一种富煤气焦炉加热系统及组合调节方法

技术领域

本发明涉及焦炉技术领域，尤其涉及一种富煤气焦炉加热系统及组合调节方法。

背景技术

国内独立焦化厂产能占焦炭总产能50％以上，钢铁联合企业有高炉煤气作为贫煤气热源，独立焦化厂没有高炉煤气作为贫煤气热源，只能采用净化后的焦炉煤气或者厂内其他富煤气作为热源。

采用焦炉煤气等富煤气作为热源，存在大量问题。首先，富煤气热值高，火焰短，导致高向加热均匀性差导，造成焦炉氮氧化物排放偏高，同时易出现局部焦炭过火，严重影响焦炭质量，甚至出现焦炭反应后强度大幅降低的情况；此外，焦炉调节部位均在中高温区，焦炉调节困难且安全性差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种富煤气焦炉加热系统及组合调节方法。本发明为高效清洁的采用富煤气加热便于调节的焦炉加热系统，能根据焦炉生产情况，随时改变焦炉燃烧系统状态，满足生产需求，调节方式简单安全。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种富煤气焦炉加热系统，包括富煤气管道、交换开闭器、小烟道、燃烧室与换热区；所述燃烧室设有多对立火道，每个立火道隔墙上设有一个以上的中部助燃气体出口，底部设有一个底部助燃气体出口与一个富煤气出口，富煤气出口与富煤气管道相连；底部助燃气体入口通至对应燃烧室各个立火道底部助燃气体出口，中部助燃气体入口通入对应燃烧室立火道中部助燃气体出口；换热区分为多个独立换热区，每个独立换热区至少对应一对立火道；小烟道水平布置，通往多个独立换热区，小烟道与交换开闭器相连，交换开闭器开启时，小烟道与助燃气体入口相连，交换开闭器关闭时，小烟道与废气系统管道相连。

所述富煤气管道包括富煤气主管、富煤气分管与富煤气支管；富煤气主管设有多个富煤气分管，富煤气分管设有多个富煤气支管，富煤气支管通过富煤气出口与燃烧室相连。

所述富煤气分管入口设富煤气分管调节装置，富煤气支管与富煤气出口相连处设富煤气支管调节装置。

所述富煤气支管调节装置和富煤气分管调节装置都采用可更换的固定孔径的孔板或喷嘴进行调节。

所述一对立火道包括一个上升立火道与一个下降立火道，气体燃烧火道为上升立火道，燃烧后的废气下降排出的火道为下降立火道，每经过一个周期，两个立火道相互转换。

所述交换开闭器与助燃气体入口处设助燃气体流量总调节装置，交换开闭器与废气系统管道连接处设置废气流量调节装置。助燃气体流量总调节装置与废气流量调节装置均采用蝶形阀。

所述立火道隔墙和立火道底部出口处设有粗调装置，小烟道与每个独立换热区连接处设有精调装置。

所述粗调装置采用滑动调节砖或更换增减不同厚度调节砖的方式进行流量调节。

所述精调装置采用滑动调节砖或更换增减不同厚度调节砖的方式进行流量调节，或采用调节板上不同气体流通界面的方式进行流量调节。

一种富煤气焦炉组合调节方法，具体包括如下步骤：

A、在粗调装置和精调装置都运行正常的情况下，当出现炉顶空间温度、焦炭高向温差异常或NOx排放异常生产异常情况时，在炉外通过调节助燃气体流量总调节装置和富煤气流量调节装置，控制燃烧室内总供热量和立火道底部与中部的助燃气体分布比例，实现每个燃烧室的正常燃烧供热；

B、在某个燃烧室某个立火道出现温度异常情况时，先通过精调装置对助燃气体在每个立火道内的分布调节均匀后，重复A调节步骤；

C、当通过精调装置仍不能把助燃气体在每个立火道内的分布调节均匀的情况下，先调节粗调装置后，进行B调节步骤；

D、当废气温度过高或过低时，调整废气流量调节装置，改变废气温度；

E、当NOx排放值过高时，调整废气流量调节装置，调节独立换热区的换热量，从而调节进入底部和中部助燃气体的温度，降低NOx排放值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明为高效清洁的采用富煤气加热便于调节的焦炉加热系统，能根据焦炉生产情况，随时改变焦炉燃烧系统状态，满足生产需求，调节方式简单安全。而且加热系统简单，降低氮氧化物排放，提高焦炭质量，降低炼焦耗热量，不额外增加投资。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明一对立火道结构示意图。

图中：1-交换开闭器，2-小烟道，3-独立换热区，4-燃烧室，5-富煤气主管，6-富煤气分管，7-富煤气支管，8-废气系统管道，9-上升立火道，10-下降立火道，11-中部助燃气体出口，12-底部助燃气体出口，13-富煤气出口，14-助燃气体入口，15-中部助燃气体入口调节装置，16-底部助燃气体入口调节装置，17-中部废气排出调节装置，18-底部废气排出调节装置，19-中部助燃气体粗调装置，20-底部助燃气体粗调装置，21-中部助燃气体精调装置，22-底部助燃气体精调装置，23-富煤气支管调节装置，24-富煤气分管调节装置。

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：

实施例：

如图1、图2所示，一种富煤气焦炉加热系统，包括富煤气管道、交换开闭器1、小烟道2、燃烧室4与换热区。

富煤气管道包括富煤气主管5、富煤气分管6与富煤气支管7，富煤气主管5设有多个富煤气分管6，富煤气分管6设有多个富煤气支管7，富煤气支管7与燃烧室4相连。

燃烧室4通过隔墙分为许多立火道，每两个立火道为一对，其中气体燃烧火道为上升立火道9，燃烧后的废气下降排出的火道为下降立火道10，每经过一个周期，两个火道相互交换；每个立火道隔墙上至少有一个中部助燃气体出口11，底部有一个底部助燃气体出口12和富煤气出口13。富煤气出口13与富煤气支管7相连。

换热区分为许多独立换热区3，每个独立换热区3至少对应一对立火道；小烟道2水平布置，通往多个独立换热区3；小烟道2与交换开闭器1相连，交换开闭器1存在打开和关闭状态，当交换开闭器1开启时，小烟道2与助燃气体入口相连，当交换开闭器1关闭时，小烟道2与废气系统管道8相连。

底部助燃气体入口14通至对应燃烧室各个立火道底部助燃气体出口12，中部助燃气体入口14通入对应燃烧室立火道中部助燃气体出口11。

交换开闭器1与助燃气体入口处设中部助燃气体入口调节装置15和底部助燃气体入口调节装置16，交换开闭器1与废气系统管道8连接处设置中部废气排出调节装置17和底部废气排出调节装置18。中部助燃气体入口调节装置15和底部助燃气体入口调节装置16均采用金属板调节入口断面进行调节，中部废气排出调节装置17和底部废气排出调节装置18均采用蝶形阀。

助燃气体在立火道隔墙和立火道底部出口处设有中部助燃气体粗调装置19和底部助燃气体粗调装置20，小烟道与每个独立换热区连接处设有中部助燃气体精调装置21和底部助燃气体精调装置22，每个富煤气支管7与砖煤气道相连处设富煤气支管调节装置23，每个富煤气分管6处设富煤气分管调节装置24。富煤气支管调节装置23和富煤气分管调节装置24都采用可更换的固定孔径的孔板或喷嘴进行调节。粗调装置采用滑动调节砖或更换增减不同厚度调节砖的方式进行流量调节。精调装置采用滑动调节砖或更换增减不同厚度调节砖的方式进行流量调节，或采用调节板上不同气体流通界面的方式进行流量调节。

在图1和图2状态下，上升立火道9对应的交换开闭器1在开启状态，底部助燃气体通过助燃气体入口14，经过底部助燃气体入口调节装置16后进入小烟道2，通过独立换热区3，将独立换热区储存的热量传给助燃气体后，进入上升立火道9底部。同理，中部助燃气体通过助燃气体入口14，经过中部助燃气体入口调节装置15后进入小烟道2，通过独立换热区3，将独立换热区储存的热量传给助燃气体后，进入上升立火道9中部。底部助燃气体精调装置22与中部助燃气体精调装置21和底部助燃气体粗调装置20与中部助燃气体粗调装置19，此处调节装置主要调节燃烧室立火道长向均匀性，避免某一对立火道出现助燃气体过多或过少引起的长向加热均匀性差的情况。

在图1和图2状态下，上升立火道9对应的富煤气分管调节装置24为开启状态，下降立火道10对应的富煤气分管调节装置24为关闭状态，富煤气通过富煤气主管5进入富煤气分管6后，通过富煤气支管7后经过富煤气出口13进入上升立火道9底部，其中富煤气通过富煤气分管调节装置24调节进入每个燃烧室4的富煤气量，通过富煤气支管调节装置23调节燃烧室立火道长向均匀性，避免某一对立火道出现富煤气过多或过少引起的长向加热均匀性差的情况。

在图1和图2状态下，在上升立火道9内，富煤气先与底部助燃气体燃烧，未燃烧尽的富煤气与中部助燃气体燃烧，可以直接通过冷端的底部助燃气体入口调节装置16和中部助燃气体入口调节装置15调节底部和中部助燃气体的气量，从而调节上升立火道9内高向加热均匀性。

在图1和图2状态下，在下降立火道10内，燃烧后产生的废气，分别通过中部助燃气体出口11和底部助燃气体出口12进入独立换热区3，将废气的热量传给独立换热区3后，最后经过中部废气排出调节装置17和底部废气排出调节装置18后进入废气系统管道8排出燃烧系统外部。

由于交换开闭器1交换后，上升立火道9与下降立火道10转换，所以对应的底部助燃气体精调装置22与中部助燃气体精调装置21和底部助燃气体粗调装置20与中部助燃气体粗调装置19交换后发生变化为固定设置。可以通过中部废气排出调节装置17和底部废气排出调节装置18的开口比例调节排出废气的比例，从而影响独立换热区3的换热量，从而影响废气排出的温度和上升立火道9对应独立换热区3的换热量。

中部助燃气体入口调节装置15和底部助燃气体入口调节装置16以及富煤气分管调节装置24为常温位置，调节最便利安全。

底部助燃气体精调装置22与中部助燃气体精调装置21处于300～400℃中温位置，调节比较困难。可采用滑动调节砖或更换增减不同厚度调节砖的方式进行流量调节，也可以采用调节板上不同气体流通界面的方式。

底部助燃气体粗调装置20与中部助燃气体粗调装置19处于1300℃以上的高温位置，调节最为困难，而且安全性差。可采用耐高温的耐火砖，作为滑动调节砖或更换增减不同厚度调节砖的方式进行流量调节。

一种富煤气焦炉加热系统的组合调节方法，具体包括如下步骤：

A、在助燃气体的粗调装置和精调装置都运行正常的情况下，当出现炉顶空间温度、焦炭高向温差异常或NOx排放异常等生产异常情况时，在炉外常温端通过调节中部助燃气体入口调节装置15和底部助燃气体入口调节装置16以及富煤气分管调节装置24，控制燃烧室内总供热量和立火道底部与中部的助燃气体分布比例，实现每个燃烧室的正常燃烧供热；

B、在某个燃烧室某个立火道出现温度异常情况时，通过中温端底部助燃气体精调装置22与中部助燃气体精调装置21对助燃气体在每个立火道内的分布调节，配合富煤气支管调节装置23对富煤气在每个立火道内的分布调节后，重复A调节步骤；

C、当通过精调装置仍不能把助燃气体在每个立火道内的分布调节均匀的情况下，需要先通过底部助燃气体粗调装置20与中部助燃气体粗调装置19调节后，进行B调节步骤；

D、当废气温度过低或过高时，可以适当调整中部废气排出调节装置17和底部废气排出调节装置18，可以适当改变废气温度；

E、当NOx排放值过高时，可以适当调整中部废气排出调节装置17和底部废气排出调节装置18，调节独立换热区3的换热量，从而调节进入底部和中部助燃气体的温度，降低NOx排放值。

本发明为高效清洁的采用富煤气加热便于调节的焦炉加热系统，能根据焦炉生产情况，随时改变焦炉燃烧系统状态，满足生产需求，调节方式简单安全。而且加热系统简单，降低氮氧化物排放，提高焦炭质量，降低炼焦耗热量，不额外增加投资。

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。