一種瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐的製作方法

2023-12-10 11:15:52 1

專利名稱：一種瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於炭製品燒結的環式焙燒爐的技術領域，，特別是提供 一種瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐。
技術背景目前用於炭製品燒結的環式焙燒爐分為帶蓋式和敞開式兩種，它們由焙 燒室(爐室)、火道、火道牆、煤氣(或其它燃料)管道、廢氣管道和爐蓋(對帶蓋式而言)等部份組成。 一臺環式焙燒爐通常有20—90多個爐室，每個爐 室又由多條火道和多個裝炭塊的裝料箱(通常為6箱7火道或8箱9火道) 組成。環式焙燒爐工作時按照炭製品裝爐、加熱、冷卻和出爐的順序進行。焙 燒爐所有焙燒室可以分成兩個或兩個以上首尾相連的火焰系統，每個火焰系 統從上遊到下遊按工作狀態依次分為強制冷卻區、自然冷卻區、燃燒區(高 溫焙燒室)和預熱區(低溫焙燒室)。在焙燒爐火道內，熾熱的煙氣與爐壁接 觸，把一部分熱量傳給爐壁，通過爐壁傳給焙燒製品。燃燒區(高溫焙燒室) 排出的煙氣進入預熱區(低溫焙燒室)，當預熱區(低溫焙燒室)內的焙燒品 的溫度達到200 500'C之間時，焙燒品揮發分(瀝青煙氣)大量析出，從火 道牆的2 4毫米的豎縫中進入火道內。由於預熱區火道內的煙氣的溫度不足 以使進入該區域內的瀝青煙氣燃燒，並且下遊火道內的負壓大於上遊火道內 的負壓，因此，瀝青煙氣未經燃燒便經排煙架排出火道。所以，焙燒爐排出 的瀝青煙氣需要經過投資和維護費用都很高的瀝青煙氣淨化裝置進行淨化。
由於排出的瀝青煙氣不能回收利用，因此既汙染環境又浪費資源。此外，對於現有的環式焙燒爐來說，火道漏風，料箱壁漏風，也是一個 十分敏感、難以掌握而又必須控制的問題。這裡存在一個矛盾 一方面，為 了保證陽極析出的揮發分能順利從爐室進入火道燃燒，必須留設火道牆豎縫; 另一方面，為了防止煙氣溫度降低，破壞火道系統的溫度、壓力平衡，又必 須加強火道牆的密封。如何解決好這個矛盾，正是本領域技術人員感到十分 棘手的關鍵所在。關於炭素焙燒爐煙氣淨化方面的研究，中國專利也有過一些報導，但僅 涉及到焙燒爐的煙道結構，對它作出一些小的改進，如ZL200420150609.9; ZL200520200363.6; ZL200620200018.7禾卩ZL200620200144.2,它們均未對火道牆的結構作出應有的改革，顯然其結果未能取得很好的效益。 發明內容從事炭素工業的科技人員都知道，炭素焙燒爐的主體是其加熱裝置即火 道牆，只有改革火道牆的結構才最有可能改善焙燒爐的整體工藝條件。本發 明提出了一種新型的瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐，正是從火道牆的砌塊、結 構以及瀝青煙氣控制裝置入手進行設計的。本發明的炭素焙燒爐的特點是 用它來焙燒炭素製品，可以使炭素製品揮發出來的瀝青煙氣引到燃燒區域內 充分燃燒，因而將能大大改善焙燒爐的整體工藝條件。由於瀝青煙氣被充分 燃燒，不但可以節約燃料20 40%，同時燃燒後的廢氣可以直接排入大氣中， 無需再上瀝青煙氣淨化裝置，還可以節省大量投資和維護費用，即經濟又環 保，這可以產生巨大的社會效益和經濟效益。本發明的瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐，包括料室、火道、火道牆、燃氣 管道、廢氣管道、冷卻架、鼓風架、燃燒架和排煙架，其特徵在於
(1) 火道牆牆壁靠火道一側是密封的，而靠爐室一側則留有豎縫，牆內設置有煙氣的橫向通道和縱向通道；(2) 火道牆內的縱向通道貫穿爐頂澆鑄件,其上方設置有閥門和連接管;(3) 連接管通過閥門向下方引入火道內部。 本發明的炭素焙燒爐的閥門可採用蝶閥，也可以採用閘板閥。閘板閥的閘板安裝在火道牆頂部的澆鑄件內。為了實現本發明的技術路線，本發明的炭素焙燒爐，其火道牆採用本發 明人特殊設計的帶有內部巧妙結構的砌塊砌築而成。這種砌塊包括磚體、磚 面和端部，其特徵在於(1) 在磚體上、下兩面的一側分別設置有一個大半圓形突臺或者一個大半圓形溝槽；(2) 在磚體上、下兩面的另一側則分別設置有一個小半圓形溝槽，溝槽 中開有一根以上的上、下貫通的圓孔管；(3) 設有大半圓形突臺和溝槽的一側兩端長度大於設有小半圓形溝槽一 側兩端的長度，即大半圓形突臺、溝槽一側兩端設有突出的小平臺。上述的火道牆砌塊，除設置有用作榫槽和榫舌的大半圓形突臺和構槽外， 在與其垂直方向的兩端部還開有端部的局部突臺與端部的局部溝槽，這樣可 使火道牆靠火道一側的密封性更好。本發明的炭素焙燒爐所採用的這種特殊的火道牆砌塊，其一側的大半圓 形溝槽和大半圓形突臺，在砌築火道牆時起到榫槽和榫舌的作用。而其另一 側的小半圓形溝槽在砌築火道牆時合成一個圓管，便形成了瀝青煙氣的橫向 通道，而溝槽中部上下貫通的圓孔管則相應的形成了瀝青煙氣的縱向通道。 砌築火道牆時，帶大半圓形(矩形)溝槽或帶大半圓形(矩形)突臺的一側
側面放置在火道一側，帶小圓形溝槽的一側放置在裝料箱(爐室) 一側。兩 個砌塊之間的豎縫在端部突出的小平臺處用耐火泥漿堵死。這樣，在靠火道 一側的火道牆是密封的，而靠裝料箱(即爐室) 一側，由於砌塊沒有突出的小平臺，缺失部分相對便形成了一條豎縫，小平臺本身高度為1~2毫米，因 此靠裝料箱一側的豎縫為2~4毫米寬，從裝料箱中揮發出來的瀝青煙氣只能 從該豎縫進入火道牆砌塊中的橫向通道和縱向通道。瀝青煙氣沿著橫向通道 和縱向通道進入爐頂閥門下的管道，通過閥門由連接管引向燃燒系統，將瀝 青煙氣經過充分燃燒後再行排出，以達到淨化瀝青煙氣的效果。本發明的炭素焙燒爐除火道牆牆體採用上述"單體"砌塊外，其上、下 原來拉磚部位需採用"連體"(或稱為"雙體")砌塊。"連體"砌塊的結構形 式為"單體"以其帶大半圓形溝槽(突臺) 一側側邊為中心線對稱展開，它包括磚體、磚面和端部，其特徵在於(1) 在磚體上、下兩面中線的兩側分別設置有一個大半圓形凸臺或者一個大半圓形溝槽；(2) 在磚體上、下兩面的外側兩邊則分別設置有一個小半圓形溝槽，溝 槽的中部開有一根以上的上、下貫通的圓孔管；。)兩個帶大半圓形溝槽之間的的磚體兩端之間的長度大於外側帶小 半圓形溝槽磚體兩端之間的長度，即其中部兩端形成突出的小平臺。本發明的瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐，使用時僅打開燃燒區火道牆上方 的閥門，而將其餘的各區，如預熱區、強制冷卻區和自然冷卻區的閥門關閉， 這樣，從各爐室揮發出來的瀝青煙氣，進入火道牆中的縱、橫通道後，雖然 可以在各火道牆之間流動，但最終只能進入燃燒區內進行燃燒，不可能從別 處洩漏出去。這就很好地實現了炭素焙燒爐瀝青煙氣自淨化的功能。


圖1、 2本發明的帶一根圓孔管的單、連體火道牆砌塊的結構示意圖，其 中a為主視圖，b為俯視圖；圖3為本發明的瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐的 火焰系統圖；圖4為炭素焙燒爐的橫向剖面示意圖；圖5為炭素爐火道牆結 構橫向剖視圖；圖6為火道牆結構縱向剖視圖；圖7、 8為端部另加局部突臺 和溝槽的單、連體砌塊的結構示意圖，其中a為主視圖，b為俯視圖；圖9 為用帶端部的局部突臺、溝槽砌塊砌築的炭素爐火道牆結構橫向剖視圖；圖 10為爐頂採用閘板閥火道牆結構縱向剖視圖；圖11、 12為帶兩根圓孔管的 單、連體火道牆砌塊的結構示意圖，a為主視圖，b為俯視圖；圖13、 14 為帶兩根圓孔管端部另加局部突臺的單、連體火道牆砌塊結構視意圖，a為 主視圖，b為俯視圖。在上述各圖中，l為磚體，2為大半圓形溝槽，3大半圓形突臺，4小半 圓形溝槽，5圓孔管，6端部小平臺，7火道，8爐室(裝料箱)，9橫牆，10 火道牆，ll冷卻架，12鼓風架，13燃燒架，14排煙架，15豎縫，16耐火泥 漿，17爐頂澆鑄件，18閥門，19連接管，20端部的局部突臺，21端部的局 部溝槽，22頂部煙道，23閘板閥。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的內容作進一步的說明和補充。 如圖l所示，本發明的瀝青煙氣自淨化的炭素焙燒爐火道牆的砌塊磚體 1大致呈長方體形，其一側下面設有一個大半圓形溝槽2，相應的在該一側的 上面設有一個直徑與其相配合的大半圓形凸臺3。在磚體的另一側的上、下 兩面對應的開有兩小半圓形溝槽4，小溝槽中部開有一根貫通上、下兩溝槽 的圓孔管5。大半圓形溝槽(大半圓形凸臺) 一側的寬度大約是小溝槽一側
寬度的兩倍，且其長度也比小溝槽的一側多出l一2毫米，從而兩端形成兩個 突出的小平臺6。圖7、 8的砌塊兩端另加一個較大的局部突臺，用這樣的砌 塊砌築火道牆時，其火道的密封性將有更大的改善。圖13、 14的砌塊設置有 兩根上、下貫通的圓孔管，這可以增大煙氣通道面積，有利於瀝氣煙氣的流 通，以減小砌塊內管道的壓力。如圖3所示，本發明的瀝青煙氣自淨化的炭素焙燒爐工作時，每個火焰 系統從上遊到下遊依次分為強制冷卻區、自然冷卻區、燃燒區(高溫焙燒室) 和預熱區(低溫焙燒室)。在焙燒爐火道內，熾熱的煙氣與爐壁接觸，把一部 分熱量傳給爐壁，通過爐壁傳給焙燒製品。燃燒區(高溫焙燒室)排出的煙 氣進入預熱區(低溫焙燒室)，當預熱區(低溫焙燒室)內的焙燒品的溫度達 到200 50(TC之間時，焙燒品揮發分(瀝青煙氣)大量析出。如圖5所示， 由於火道牆每層之間用耐火泥漿16密封嚴密，同層兩個砌塊之間靠火道7 一側的小平臺6之間的l一2毫米的豎縫抹滿耐火泥漿16，使火道7與裝料 箱8之間完全隔離，而靠裝料箱8—側的豎縫15不抹耐火泥漿16，因此靠 裝料箱8 —側形成2—4毫米的豎縫15。瀝青煙氣沿著豎縫15進入上下相鄰 砌塊磚體1的半圓形溝槽4形成的橫向通道，再沿著圓孔管5形成的縱向通 道流向爐頂澆鑄件17處。如圖6所示，將爐頂上部的位於強制冷卻區、自然 冷卻區和預熱區的閥門18關閉，只將位於燃燒區的閥門18打開，由於燃燒 區內的火道7處於負壓區，瀝青煙氣沿著橫向通道和縱向通道從預熱區引向 燃燒區，在燃燒區內和其他燃料一起充分燃燒，達到瀝青煙氣自淨化的目的。為適應焙燒不同產能和不同規格的陽極炭塊，焙燒爐的料室數量以及焙 燒爐的裝料箱和火道牆的尺寸也會有所不同。下面僅列舉出幾個典型的實例 以作參考
實施例l:焙燒爐的料室數為34 108個，每室6箱7火道或7箱8火 道或8箱9火道或9箱10火道。裝料箱的寬度為773毫米，火道牆的寬度為 530毫米。圖l砌塊磚體l的寬度為110—120毫米，高度98毫米，長度198 一398毫米，端部平行小突臺的寬度為70—80毫米。圖2砌塊磚體1的寬度 為198毫米，高度98毫米，長度530毫米，端部平行小突臺的寬度為450 毫米。形成的瀝青煙氣橫向通道和縱向通道的直徑為20毫米。實施例2:焙燒爐的料室數為34 108個，每室6箱7火道或7箱8火 道或8箱9火道或9箱10火道。裝料箱的寬度為793毫米，火道牆的寬度為 530毫米。圖l砌塊磚體l的寬度為110—120毫米，高度98毫米，長度198 一398毫米，端部平行小突臺的寬度為70—80毫米。圖2砌塊磚體1的寬度 為198毫米，高度98毫米，長度530毫米，端部平行小突臺的寬度為450 毫米。形成的瀝青煙氣橫向通道和縱向通道的直徑為20毫米。實施例3:如圖9所示，焙燒爐的料室數為34 108個，每室6箱7火 道或7箱8火道或8箱9火道或9箱10火道。裝料箱的寬度為810毫米，火 道牆的寬度為530毫米。圖7砌塊磚體1的寬度為110—120毫米，高度98 毫米，長度198—398毫米，端部的局部突臺寬度為70—80毫米。圖8砌塊 磚體1的寬度為198毫米，高度98毫米，長度530毫米，端部平行小突臺的 寬度為450毫米。形成的瀝青煙氣橫向通道和縱向通道的直徑為20毫米。實施例4:如圖10所示焙燒爐的爐料室數量為34 108個，每室6箱7 火道或7箱8火道或8箱9火道或9箱10火道。裝料箱的寬度為860毫米， 火道牆的寬度為540毫米。圖7砌塊磚體1的寬度為110—120毫米，高度 98毫米，長度198—398毫米，端部的局部突臺的寬度為70—80毫米。圖8 砌塊磚體1的寬度為198毫米，高度98毫米，長度540毫米，端部的局部突臺的寬度為450毫米。形成的瀝青煙氣橫向通道和縱向通道的直徑為20 25 毫米，通過爐頂澆鑄件中的閘板閥23控制瀝青煙氣的流向。本發明的技術方案不僅適用於環式焙燒爐，還適用於採用火道牆的其它 焙燒裝置。只要採用本發明的帶內部溝槽和孔管的砌塊，都應視為侵犯了本 發明的專利權。
權利要求
1.一種瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐，包括爐室、火道、火道牆、燃氣管道、廢氣管道、冷卻架、鼓風架、燃燒架和排煙架，其特徵在於(1)火道牆牆壁靠火道一側是密封的，而靠爐室一側則留有豎縫，牆內設置有煙氣的橫向通道和縱向通道；(2)火道牆內的縱向通道貫穿爐頂澆鑄件，其上方設置有閥門和連接管；(3)連接管通過閥門向下方引入火道內部。
2. —種瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐，其特徵在於所說的閥門可以是蝶閥；也可以是閘板閥，閘板閥的閘板安裝在火道牆頂部的澆鑄件內。
3. —種用於砌築按權利要求1所述的瀝青煙氣自淨化碳素焙燒爐的火道 牆砌塊，包括磚體、磚面和端部，其特徵在於(1) 在磚體上、下兩面的一側分別設置有一個大半圓形突臺或者一個大半圓形溝槽；(2) 在磚體上、下兩面的另一側則分別設置有一個小半圓形溝槽，溝槽 的中部開有一根以上的上、下貫通的圓孔管；(3) 設有大半圓形突臺和溝槽的一側兩端長度大於設有小半圓形溝槽一 側兩端的長度，即大半圓形突臺、溝槽一側兩端設有突出的小平臺。
4. 按權利要求3所述的瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐，其特徵在於所說的 磚體與大半圓形突臺和溝槽相垂直方向的兩端部還設置有局部的突臺或溝
5. —種用於砌築按權利要求1所述的瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐的火道 牆拉磚砌塊，包括磚體、磚面和端部，其特徵在於(l)在磚體上、下兩面中線的兩側分別設置有一個大半圓形凸臺或者一個大半圓形溝槽； (2) 在磚體上、下兩面的外側兩邊則分別設置有一個小半圓形溝槽， 溝槽的中部開有一根以上的上、下貫通的圓孔管；(3) 兩個帶大半圓形溝槽之間的的磚體兩端之間的長度大於外側帶小半圓形溝槽磚體兩端之間的長度，即其中部兩端形成突出的小平臺。
6.按權利要求5所述的火道牆拉磚砌塊，其特徵在於所說的磚體與大半 圓形溝槽或突臺相垂直的方向的兩端還設置有局部的突臺或溝槽。
全文摘要
本發明提供了一種瀝青煙氣自淨化炭素焙燒爐，包括料室、火道、火道牆、燃氣管道、廢氣管道、冷卻架、鼓風架、燃燒架和排煙架，其特徵在於(1)火道牆牆壁靠火道一側是密封的，而靠爐室則留有豎縫，牆內設置有煙氣的橫向通道和縱向通道；(2)火道牆內的縱向通道貫穿爐頂澆鑄件，其上方設置有閥門和連接管；(3)連接管通過閥門向下方引入火道中。本焙燒爐的火道牆系採用本發明特殊設計的「單體」和「連體」砌塊砌築而成。本發明的焙燒爐通過其火道牆中的煙道將瀝青煙氣引到燃燒區進行燃燒，從而達到煙氣自淨化的目的。
文檔編號F27D1/04GK101118123SQ20071001269
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月4日 優先權日2007年9月4日
發明者楊青辰, 紀永成, 馬紹先 申請人:東北大學設計研究院(有限公司)