CN101003738A - 一种全封闭直立式焦炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全封闭直立式焦炉，其特征是由上部炭化段，中部过渡段和下部换热段或冷却段构成，炭化室是由单一炭化室－燃烧室单元或多个炭化室－燃烧室单元构成，炭化室底部由过渡段和换热段的冷却室相连通，在换热段的底部连接有排焦装置浸没于液封熄焦槽中，液封熄焦槽中设有焦炭输送装置。本发明整个焦化过程在密闭系统中进行，避免了装煤口、焦炉炉门、放散管和装煤出焦时引起的粉尘污染，本焦炉采用蓄热室或换热式结构，热效率高，回收煤气和化学产品，回收高温焦炭显热，使资源得到充分利用。

Description

一种全封闭直立式焦炉

技术领域

本发明涉及一种上部干馏，中部过渡和下部热交换结构组成的全封闭直立式焦化集成装置，特别是用于炼焦煤生产冶金焦或铸造焦并回收煤气以及其它化学产品的一种全封闭直立式焦炉。

背景技术

在先技术，CN105617C公开了一种卧立式连续焦炉其单一炭化室-燃烧室单元或多个炭化室-燃烧室单元及底部的热交换结构组成。炭化室由常压工作的炭化室卧式部分和炭化室立式部分组成：炭化室卧式部分的一端为密封移动炉门，另一端为堵板结构，顶部设有装煤口和荒煤气出口，底部设有焦炭分散出口；炭化室立式部分位于焦炭分散出口的下部，通过焦炭分散口把炭化室卧式部分和炭化室立式部分相连结，炭化室立式部分的上部设有空气和煤气进口，荒煤气和燃烧废气出口，底部设有冷却气进口和排焦翻板，排焦翻板的下部浸没于熄焦液封槽中，熄焦液封槽中设排焦传输机械。

上述发明中将卧立式结构有机结合使得炭化过程在密闭的系统中进行，从根本上消除了装煤孔、上升管、炉门及装煤出焦操作中的泄露污染，具有自动化程度高、热效率高、回收煤气和化学产品等特点。其不足之处在于推料难度较大。其原因是由于原煤、半焦的存在使得推焦力度加大，导致了炉墙的严重损害，这种损害使炉体寿命受到影响。

在先技术，CN105617C开发了一种连续间接混合加热的直立炉。该焦炉基于分段加热分段管理理论，炼焦时，入炉煤料由提升机送到炉顶煤斗，入炉煤料在重力的作用下，随炉体底部刮板出焦机的连续出焦而缓慢下降，当煤料进入炭化室干燥干馏段时，来自炭化室墙的热量间接加热使得煤料膨胀。为抵抗这一段的煤料膨胀，炭化室和燃烧室的隔墙采用全封闭的结构。在这一全封闭段煤料完成了脱水干燥、熔融软化和固化。当干馏物料继续下降时，进入炭化室的高温段，物料脱氢收缩产生裂纹。干馏物料通过高温段和高温废气换热使传热加强，使结焦时间缩短。焦炭成熟后继续下降时进入炭化室气化冷却段，在这一阶段高温焦炭于从液封熄焦槽产生的水蒸气发生气化反应，使红焦温度降低。焦炭在弧形夹套水冷式出焦斗的下降过程中再次与上升的水蒸气换热，水蒸气温度升高而焦炭温度继续下降，直到焦炭落入液封熄焦槽，最后由刮板出焦机刮出。该炉结构的优点在于：炭化室顶部设计成低温储料段，加煤过程连续进行，抑制了炉顶冒烟冒火，消除了炉顶污染；炭化室高温段采用混热式方法加热结构，提高了热效率；炭化室下部设有气化冷却段结构，熄焦蒸汽上升和红焦换热，升温后在该段进行气化反应，利用了红焦热能，消除了推焦车和拦焦车等大型机械设备，降低了投资，简化了操作。该焦炉结构存在的不足之处是出焦困难和难以满足大规模生产要求。

在先技术，US5607556开发了一个套筒式炭化室焦化装置。内外套筒均为钢板结构，其间设有加热火道。当液压机将煤从炭化室的一端推入炭化室时，煤料在套筒中被间接双向加热，随着煤料下行依次被脱水、干燥、软化粘结、固化、脱氢半焦收缩最后转化成高温焦炭，从炭化室另一端落入熄焦室，用水蒸气冷却。煤料转化成焦炭的全部过程都在上述的管式套筒炭化室中完成。该装置的优点在于它降低了对环境的污染，其泄露指标能够满足美国清洁空气法的要求。但是，煤转化成焦炭的全部过程都在管式套筒炭化室中完成，未能将脱氢半焦收缩过程分离出来。而这一最后过程，需要较高温度和较长的时间，这使得本发明工艺生产效率低。另外，管式套筒炭化室结构复杂，占地面积也大。

在先技术，US6077399仍采用管式套筒炭化室结构，但是，在套筒中取消了燃烧室结构，煤料炭化所需的热能来自燃烧室的高温气。该发明的特点是在加压下焦化，由于炭化室压力较高，所以炭化室出焦端的液封熄焦室为大U型结构，如果炭化压力达到5atm或高于5atm以上时，熄焦室被压力容器——均热炉代替，均热炉的底部联结由锁定仓，锁定仓的上下部装有阀门，通过调节阀门排出焦炭并保持炭化室压力。其存在的问题是：(1)炭化在压力下进行，操作困难；(2)需压力容器，投资高；(3)为了保持工艺操作压力需要较多的匹配设备和部件，这使得操作复杂也增加了投资；(4)均热炉中是高温，在高温区的控制翻板要求特种材料，操作难度大；(5)管式套筒炭化室结构复杂，且难以组合成一体，占地面积也大。

发明内容

本发明基于上述存在的问题，提供一种无泄露污染、利用配合煤生产优质冶金或铸造焦炭，回收化学产品和煤气，回收高温焦炭显热，生产效率、热效率和自动化程度高而投资低的一种全封闭直立式焦炉。

本发明为实现上述目的，焦炉采用直立式结构，从上到下由顶部加煤及压煤推焦系统、炉体部分、底部排焦及传输机构组成。

顶部加煤系统中下料筒采用料钟结构，煤料从小料仓到炭化室由螺旋给料机来完成。炉体部分包括炭化段、过渡段和冷却段，上部炭化段由单一炭化室-燃烧室单元或多个炭化室-燃烧室单元组成。炭化室底部通过过渡段结构和下部冷却段相连接，炭化室顶部设有装煤口和压煤推焦装置；冷却段底部和排焦装置连接，排焦装置的下部浸没于液封熄焦槽中，液封熄焦槽中设有焦炭输送装置。在炭化室两侧是燃烧室，另两侧是封闭结构。炭化室下部是冷却段，冷却段两侧是蓄热室，蓄热室的底部和小烟道烟囱相连。炉体顶部和中部过渡段设有荒煤气出口，冷却段的下部设有冷却煤气进口，冷却段的上部设有高温冷却煤气出口，炉体底部设有燃烧煤气进口。

其中：所述的炭化室顶部设有液压推煤机构；所述的燃烧室是由多个立火道单元组成，其立火道位于炭化室干馏段的两侧；所述的炭化室从上到下宽度逐渐增加，其锥度大于20mm；所述的炭化室-燃烧室隔墙为密封结构或留有荒煤气通道的结构；所述的排焦装置中设有导焦机构。

本发明焦炉采用上述结构的优点与积极效果：(1)和发明专利CN105617C相比，本发明采用直立式结构，使出焦时的阻力大大降低，有利于出焦，有利于延长炉体寿命。(2)和发明专利CN105617C及俄罗斯直立式连续型焦炉相比，本发明采用直立式火道，以提高炉体强度。(3)和Calderon发明专利US5607556和US6077399相比，Calderon发明专利只有一个环形套筒式炭化室，而本发明炭化室为室式结构，可以由一个或多个炭化室-燃烧室单元组成一座焦炉，占地面积小。另外还克服Calderon发明专利推焦阻力大，焦饼施加于炉墙的压力也大，因而推焦难，炉墙易损，炉体寿命短等不足。(4)和现有水平室式焦炉相比，取消了清洁炉门等必须的人工操作，整个过程能在计算机程序控制下自动进行，而且煤料焦化过程在密封系统中进行，避免了装煤口、焦炉炉门、放散管和装煤出焦时引起的粉尘污染。本发明焦炉的特点在于：(1)炭化室为直立结构使出焦时的推焦阻力大大降低，有利于出焦，有利于延长炉体寿命。(2)煤料运行连续进行，可实现高度机械化。(3)焦化过程在密闭系统中进行，消除了装煤、出焦、熄焦及炉门泄露引起的污染。(4)采用蓄热室或换热式结构，热效率高。(5)回收煤气和化学产品，使资源得到充分利用。

附图说明

图1是本发明炉体的结构示意图

图2是本发明炉体纵剖面结构示意图

图中：炭化段1  过渡段2  冷却段3  炭化室4  燃烧室5  排焦装置6  液封熄焦槽7  焦炭输送装置8  压煤推焦装置9  蓄热室10  小烟道11  中部荒煤气出口12  冷却煤气入口13  高温冷却煤气出口14炉顶储煤仓15  料钟16  小料仓17  燃烧煤气入口18  燃烧室—炭化室墙19  顶部荒煤气出口20

具体实施方式

本发明全封闭直立式焦炉炉体结构如图1～2所示。顶部加煤系统中下料筒采用料钟16结构，煤料从小料仓17到炭化室4由螺旋给料机来完成。炉体部分包括炭化段1、过渡段2和冷却段3，上部炭化段1由单一炭化室4-燃烧室5单元或多个炭化室4-燃烧室5单元组成。炭化室4底部通过过渡段2结构和下部冷却段3相连接，炭化室4顶部设有装煤口和压煤推焦装置9；冷却段3底部和排焦装置6连接，排焦装置6的下部，浸没于液封熄焦槽7中，液封熄焦槽7中设焦炭输送装置8。炭化室4两侧是燃烧室5，另两侧是封闭结构。炭化室4下部是冷却段3，冷却段3两侧是蓄热室10，蓄热室10的底部和小烟道11相连接。炉体顶部和中部过渡段2留有荒煤气出口12，冷却段3的下部有冷却煤气入口13，冷却段3的上部有高温冷却煤气出口14，炉体底部有燃烧煤气入口18。其中：所述的炭化室4顶部设有压煤推焦装置9；所述的燃烧室5是由多个立火道单元组成，其立火道位于炭化室4干馏段的两侧；所述的炭化室4从上到下宽度逐渐增加，锥度大于20mm；所述的炭化室-燃烧室隔墙19为密封结构或留有荒煤气通道的结构；所述的排焦装置6中设有导焦机构。

本发明全封闭直立式焦炉以年产五千吨冶金焦为例，根据炉内物流流动原理，焦炉由煤焦化系统，焦炭冷却排出系统，空气煤气燃烧加热和废气系统、荒煤气系统四大系统组成，其炉体结构如图1～2所示。

煤料通过提升机输送到炉顶储煤仓15，经料钟16启闭下落到小料仓17中，然后通过螺旋输送机送到炭化室4。在炭化室4顶部煤料被预热后，随压煤推焦装置9推动物料下行，到达炭化段1，当煤料转变成固体焦炭后，继续随压煤推焦装置9推动以及自重向下移动进入冷却段3。在冷却段3与逆流而上的冷却煤气或低温蒸汽换热，逐步被冷却，冷却后的低温焦炭通过排焦装置6，排入液封熄焦槽7中，最后由液封熄焦槽7中的焦炭输送装置8送往筛焦设备或焦仓。

焦炉下部是高温焦炭的冷却段3，循环冷却煤气从炉体底部冷却煤气入口13输入冷却段3，与下移的高温焦炭逆流而行。经换热升温的冷却煤气在燃烧室5底部过渡段2位置的高温冷却煤气出口14被抽出，在炉外经过热量回收，使其温度降低后，再输入冷却段3下部，循环进行高温焦炭的冷却。

燃烧煤气从炉体底部燃烧煤气入口18输入，直接进入到燃烧室5底部。空气从小烟道11进入(空气和高温废气交替通过)，经蓄热室10预热，到达燃烧室5底部和煤气混合燃烧，在立火道燃烧生成的高温废气首先通过燃烧室—炭化室墙19给炭化室4供热，最后高温废气被分成两部分：一部分通过立火道底部的循环孔进行废气循环，另一部分高温废气通过立火道底部的废气孔进入到蓄热室10，最后经小烟道11由烟囱排出。下一个循环则是空气和高温废气交换通道，其整个过程的原理则重复前一个循环。

炉体的顶部和中部都设有荒煤气出口，干馏过程中产生的荒煤气从炉体顶部的出口20经桥管、上升管汇入集气管。在桥管和集气管处用高压循环氨水喷洒冷却。而从炉体中部的出口12出来的荒煤气经过循环氨水喷洒冷却，和顶部冷却后的荒煤气一块经吸气弯管抽吸至冷鼓工段。

Claims (8)

1.一种全封闭直立式焦炉，其特征在于该焦炉是由上部炭化段(1)，中部过渡段(2)和下部冷却段(3)构成；所述炭化段(1)是由单一炭化室(4)一燃烧室(5)单元或多个炭化室(4)-燃烧室(5)单元构成，炭化室(4)底部通过过渡段(2)和下部冷却段(3)相连，冷却段(3)底部和排焦装置(6)相连。

2.权利要求1所述的全封闭直立式焦炉，其特征在于炭化室(4)两侧是燃烧室(5)，另两侧是封闭结构。

3.权利要求1所述的全封闭直立式焦炉，其特征在于炭化室(4)顶部设有装煤口和压煤推焦装置(9)。

4.权利要求1所述的全封闭直立式焦炉，其特征在于炭化室(4)下端设有冷却段(3)，冷却段(3)的两侧设有蓄热室(10)，其底部和排焦装置(6)相连接。

5.权利要求4所述的全封闭直立式焦炉，其特征在于蓄热室(10)的底部和小烟道(11)烟囱相连通。

6.权利要求1所述的全封闭直立式焦炉，其特征在于中部过渡段(2)留有荒煤气出口(12)。

7.权利要求1所述的全封闭直立式焦炉，其特征在于炭化室(4)为锥形结构，其锥度大于20mm。

8.权利要求1所述的全封闭直立式焦炉，其特征在于下部冷却段(3)设有冷却煤气入口(13)和高温冷却煤气出口(14)。

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