一種焦爐燃燒室‑炭化室牆結構的製作方法
2023-08-03 11:11:56 4
本實用新型涉及煉焦技術領域，尤其涉及一種焦爐燃燒室-炭化室牆結構。
背景技術：
如圖1所示，現代焦爐爐體1最上部是爐頂，爐頂之下為相間配置的燃燒室3和炭化室2，焦爐爐體1下部有蓄熱室6和連接蓄熱室6和燃燒室3的斜道區5，每個蓄熱室6下部的小煙道7通過交換開閉器與煙道連接，煙道末端通向煙囪。燃燒室3在炭化室2的兩側，由許多立火道8構成，煤氣在立火道8內燃燒，通過立火道8與炭化室2之間的炭化室牆4將熱量傳遞給炭化室2，炭化室2中的煉焦煤經過高溫乾餾轉化為焦炭，因而燃燒室立火道8的溫度及炭化室牆4的傳熱效率將直接影響焦炭的產量和質量。
為了提高生產效率，國內外焦爐趨向於大型化，炭化室高度、長度和寬度都越來越大，對焦爐的結構強度和嚴密性的要求也越來越高。砌築常規炭化室牆10的矽磚所用的磚型有：丁字磚、酒瓶磚和寶磚磚，中國焦爐的炭化室牆10以前多採用丁字磚，20世紀80年代以後多採用寶塔磚，即炭化室牆10以形、形或形與立火道隔牆9形成凹凸咬合結構；其朝向燃燒室立火道8一側的內表面為平面(如申請號為200520145110.3的中國專利，公開的「一種焦爐燃燒室-炭化室單元」)。
炭化室牆的厚度一般為90-100mm，國內焦爐炭化室牆的厚度多為95-105mm。由於常規炭化室牆10的傳熱面為等厚面，如果要提高燃燒室-炭化室的傳熱效率，只能減薄炭化室牆10的整體厚度，但這樣做卻降低了焦爐爐體1的結構強度和燃燒室-炭化室的氣密性。
技術實現要素：
本實用新型提供了一種焦爐燃燒室-炭化室牆結構，在保證焦爐爐體的結構強度和燃燒室-炭化室氣密性的同時可以顯著提高燃燒室-炭化室間的傳熱效率，減少結焦時間、提高焦炭產量、提高焦爐生產效率，更有利於焦爐的大型化發展。
為了達到上述目的，本實用新型採用以下技術方案實現：
一種焦爐燃燒室-炭化室牆結構，所述燃燒室-炭化室由燃燒室和炭化室相間排列組成，燃燒室由多個立火道並列組成；各立火道之間設立火道隔牆，炭化室與立火道之間設炭化室牆，炭化室內的立火道隔牆與炭化室牆連接處設凹凸咬合結構；所述炭化室牆朝向立火道一側的內表面為凹形結構，凹形內表面的厚度為炭化室牆厚度-10～15mm。
所述立火道隔牆由間隔設置的「工」字形隔牆和「中」字形隔牆組成，炭化室牆的一端設凹形結構與「工」字形隔牆形成凹凸咬合結構，另一端設或不設凹形結構，並嵌入「中」字形隔牆內形成凹凸咬合結構。
所述炭化室牆自下向上由多塊牆磚組成，每塊牆磚的上、下表面設有溝舌。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：
炭化室牆的內表面設為凹形結構，兩端與立火道隔牆結構的部分結構不變，能夠保證焦爐爐體的結構強度和氣密性；同時炭化室牆的傳熱面厚度減薄，有利於增加焦爐燃燒室傳至炭化室的平均熱流量，提高燃燒室-炭化室的傳熱效率；可減少結焦時間、提高焦炭產量、提高焦爐生產效率，實現焦爐的大型化發展。
附圖說明
圖1是常規焦爐燃燒室-炭化室單元的縱剖視圖。
圖2是常規立火道單元結構圖。
圖3是本實用新型所述立火道單元的結構示意圖。
圖4是採用常規炭化室牆的焦爐燃燒室傳至炭化室的熱流量分析雲圖；
圖5是採用本實用新型所述炭化室牆的焦爐燃燒室傳至炭化室的熱流量分析雲圖；
圖中：1.焦爐爐體 2.炭化室 3.燃燒室 4.炭化室牆 5.斜道區 6.蓄熱室 7.小煙道 8.立火道 9.立火道隔牆 10.常規炭化室牆 11.本實用新型所述炭化室牆A1/A2.靠近立火道一側的炭化室側牆 B1/B2.靠近炭化室一側的炭化室側牆
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明：
如圖3所示，本實用新型所述一種焦爐燃燒室-炭化室牆結構，所述燃燒室-炭化室由燃燒室和炭化室相間排列組成，燃燒室由多個立火道8並列組成；各立火道8之間設立火道隔牆9，炭化室與立火道之間設炭化室牆4，炭化室內的立火道隔牆9與炭化室牆11連接處設凹凸咬合結構；所述炭化室牆11朝向立火道8一側的內表面為凹形結構，凹形內表面的厚度為炭化室牆11厚度-10～15mm。
所述立火道隔牆9由間隔設置的「工」字形隔牆和「中」字形隔牆組成，炭化室牆11的一端設凹形結構與「工」字形隔牆形成凹凸咬合結構，另一端設或不設凹形結構，並嵌入「中」字形隔牆內形成凹凸咬合結構。
所述炭化室牆11自下向上由多塊牆磚組成，每塊牆磚的上、下表面設有溝舌。
以下實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護範圍不限於下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。
【實施例】
以7m焦爐為例。
如圖2所示，常規炭化室牆10朝向立火道一側的內表面為平面，通過焦爐爐牆側負荷計算得出常規7m焦爐炭化室牆的厚度為95mm，即常規炭化室牆傳熱面的厚度為95mm。
如圖2所示，常規炭化室牆10由靠近立火道8一側的側牆A1和靠近炭化室2一側的側牆B1組成，側牆A1向側牆B1傳遞的熱量，可按單層平壁穩定熱傳導方程(傅立葉定律)近似計算，即：焦爐傳熱量Q1＝λF(t1-t2)/σ；其中λ為炭化室牆熱導率，F為炭化室牆面積，t1、t2為側牆A1和側牆B1的平均溫度，σ為炭化室牆傳熱面的厚度；可見，減少炭化室牆傳熱面的厚度可增加焦爐燃燒室-炭化室的熱流量。
如圖4所示，是常規7m焦爐燃燒室傳至炭化室的熱流量分析雲圖；利用ANSYS軟體模擬分析後，得出常規7m焦爐燃燒室傳至炭化室的平均熱流量為6.605×103W/m2。
如圖3所示，本實用新型所述炭化室牆11朝向立火道8一側的內表面為凹形結構，通過焦爐爐牆側負荷計算得出7m焦爐炭化室牆11的厚度為95mm，而凹形內表面處的厚度為80mm，比炭化室牆11的整體厚度95mm減薄了15mm。
如圖3所示，本實用新型所述燃燒室3由立火道8、立火道隔牆9、炭化室牆11組成，煤氣燃燒將熱量從靠近立火道8一側的側牆A2傳遞給靠近炭化室2一側的側牆B2，煉焦煤在炭化室2內受熱乾餾成焦炭。通過側牆A2傳遞側牆B2的熱量，可按單層平壁穩定熱傳導方程(傅立葉定律)近似計算，即：Q2＝λF(t3-t4)/σ，其中λ為爐牆熱導率，F為炭化室牆面積，t3、t4為側牆A2和側牆B2的平均溫度，σ為炭化室牆傳熱面的厚度。
如圖5所示，是採用本實用新型所述炭化室牆的焦爐燃燒室傳至炭化室的熱流量分析雲圖；為保證焦爐的結構強度和嚴密性，焦爐炭化室牆的整體厚度仍為95mm，但炭化室牆傳熱面(凹形內表面)處的厚度為80mm；利用ANSYS軟體模擬分析後，得出採用本實用新型所述炭化室牆的7m焦爐燃燒室傳至炭化室的平均熱流量為7.549×103W/m2。
結論：與現有同類型常規焦爐相比，採用本實用新型所述炭化室牆的焦爐可以提高燃燒室-炭化室14％以上的平均熱流量，顯著提高燃燒室-炭化室傳熱效率，縮短結焦時間，提高焦爐生產效率。
本實用新型所述焦爐燃燒室-炭化室牆結構中的炭化室牆包括由一塊整體牆磚或若干塊牆磚組合形成的具有凹形內表面的炭化室牆的所有技術方案，任何在其之上的修改或改進，均應包含在本實用新型之內。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。