1.本发明属于焦炉节能环保技术领域，具体涉及一种对流散热型焦炉炉顶结构。


背景技术：

2.炼焦生产是炼焦煤在焦炉炭化室内隔绝空气高温干馏的过程，通常炉内温度高达1200-1350℃。由于炼焦生产特点，焦炉炉顶表面温度较高，一般超过70℃，有时高达100℃以上，焦炉炉顶散热约占焦炉总耗热量的8％以上。
3.焦炉有多种型式，包括常规机焦炉、热回收焦炉、半焦(兰炭)炭化炉，其中常规机焦炉占绝大多数，现有焦炉炉顶区的结构，客观造成焦炉炉顶表面温度高，长期生产过程中产生不少负面影响，主要有：一是焦炉炉顶散热量大，炼焦耗热量高，是工业企业节能降耗的重点单元；二是焦炉炉顶区域温度高，岗位人员作业环境差，轮换作业劳动效率低；三是焦炉炉顶区域上升管、护炉铁件等设备长期在高温环境中，纵拉条、横拉条等高温劣化造成焦炉砌体严密性下降，影响焦炉使用寿命；四是焦炉炉顶区域受天气及频繁作业影响砌体损坏，炭化室内荒煤气外逸，造成焦炉无组织排放超标，进一步恶化现场作业环境。
4.国家推动产业结构调整优化，推进产业绿色发展，推进重点行业污染治理升级改造，明确要求重点区域二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物(vocs)全面执行大气污染物特别排放限值，推动实施钢铁等行业超低排放改造，重点区域城市建成区内焦炉实施炉体加罩封闭，并对废气进行收集处理。
5.综上，现有焦炉炉顶区域散热量大，环境温度高，作业环境差、能源浪费大，持续不断的散热，全覆盖式散热面，巨大的散热量，封闭后环境更加恶劣，不仅影响作业人员，甚至绝大多数电气设备都无法承受，当前环境条件下，焦炉炉体加罩封闭基本上没有可能性。
6.焦炉是由耐火砖砌筑而成的用于生产焦炭的热工设备，就顶装焦炉来说，其炉顶区域包括加煤口、看火孔、上升管，与炉内炭化室或燃烧室相连，除此之外的区域(简称隔热耐压层)全部由断热转、漂珠砖等砌筑而成。
7.以当前的主流7米焦炉为例，加煤口底座及加煤口盖、看火孔底座及看火孔盖均为耐热铸件，生产过程中表面温度超过350℃；隔热耐压层100为耐材砌筑实心结构，由上到下共16-18层，分别为1层缸砖+1层粘土砖+3层断热砖+4层漂珠砖+6-8层粘土砖+3层硅砖，参见图1。
8.因炉内温度高达1300℃，虽然耐火材料砌体厚度高达1.485米，也无法避免炉顶区域高温散热问题。炼焦生产过程中，炉顶区域需频繁进行装煤车装煤、上升管系统作业、炉顶维护及加煤口等清扫保养作业。焦炉炉顶温度高，劳动强度大，环境非常恶劣。为改善炉顶作业环境，有些焦炉进行了炉顶翻修，尝试采用一些隔热性能相对较好的耐火材料，实施完成后炉顶面温度明显下降，因炉内持续不断的散热，在较短的时间炉顶区域温度又回升如前，无法根本改变炉顶的作业环境。
9.可以预见的将来，焦炉炉体加罩封闭将成为必然，而实施焦炉炉体加罩封闭，必然要面对封闭空间内焦炉炉体散热、窜漏等带来的巨大风险，这也是焦炉一直以来始终露天
生产，难以安全封闭的根本原因。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种对流散热型焦炉炉顶结构，通过焦炉炉顶区域结构改进，采用绝热复合材料，建立互联互通空气道，有效阻断焦炉炉内热量向炉顶区域的传导，使焦炉炉顶区域散发的热量能快速扩散，实现更低的焦炉炉顶表面温度，更优的炉顶作业环境，更好的护炉铁件及焦炉砌体保护，为焦炉炉体加罩封闭实施奠定基础。
11.为达到上述目的，本发明的技术方案是：
12.一种对流散热型焦炉炉顶结构，焦炉炉顶包括隔热耐压层及其上的上升管、加煤口、看火孔；其包括：所述隔热耐压层自上而下分别设置为缸砖、粘土砖、粘土质空心砖、粘土砖、硅砖；粘土砖与粘土质空心砖通过粘土火泥砌筑，硅砖采用硅火泥砌筑；所述加煤口的底座、看火孔的底座为耐材整体浇筑成型，加煤口盖、看火孔盖为双层结构，上下层间配置可阻断热量传递的隔热毡；绝热型风道，敷设在立火道两侧的横拉条沟下面，与加煤口两侧的空心砖联通，夹层为气凝胶等绝热材料，壳体为轻质绝热板；绝热型风道间连接处为承插结构实现相互间密封，两侧及顶部用浇筑料密封后敷设焦炉炉顶缸砖，底部为断热砖。
13.优选的，所述粘土质空心砖的下部空腔，内置绝热毡，上层空腔为可空气流通的多孔结构。
14.优选的，在焦炉炉顶面下建立绕行上升管底座、加煤口的s型通风道，实现炉顶面下由机侧到焦侧的风道连通。
15.优选的，所述绝热型风道内径由焦侧到机侧逐步增加。
16.优选的，以加煤口为界，每孔炭化室对应的炉顶顶面下设置s型通风道。
17.优选的，每1-10孔炭化室设一个通风单元，机焦侧所述绝热型风道与外界的连接处配置调节插板或翻板。
18.优选的，机焦侧所述绝热型风道与外界风管连接，配置强制通风系统，实现空气由焦侧到机侧的流通，将焦炉炉顶区域热量带走；每个通风单元均配置气体检测系统，检测通风系统内气体温度，送中控远程监控管理。
19.优选的，还配置焦炉炉顶热成像系统，监控炉顶面温度各点变化，包括炉盖、看火孔盖温度异常升高，及时指令焦炉维护人员实施更换处理。
20.优选的，所述绝热材料为气凝胶。
21.优选的，所述隔热耐压层自上而下分别设置为一层缸砖、两层粘土砖、两层粘土质空心砖、八层粘土砖、三层硅砖。
22.根据炼焦生产特点，焦炉炉顶区域功能一是隔热减少炉体散热，二是耐压承受装煤及炉顶辅助作业，三是密封阻断炭化室正压荒煤气逸散。
23.本发明为改变焦炉炉顶区域结构，增加空气绝热层和对流散热层等高效绝热结构，内置通风道、通风及控制，实现焦炉炉顶表面温度的大幅度下降。具体如下：
24.1、高效绝热结构。高效绝热结构由以下几部分构成。
25.①
隔热耐压层自上而下分别设置为缸砖、粘土砖、粘土质空心砖、粘土砖、硅砖，分别通过粘土火泥、断热浇注料、硅火泥砌筑；
26.②
加煤口、看火孔底座为耐材整体浇筑成型，加煤口盖、看火孔盖为双层结构，上
下层间配置隔热毡阻断热量传递；
27.③
粘土质空心砖下部空腔内置绝热毡，上层空腔为多孔通径可空气流通，具有足够的结构强度；
28.④
绝热型风道敷设在立火道两侧的横拉条沟下面，与加煤口两侧的空心砖联通，夹层为气凝胶等绝热材料，壳体为轻质绝热板。
29.⑤
绝热型风道间连接处为承插结构实现相互间密封，两侧及顶部用浇筑料密封后敷设焦炉炉顶缸砖，底部为断热砖。
30.2、内置s型通风道。焦炉炉顶区域包括上升管底座、加煤口、看火孔，按规律相间排列。
31.在炉顶面下，建立绕行上升管底座、加煤口的s型通风道，实现炉顶面下由机侧到焦侧的风道连通；
32.根据焦炉结构特点及表面温度分布，风道内径由焦侧到机侧逐步增加，便于空气流通；以看火孔为界，每孔炭化室为一个相对独立的炉顶内置s型通风道；
33.为便于施工及运行控制，每1-10孔炭化室为一个配风单元，实现不同组间通风量的调整，机焦侧通风道与外界的连接处配置调节插板(或翻板)。
34.3、通风系统运行监控。机焦侧通风道与外界风管连接，配置强制通风系统，实现空气由焦侧到机侧的流通，将焦炉炉顶区域热量带走。每个配风单元均配置气体检测系统，检测通风系统内气体温度，送中控远程监控管理。
35.如第n个配风单元烟温超平均值20℃以上时，远程或的手动开大该单元的风量调整翻板，反之则关小。如平均烟温升高10℃以上时，调整强制通风风机，增加风量。
36.本发明还配置焦炉炉顶热像系统，监控炉顶面温度各点变化。如某炉盖、看火孔盖温度异常升高，及时指令焦炉维护人员实施更换处理。
37.本发明焦炉炉顶结构以粘土质空心砖、绝热型风道、断热浇筑料的组合，替代原粘土砖、断热砖、漂珠砖组成的实心结构，空心砖下部利用空气绝热原理隔热并配置陶瓷纤维棉，上部有多孔通径，与绝热型风道联通后呈s型绕行加煤口，通过强制通风，以空气对流方式快速带走炉体散热。上下层用断热浇筑料施工，既改善炉顶区域密封性能，又提高断热效果。焦炉炉顶加煤口、看火孔采用双层及整体浇筑结构替代原铸件，大幅度减少该部位散热。通过远程监控系统控制系统可靠运行，指导焦炉炉顶面维修，以及焦炉炉顶大小炉盖的更换。
38.本发明与现有技术的区别：
39.本发明为一种高对流散热型焦炉炉顶结构，与当前焦炉炉顶不同的是，本发明所述焦炉炉顶结构上具有空气绝热层和对流散热层，可有效阻断焦炉炉内热量向炉顶区域的传导，可快速扩散焦炉炉顶区域散热，能可靠维持焦炉炉顶区域结构严密，避免焦炉炉顶区域窜漏，指导焦炉炉体维护措施的采取。
40.本发明的有益效果：
41.①
通过粘土质空心砖、绝热型风道及断热浇注料的组合应用，既实现炉内热量的有效隔断，又实现炉内散热的强制通风带走，从而大幅度降低炉顶表面温度；
42.②
通过双层加煤口、看火孔盖及耐材整体浇筑加煤口、看火孔底座，极大的阻断了炉内热量的传递，实现焦炉看火孔、加煤口部位的表面温度大幅度下降；
43.③
通过组合式粘土砖及风道的应用，减少炉顶区耐材缝隙，避免炉内窜漏；
44.④
通过测温、热像等系统的应用，调整系统运行，指导焦炉炉顶面维护及设备更换。
45.⑤
焦炉炉顶面温度降低，可有效改善焦炉炉顶作业环境，减轻高温对横拉条等护炉铁件、装煤车等设备的影响。
附图说明
46.图1为焦炉隔热耐压层的剖面图。
47.图2为本发明实施例的结构示意图。
48.图3为本发明实施例中的结构示意图。
具体实施方式
49.参见图1～图3，本发明所述的对流散热型焦炉炉顶结构，焦炉炉顶200包括隔热耐压层100及其上的上升管、加煤口1、看火孔2；其包括：
50.所述隔热耐压层100自上而下分别设置为缸砖、粘土砖、粘土质空心砖、粘土砖、硅砖；粘土砖与粘土质空心砖通过粘土火泥砌筑，硅砖采用硅火泥砌筑；本实施例中，所述隔热耐压层100自上而下分别设置为一层缸砖、两层粘土砖、两层粘土质空心砖、八层粘土砖、三层硅砖。
51.所述加煤口1的底座、看火孔2的底座为耐材整体浇筑成型，加煤口盖11、看火孔盖21为双层结构，上下层间配置可阻断热量传递的隔热毡；
52.绝热型风道3，敷设在立火道4两侧的横拉条沟5下面，与加煤口1两侧的空心砖联通，夹层为气凝胶等绝热材料，壳体为轻质绝热板；绝热型风道3间连接处为承插结构实现相互间密封，两侧及顶部用浇筑料密封后敷设焦炉炉顶缸砖，底部为断热砖。
53.优选的，所述粘土质空心砖6的下部空腔，内置绝热毡61，上层空腔为可空气流通的多孔结构62。
54.优选的，在焦炉炉顶200顶面下建立绕行上升管底座、加煤口的s型通风道7，实现炉顶面下由机侧到焦侧的绝热型风道3连通。
55.优选的，所述绝热型风道3内径由焦侧到机侧逐步增加。
56.优选的，以加煤口1为界，每孔炭化室对应的炉顶顶面下设置s型通风道7。
57.优选的，每1-10孔炭化室设一个通风单元，机焦侧所述绝热型风道与外界的连接处配置调节插板或翻板8。
58.优选的，机焦侧所述绝热型风道3与外界风管连接，配置强制通风系统9，实现空气由焦侧到机侧的流通，将焦炉炉顶区域热量带走；每个通风单元均配置气体检测系统10，检测通风系统内气体温度，送中控远程监控管理。
59.优选的，还配置焦炉炉顶热成像系统，监控炉顶面温度各点变化，包括炉盖、看火孔盖温度异常升高，及时指令焦炉维护人员实施更换处理。
60.优选的，所述绝热材料为气凝胶。
61.智慧炼焦的是炼焦技术发展的必然趋势，当前炉前、炉顶作业均看到了曙光，但焦炉炉顶面高温及散热，成为焦炉炉顶自动化、无人化的拦路虎，自动化产品普遍无法适应焦
炉炉顶区域的连续、可靠、长周期运行，即将实施的焦炉炉体封闭的前提更是必须降低炉顶面温度，问题突出。应用本发明技术进行焦炉炉顶区域改进，可大幅度降低炉顶面温度，为众多自动化产品的应用带来曙光，推广应用前景十分广阔。