出气流温度的稳定；

5)环形预存室的主体通过水冷支撑架支撑并最终作用在炉壳上，显著降低了对下部冷却室砌体的载荷，取消了常规的牛腿结构，使干熄炉的结构更加稳定，维护检修成本显著降低，使用寿命可显著延长；

6)采用锅炉给水泵后的除盐水对水冷支撑架进行冷却，除盐水被加热后送至除氧器，既保证了水冷支撑架的强度又节省了除氧器的低压蒸气用量，从而在整体上提高了干熄炉的换热效率。

附图说明

图1是常规干熄炉的结构示意图。

图2是本发明所述具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉的主视图。

图3是图2中的A-A视图。

图4是图2中的B-B视图。

图中：1-1.预存室顶部开口 1-2.预存室 1-3.顶部具有环形峰的物料层 1-4.冷却室 1-5.环形风道 1-6.内环墙 1-7.外环墙 1-8.牛腿 1-9.斜道 1-10.料钟

1.上内环墙 2.上外环墙 3.环形预存室 4.下内筒 5.预存气流通道 6.环形风道7.隔墙 8.导流墙 9.水冷支撑架 10.外环顶板 11.内环顶板 12.下内环墙 13.下外环墙14.冷却室外墙 15.物料装入口 16.循环气体出口 17.循环气体流量调节装置 18.除盐水入口 19.水冷夹套 20.导流管 21.炉壳 22.防雨帽 23.横梁 24.同心环梁 25.中部十字梁 26.上内筒 27.长轴液下泵 28.浮球液位计 29.冷却室

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图2-4所示，本发明所述具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉，包括炉壳21、预存室及冷却室；所述预存室、冷却室一上一下设于炉壳21内；所述预存室为环形预存室3，下内环墙12与上内环墙1沿竖直方向对齐并相接，下外环墙13与上外环墙2沿竖直方向对齐并相接，共同组成环形预存室3；上内环墙1形成上内筒26，上内筒26的顶部设防雨帽22，上内筒26的底部设内环顶板11；环形预存室3下方为冷却室29；上外环墙2、下外环墙13、冷却室外墙14及冷却室29顶部的物料料面之间围成环形风道6，环形风道6的顶部设外环顶板10；环形预存室3下部设设水冷支撑架9，水冷支撑架9包括沿干熄炉径向设置的多个横梁23，横梁23穿过冷却室外墙14后架设在炉壳21上，横梁23内设预存气流通道5和水冷夹套19；水冷支撑架9的中部设有2圈同心环梁24；环形风道6一侧的冷却室外墙14与上外环墙2、下外环墙13之间设隔墙7，与隔墙7相对的环形风道6另一侧设导流墙8及循环气体出口16；下内环墙12、内环顶板11及冷却室29内的物料共同形成下内筒4，下内筒4与各预存气流通道5的一端连通，预存气流通道5的另一端与环形风道6相连通；水冷夹套19通过导流管20连接上内筒26，上内筒26中设长轴液下泵27和浮球液位计28，长轴液下泵27由浮球液位计28控制，长轴液下泵27的出水端连接外部除氧器。

所述水冷支撑架9由多根横梁23及2圈同心环梁24组成，横梁23自同心环梁24中穿过；横梁23为双层箱形夹套结构，其内层中空部分作为预存气流通道5，用于将下内筒4中的循环气体导入环形风道6；外层为水冷夹套19；水冷夹套19靠近炉壳21的一端设除盐水入口18与外部锅炉给水泵的除盐水出口相连，水冷夹套19靠近下内筒4的一端通过导流管20连接上内筒26。

所述横梁23采用金属材料制成，其内、外表面均设有耐火材料衬层，并设循环气体流量调节装置17。

所述同心环梁24采用耐热金属材料制成，其顶部设中部十字梁25，并与同心环梁24的内环固定连接，内环顶板10砌筑在中部十字梁25下方。

所述的具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉的工作方法，包括：

1)炽热的物料由布料器从物料装入口15装入到环形预存室3内，呈环形峰状分布，并在重力作用下向下运动；由于环形预存室3宽度有限，物料自然堆积所导致的径向偏析程度小；

2)物料在装入环形预存室3及向下运动的过程中，受到水冷支撑架9上多个均布横梁23的阻挡，形成的相对运动相当于搅拌过程，进一步破坏了已产生的布料偏析状态，使布料趋向均匀；

3)物料从环形预存室3底部流出后，在冷却室29下部空间内自然堆积形成具有环形峰的料堆；从冷却室29底部供入的循环气体与冷却室29内的炽热物料充分换热后穿过物料层进入冷却室29上部空间，一部分循环气体穿过中部的倾斜料面进入下内筒4，再通过预存气流通道5进入环形风道6内，与另一部分穿过外侧倾斜料面直接进入环形风道6的循环气体汇合；沿干熄炉周向均布的多个预存气流通道5使得下内筒4和环形风道6内的气流均匀混合，更有利于输出气流温度的稳定，汇合后的循环气体通过环形风道6一侧的循环气体出口16排出；

4)各横梁23的水冷夹套19内通以锅炉给水泵后的除盐水，对水冷支撑架9整体进行冷却，除盐水被加热后由长轴液下泵27送至除氧器，既保证了水冷支撑架9的强度又节省了除氧器的低压蒸气用量。

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。

Claims (5)

1.具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉，包括炉壳、预存室及冷却室；所述预存室、冷却室一上一下设于炉壳内；其特征在于，所述预存室为环形预存室，下内环墙与上内环墙沿竖直方向对齐并相接，下外环墙与上外环墙沿竖直方向对齐并相接，共同组成环形预存室；上内环墙形成上内筒，上内筒的顶部设防雨帽，上内筒的底部设内环顶板；环形预存室下方为冷却室；上外环墙、下外环墙、冷却室外墙及冷却室顶部的物料料面之间围成环形风道，环形风道的顶部设外环顶板；环形预存室下部设设水冷支撑架，水冷支撑架包括沿干熄炉径向设置的多个横梁，横梁穿过冷却室外墙后架设在炉壳上，横梁内设预存气流通道和水冷夹套；水冷支撑架的中部设有2圈同心环梁；环形风道一侧的冷却室外墙与上外环墙、下外环墙之间设隔墙，与隔墙相对的环形风道另一侧设导流墙及循环气体出口；下内环墙、内环顶板及冷却室内的物料共同形成下内筒，下内筒与各预存气流通道的一端连通，预存气流通道的另一端与环形风道相连通；水冷夹套通过导流管连接上内筒，上内筒中设长轴液下泵和浮球液位计，长轴液下泵由浮球液位计控制，长轴液下泵的出水端连接外部除氧器。

2.根据权利要求1所述的具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉，其特征在于，所述水冷支撑架由多根横梁及2圈同心环梁组成，横梁自同心环梁中穿过；横梁为双层箱形夹套结构，其内层中空部分作为预存气流通道，用于将下内筒中的循环气体导入环形风道；外层为水冷夹套；水冷夹套靠近炉壳的一端设除盐水入口与外部锅炉给水泵的除盐水出口相连，水冷夹套靠近下内筒的一端通过导流管连接上内筒。

3.根据权利要求1或2所述的具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉，其特征在于，所述横梁采用金属材料制成，其内、外表面均设有耐火材料衬层，并设循环气体流量调节装置。

4.根据权利要求1所述的具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉，其特征在于，所述同心环梁采用耐热金属材料制成，其顶部设中部十字梁，并与同心环梁的内环固定连接，内环顶板砌筑在中部十字梁下方。

5.如权利要求1所述的具有水冷支撑架及环形预存室的干熄炉的工作方法，其特征在于，包括：

1）炽热的物料由布料器从物料装入口装入到环形预存室内，呈环形峰状分布，并在重力作用下向下运动；由于环形预存室宽度有限，物料自然堆积所导致的径向偏析程度小；

2）物料在装入环形预存室及向下运动的过程中，受到水冷支撑架上多个均布横梁的阻挡，形成的相对运动相当于搅拌过程，进一步破坏了已产生的布料偏析状态，使布料趋向均匀；

3）物料从环形预存室底部流出后，在冷却室下部空间内自然堆积形成具有环形峰的料堆；从冷却室底部供入的循环气体与冷却室内的炽热物料充分换热后穿过物料层进入冷却室上部空间，一部分循环气体穿过中部的倾斜料面进入下内筒，再通过预存气流通道进入环形风道内，与另一部分穿过外侧倾斜料面直接进入环形风道的循环气体汇合；沿干熄炉周向均布的多个预存气流通道使得下内筒和环形风道内的气流均匀混合，更有利于输出气流温度的稳定，汇合后的循环气体通过环形风道一侧的循环气体出口排出；

4）各横梁的水冷夹套内通以锅炉给水泵后的除盐水，对水冷支撑架整体进行冷却，除盐水被加热后由长轴液下泵送至除氧器，既保证了水冷支撑架的强度又节省了除氧器的低压蒸气用量。