一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构

1.本发明涉及一种煤炭焦化技术领域，具体是一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构。


背景技术：

2.中温热解是低阶煤提质分质清洁化利用的主要途径，在对应的工艺技术当中，连续外热法是较为先进的一种，该工艺对应的连续外热式立式热解炉是行业内装备制造技术的攻关方向。
3.传统上的外热式煤热解炉的核心结构（以下统称热解炉）是用耐火材料制成的多种型砖砌筑而成，在热解炉内，热源与被加热的煤料不直接接触，二者分别处于由耐火型砖砌筑围合形成的两种腔室当中，作为热源的加热气所在的称作加热室，被加工的煤料所在的称作炭化室，多个加热室与炭化室相互间隔排列，即形成外热式煤热解炉的核心结构，每个加热室与炭化室之间有砖砌的墙体相隔，间隔墙体在工艺运行中起着传热与气密两个作用功能，这种以砖砌建造的热解炉，存在着如下的局限与不足：（1）型砖在传热方向的尺寸较大，限制了炉型的导热性能的进一步提高，根据热传导理论，材料导热能力与其厚度成反比，因此热解炉起传热作用的“隔墙”就应是越薄越好，墙体薄导热快，热解炉的热效率及热负荷相应就大，但是，砖砌墙体薄到一定程度就会出现结构失稳而垮塌，因此热解炉的传热墙体必须保持足够的厚度，当前这个最小厚度尺寸一般在100毫米左右，形成了炉体节能降耗的瓶颈。
4.（2）砖砌墙体有密集的结合缝存在，是影响其气密性的根本性缺陷，热解炉的热源是热烟气，而煤料受热后也会放出热解气，两种气体在工艺上分别处于不同操作压力的两个系统，如果加热室与炭化室之间的墙体出现通漏，两种气体就会在压差作用下发生串漏，其结果轻则形成浪费损失，重则会造成事故损害，显然，对于有着密集结合缝的墙体，要保持其气密性是比较困难的。
5.（3）炉体的砌筑建造方式施工周期长，质量把控难度大，型砖砌筑方式类似建房，决定了炉体的建造只能在现场进行，相比于产品的工厂化生产制造方式，在标准化与便捷性上，现场砌筑方式显然是不可相比的。
6.鉴于以上型砖砌筑炉体存在的导热能力有限、结构整体性不强、气密性不高以及建造过程繁复的问题，业内一直谋求相应的技术改进与突破。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构，煤热解炉耐火结构通过多个预制模块组合而成，预制模块采用耐火材料制成，所述预制模块包括：
加热板，所述加热板的两个窄边侧分别固定连接有安装柱一和安装柱二，且加热板内部呈中空结构，加热板内部设有加热室，所述加热室内壁两侧分别固定连接有多个隔板，两侧的隔板分别与对侧的内壁之间设置开口，多个隔板之间形成加热气流通通道，加热气流通通道的两端分别与加热气孔相互连通；设置于所述安装柱一上下两侧的贯穿的加热气孔，加热气孔与所述加热室之间相互连通；固定安装于所述加热板宽边侧外表面的隔档块，隔档块的数量为多个，多个隔档块整齐分布于加热板表面；多个预制模块组合过程中，前侧加热板上的隔档块抵在后侧加热板的背侧，并且两个预制模组的加热板之间形成炭化室。
9.作为本发明进一步的方案：所述安装柱一和安装柱二侧面分别设有贯穿的安装孔，多个预制模块之间通过安装孔内插接固定销进行固定。
10.作为本发明进一步的方案：多个预制模块组合过程中，每两个预制模组的加热板之间上方设有煤料进料口。
11.作为本发明进一步的方案：多个预制模块组合过程中，每两个预制模组的加热板之间下方设有焦炭出料口。
12.作为本发明再进一步的方案：所述煤料进料口、焦炭出料口分别位于炭化室的上下两侧，煤料进料口、焦炭出料口与炭化室之间相互连通。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：煤热解炉耐火结构厚度减薄，与砖砌炉体相比，预制模块结构厚度大约可减少一半，从而提高了的炉体的导热性，有利于提高炉型的负荷能力与节能降耗，炉体重量减轻，相应减轻了结构载荷，减少了耐火材料消耗，利于节省建设投资，并且，外形尺寸减小，相应减小了设备占地；结合缝大幅度减少，在结构形式上，由原来型砖砌筑的炉墙变为预制的整体“炉板”，使结构的气密性大提高，能大幅度地减少介质的串漏；可以做到工厂化预制生产，简化热解炉建造工序，缩短建设工期，以种类及数量都很少的预制模块替代了种类数量繁杂的异型砖，使传统焦炉的建造方式由现场型砖砌筑改为预制件模块的安装构建，从而减小了工程难度，减小了影响建造质量的不利因素，有利于提高工程质量及缩短建设工期；抗热震性好，以此构建的煤热解炉耐火结构耐启停，方便检修及生产经营组织的调整。
附图说明
14.图1为预制模块组合式煤热解炉耐火结构中一个预制模块的结构示意图。
15.图2为预制模块组合式煤热解炉耐火结构中一个预制模块的加热室内部剖视图。
16.图3为预制模块组合式煤热解炉耐火结构中多个预制模块的相叠合后的组合图。
17.图4为预制模块组合式煤热解炉耐火结构的工作原理图。
18.图中：1-安装柱一、2-加热气孔、3-安装柱二、4-安装孔、5-加热板、6-隔档块、7-加热室、8-隔板、9-煤料进料口。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
20.请参阅图1-4，一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构，煤热解炉耐火结构通过多个预制模块组合而成，预制模块采用耐火材料制成，所述预制模块包括：加热板5、加热气孔2、隔档块6。
21.具体的，所述加热板5的两个窄边侧分别固定连接有安装柱一1和安装柱二3，且加热板5内部呈中空结构，加热板5内部设有加热室7，设置于所述安装柱一1上下两侧的贯穿的加热气孔2，加热气孔2与所述加热室7之间相互连通，固定安装于所述加热板5宽边侧外表面的隔档块6，隔档块6的数量为多个，多个隔档块6整齐分布于加热板5表面。
22.优选的，在本实施例中，所述安装柱一1和安装柱二3侧面分别设有贯穿的安装孔4，多个预制模块之间通过安装孔4内插接固定销进行固定。
23.优选的，在本实施例中，所述加热室7内壁两侧分别固定连接有多个隔板8，两侧的隔板8分别与对侧的内壁之间设置开口，多个隔板8之间形成加热气流通通道，加热气流通通道的两端分别与加热气孔2相互连通。
24.需要具体说明的是：煤热解炉耐火结构厚度减薄，与砖砌炉体相比，预制模块结构厚度大约可减少一半，从而提高了的炉体的导热性，有利于提高炉型的负荷能力与节能降耗，炉体重量减轻，相应减轻了结构载荷，减少了耐火材料消耗，利于节省建设投资，并且，外形尺寸减小，相应减小了设备占地，结合缝大幅度减少，在结构形式上，由原来型砖砌筑的炉墙变为预制的整体“炉板”，使结构的气密性大提高，能大幅度地减少介质的串漏。
实施例2
25.请参阅图1-4，一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构，煤热解炉耐火结构通过多个预制模块组合而成，预制模块采用耐火材料制成，所述预制模块包括：加热板5、加热气孔2、隔档块6。
26.具体的，所述加热板5的两个窄边侧分别固定连接有安装柱一1和安装柱二3，且加热板5内部呈中空结构，加热板5内部设有加热室7，设置于所述安装柱一1上下两侧的贯穿的加热气孔2，加热气孔2与所述加热室7之间相互连通，固定安装于所述加热板5宽边侧外表面的隔档块6，隔档块6的数量为多个，多个隔档块6整齐分布于加热板5表面。
27.优选的，在本实施例中，多个预制模块组合过程中，前侧加热板5上的隔档块6抵在后侧加热板5的背侧，并且两个预制模组的加热板5之间形成炭化室。
28.优选的，在本实施例中，多个预制模块组合过程中，每两个预制模组的加热板5之间上方设有煤料进料口9，多个预制模块组合过程中，每两个预制模组的加热板5之间下方设有焦炭出料口，所述煤料进料口9、焦炭出料口分别位于炭化室的上下两侧，煤料进料口9、焦炭出料口与炭化室之间相互连通。
29.需要具体说明的是：通过工厂化预制生产，简化热解炉建造工序，缩短建设工期，以种类及数量都很少的预制模块替代了种类数量繁杂的异型砖，使传统焦炉的建造方式由现场型砖砌筑改为预制件模块的安装构建，从而减小了工程难度，减小了影响建造质量的不利因素，有利于提高工程质量及缩短建设工期，并且多个预制模块之间的固定安装，使其抗热震性好，以此构建的煤热解炉耐火结构耐启停，方便检修及生产经营组织的调整。
实施例3
30.请参阅图1-4，一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构，煤热解炉耐火结构通过多个预制模块组合而成，预制模块采用耐火材料制成，所述预制模块包括：加热板5、加热气孔2、隔档块6。
31.具体的，所述加热板5的两个窄边侧分别固定连接有安装柱一1和安装柱二3，且加热板5内部呈中空结构，加热板5内部设有加热室7，设置于所述安装柱一1上下两侧的贯穿的加热气孔2，加热气孔2与所述加热室7之间相互连通，固定安装于所述加热板5宽边侧外表面的隔档块6，隔档块6的数量为多个，多个隔档块6整齐分布于加热板5表面。
32.优选的，在本实施例中，多个预制模块组合过程中，前侧加热板5上的隔档块6抵在后侧加热板5的背侧，并且两个预制模组的加热板5之间形成炭化室。
33.优选的，在本实施例中，多个预制模块组合过程中，每两个预制模组的加热板5之间上方设有煤料进料口9，多个预制模块组合过程中，每两个预制模组的加热板5之间下方设有焦炭出料口，所述煤料进料口9、焦炭出料口分别位于炭化室的上下两侧，煤料进料口9、焦炭出料口与炭化室之间相互连通。
34.优选的，在本实施例中，所述安装柱一1和安装柱二3侧面分别设有贯穿的安装孔4，多个预制模块之间通过安装孔4内插接固定销进行固定。
35.优选的，在本实施例中，所述加热室7内壁两侧分别固定连接有多个隔板8，两侧的隔板8分别与对侧的内壁之间设置开口，多个隔板8之间形成加热气流通通道，加热气流通通道的两端分别与加热气孔2相互连通。
36.需要具体说明的是：通过预制件设计，以型砖砌筑炉型的整体结构为参照，在满足方便制造及符合使用要求的条件下，将其拆分为一种或多种特定形状的单体结构模块，再设计制定出各种模块制作方案，合理选择用料，选用热导率高、抗热震性好、可在氧化及还原气氛下使用以及可达到结构强度要求的耐火材料为预制模块的制作材料，选择制造工艺，按照定型耐火材料的加工工艺方法进行工厂化加工生产，形成特定异型结构的定型耐火材料预制模块，按照一定的规模要求，在建设场地将相应数量的预制模块依次叠合，再辅助以其它必要的配套设施与结构，即成为具有不同于传统砖砌炉体结构的新型热解炉。
37.需要特别说明的是：本发明的一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构，是由不可拆分的特定结构定型耐火材料预制模块构件组合构建而成的新型炉的核心结构，该炉型的构建，首先需要完成预制模块的制作，预制模块是由定型耐火材料生产厂家在工厂化的条件下，选择适用的耐火材料为主要原料，按照定型耐火材料加工工艺方法，通过工业化手段而加工完成，具体的生产过程需要借助必要的模具，将主料与辅料拌成泥料，灌注或压注进模具当中定型，再经固化脱模及烧成等工序步骤加以完成，炉体建造时，需借用起重设备或设施，将计划数量的上述单元模块预制件依次安装就位，之后再与其它必要的辅助结构设
施相配合，即成为具有不同于传统砖砌炉体结构的预制模块组合式煤热解炉。
38.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
39.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构，煤热解炉耐火结构通过多个预制模块组合而成，预制模块采用耐火材料制成，其特征在于，所述预制模块包括：加热板（5），所述加热板（5）的两个窄边侧分别固定连接有安装柱一（1）和安装柱二（3），且加热板（5）内部呈中空结构，加热板（5）内部设有加热室（7）；设置于所述安装柱一（1）上下两侧的贯穿的加热气孔（2），加热气孔（2）与所述加热室（7）之间相互连通；所述加热室（7）内壁两侧分别固定连接有多个隔板（8），两侧的隔板（8）分别与对侧的内壁之间设置开口，多个隔板（8）之间形成加热气流通通道，加热气流通通道的两端分别与加热气孔（2）相互连通；固定安装于所述加热板（5）宽边侧外表面的隔档块（6），隔档块（6）的数量为多个，多个隔档块（6）整齐分布于加热板（5）表面；多个预制模块组合过程中，前侧加热板（5）上的隔档块（6）抵在后侧加热板（5）的背侧，并且两个预制模组的加热板（5）之间形成炭化室。2.根据权利要求1所述的预制模块组合式煤热解炉耐火结构，其特征在于，所述安装柱一（1）和安装柱二（3）侧面分别设有贯穿的安装孔（4），多个预制模块之间通过安装孔（4）内插接固定销进行固定。3.根据权利要求2所述的预制模块组合式煤热解炉耐火结构，其特征在于，多个预制模块组合过程中，每两个预制模组的加热板（5）之间上方设有煤料进料口（9）。4.根据权利要求3所述的预制模块组合式煤热解炉耐火结构，其特征在于，多个预制模块组合过程中，每两个预制模组的加热板（5）之间下方设有焦炭出料口。5.根据权利要求4所述的预制模块组合式煤热解炉耐火结构，其特征在于，所述煤料进料口（9）、焦炭出料口分别位于炭化室的上下两侧，煤料进料口（9）、焦炭出料口与炭化室之间相互连通。

技术总结
本发明公开了一种预制模块组合式煤热解炉耐火结构，煤热解炉耐火结构通过多个预制模块组合而成，预制模块采用耐火材料制成，所述预制模块包括：加热板，所述加热板的两个窄边侧分别固定连接有安装柱一和安装柱二，且加热板内部呈中空结构，加热板内部设有加热室，设置于所述安装柱一上下两侧的贯穿的加热气孔，加热气孔与所述加热室之间相互连通，固定安装于所述加热板宽边侧外表面的隔档块，隔档块的数量为多个，多个隔档块整齐分布于加热板表面。本发明煤热解炉耐火结构厚度减薄，从而提高了的炉体的导热性，有利于提高炉型的负荷能力与节能降耗，炉体重量减轻，相应减轻了结构载荷，减少了耐火材料消耗，利于节省建设投资。利于节省建设投资。利于节省建设投资。


技术研发人员：陈松 任晓东 张革松 吴昊泽 刘斌 王昊
受保护的技术使用者：中国科学院青岛生物能源与过程研究所
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/10/15