CN101089123A - 封闭干馏分层炭化管状立式焦炉 - Google Patents

Abstract

一种封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，在焦炉本体14内设有圆锥状炭化管42构成的多个小端向上并垂直装置的管状炭化室，每个管状炭化室自上到下分为烘干段33、挥发段31、干馏段29、炭化段27、熄焦段26，并相互连通。每段均有独立的燃烧室，使原料煤受热均匀而保证炭化质量。管状炭化室在焦炉本体内成组径向排列，每段管状炭化室的可挥发物质均进入烘干段集气室7，以利于煤气的回收，保证挥发物中煤焦油及其它化学产品的品质和产量。本发明所提供的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，受热炭化均匀，能够分段温控炭化，挥发物分段析出。炭化不挂壁、不粘壁。

Description

封闭干馏分层炭化管状立式焦炉

技术领域

本发明涉及一种干馏炭化管式焦炉，尤指一种封闭干馏分层炭化管状立式焦炉。

背景技术

中围专利公开了一种连续焦化型铁合金焦炉(公开号：CN1069053，公开日：1993年2月17日)，该炭化室的墙壁为薄格子砖结构，与两侧燃烧室的立火道相连，立火道通过底部的跨越孔与小烟道连通，小烟道的顶部设有焚烧室，使高温废气中的残留物再次燃烧后，从烟道排出。在出料口下端设有液封熄焦槽和刮板出焦机，其上部设有斗式提升机。其两侧还设有集气管。整个碳化室在煤料的自动重力作用下缓慢下降，干镏区温度约600℃，到下部时，经内热空气管输入微量空气，使干馏温度提高，随即进入夹套水冷式出焦斗冷却，相继进入液封熄焦槽熄焦。该专利不足之处在于：

1.该炭化室由薄格子砖墙壁围成方型结构，(1)在原料煤热膨涨力作用下，周边受力不均匀；(2)方型炭化室内侧为方角且表面不光滑，干馏炭化时原料煤受热膨涨后容易挂壁；(3)方型炭化室上下尺寸一样，干馏炭化时，在原料煤受热膨涨挂壁粘壁后，会导致炭化室堵塞，严重时与炭化室内墙壁烧结成一体，(4)格子砖结构炭化室墙壁厚度受材料与工艺的限制，炭化室墙壁厚度越厚，传导温度的阻力越大。

2.炭化室与两侧燃烧室的立火道相连，炭化室周边只有两侧传热，原料煤受热不均而影响炭化质量。

3.炭化室两侧的纵向立火道温度难以控制，长烟煤粒度和堆积厚度与气密性成对比，长烟煤中的挥发物受热从煤体内析出后，受堆积厚度影响，堆积越厚挥发物排出的阻力越大，不能在最短时间内向干馏炭化室之外排出而继续受热，导致挥发物中大量油分子和其它化学分子转化成炭分子，不能保证挥发物中煤焦油及其它化学产品的品质和产量。

发明内容

本发明的目地就是要提供一种炭化不挂壁、不粘壁，受热均匀，分段温控炭化，挥发物分段析出的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，包括焦炉本体、燃烧室、进火口、上火道、煤气道、管状炭化室、斗式提升机、炉顶仓、总烟道、排烟道、排烟口、煤气输气管、热交换管、水封槽、出焦机、往复推焦机。进火口通过多格子形状的上火道与燃烧室连通。燃烧室经过格子墙和排烟道并通过排烟口与总烟道连通。总烟道与烟囱连通。出焦机设在出焦口下方的水封槽内。往复推焦机设在出焦口下方。所述的每个管状炭化室由多个小端向上并垂直装置的圆锥状炭化管构成，所述的管状炭化室自上到下根据煤质情况，包括以下几种结构方案：管状炭化室自上到下分为烘干段、挥发段、干馏段、炭化段、熄焦段，并相互连通；所述的管状炭化室自上到下分为烘干段、炭化段、熄焦段、并相互连通；所述的管状炭化室自上到下分为烘干段、干馏段、炭化段、熄焦段、并相互连通；所述的管状炭化室自上到下分为烘干段、挥发段、炭化段、熄焦段、并相互连通。所述的管状炭化室根据实际生产情况，设计增加其中的任何段。

管状炭化室的圆锥状炭化管材料为炭化硅复合材料；管状炭化室的圆锥状炭化管的管壁厚度范围为20毫米-120毫米，管状炭化室的圆锥状炭化管的管孔锥度范围为1∶10-1∶200，管状炭化室的圆锥状炭化管长度在0.6米-6米之间。管状炭化室在焦炉本体内成组径向排列。所述的管状炭化室每组至少3个管状炭化室，并呈多组矩阵排列。每组管状炭化室之间由构成上火道、煤气道和排烟道的墙体间隔。管状炭化室与管状炭化室之间、管状炭化室与焦炉本体两侧之间留有空间。在每组管状炭化室的烘干段与挥发段之间、挥发段与干馏段之间和干馏段与炭化段之间通过托板衔接并相通。在管状炭化室外围，由托板密闭分隔出烘干段集气室、挥发段燃烧室、干馏段燃烧室、炭化段燃烧室。烘干段集气室的上端及炭化段燃烧室下端通过耐火材料密封。在托板衔接处设有与管状炭化室相通的煤气排气孔，煤气排气孔与烘干段集气室相连通。斗式提升机的顶端和炉顶仓相连通。在炉顶仓的下方设有螺旋给煤机，在螺旋给煤机的下方设有螺旋分煤机，螺旋分煤机上的出煤口与每个管状炭化室进煤口密封连通。缓冲流煤管两端分别与螺旋分煤机的始端和螺旋给煤机的末端密封连通。螺旋给煤机的始端与炉顶仓的出煤口密封连通。在螺旋分煤机的末端设有与其密封连通的余煤溢流管，余煤溢流管的另端与斗式提升机连通。煤气输气管的一端与烘干段集气室连通，另端与煤气集气管连通。所述的熄焦段为夹套水冷管，熄焦段的出焦口浸入水封槽内。在总烟道内装有热交换管，热交换管与熄焦段下端的热风管连通。斗式提升机将原料煤送入炉顶煤仓，有螺旋给煤机将煤分送给各螺旋分煤机，螺旋分煤机按需要分送给各管状炭化室，余剩的煤由溢流管送回斗式提升机再返回炉顶煤仓。整个上煤系统全部采用密闭连接，避免无黑烟和黄烟的泄露和对环镜的污染。

原料煤进入多组管状炭化室后，经过烘干段、预热段、挥发段、炭化段、熄焦段、出焦段等过程后产出挥发气体和焦炭。

多段管状炭化室在一定距离处断开，段与段之间的断开处与燃烧室有炭化管托板密闭隔开，断开处与多孔格子煤气排气道相连通，挥发气体从管状炭化室断开处排出，通过管状炭化室断开处与多孔格子煤气排气道相连通的通道进入多孔格子煤气排气道，经多孔格子煤气排气道进入炉顶煤气集气室后，再经煤气集气管微负压抽出。

煤气燃烧器将火焰喷入多孔格子上火道，多孔格子上火道将火焰均匀分布后，通过多孔格子上火道与燃烧室连通，将火焰送进燃烧室燃烧，并对管状炭化室四周进行均匀加热，使管状炭化室周边均匀受热，加快了干馏炭化时间。多组分层且独立的燃烧室的燃烧温度均可单独调整。

煤气在燃烧室燃烧后，燃烧室的废气通过多孔格子排烟道底部进入焦炉本体中间总烟道并排出，焦炉本体中间的总烟道内装有煤气燃烧器燃烧时所需的热空气予加热的耐腐热交换管，利用余热加热燃烧器燃烧时所需的热空气，回收热能，提高热效率。

赤焦进入熄焦段，连体夹套水冷熄焦套管内的循环冷却水带走赤焦通过熄焦套管传出的大量热量，使赤焦热量放出后而冷却，已冷却的焦炭落入浸在密闭的水封槽内与夹套水冷熄焦套管有一定间距的托板上，经调速往复刮板推焦机推出，再由水槽内的刮板运输机将焦炭运出。解决了赤焦直接浸水而产生大量的水蒸气，灰尘，硫化氢等有害物质的排放污染，节约了大量水资源，真正做到干馏炭化焦炉的环保节能。熄焦时产生大量的循环热水的热能可回收利用。

除控制独立燃烧室燃烧温度外，主要调整往复刮板推焦机推出焦炭的速度来控制原料煤干馏炭化时的温度与时间。

管状炭化室由高气密性、高导热耐磨复合耐火材料制成内径上小下大的圆锥状炭化管构成。它的管壁薄传导热快；管状炭化室周边受热均匀、干馏炭化热传导均匀；；管状炭化室的管壁受原料煤热膨涨力时受力均匀；管状炭化室内径上小下大，使受热膨涨后的煤与管壁保持一定缝隙，加之管壁光滑而不挂壁不粘壁。

长烟煤粒度和堆积厚度与气密性成对比，长烟煤中的挥发物受热从煤体内析出后，受堆积厚度影响，堆积越厚挥发物排出的阻力越大，不能在最短时间内排出干馏炭化室而继续受热，导致挥发物中大量油分子和其它化学分子转化成炭分子，降低了挥发物中煤焦油及其它化学产品的品质和产量。采用多段分层干馏管状炭化室分层挥发，化整为零，解决了上述问题。分层多组燃烧室分层燃烧，可单独调整各段燃烧室的温度，使各段干馏管状炭化室在各段得到不同的干馏炭化温度，解决了长烟煤种在不同温度下挥发出不同的所需要的低炭低灰煤焦油及化学产物。

煤气燃烧器将火焰喷入多孔格子火道后，多孔格子火道使火焰均匀的进入燃烧室对管状炭化室进行充分加热，使长烟煤种在管状炭化室各段都能均匀受热，使挥发物均匀挥发，提高了挥发物的品质和焦炭质量。

从焦炉附属机械设备、管状炭化室入煤口、干馏炭化室、连体夹套水冷干式熄焦段、到出焦口整个工艺流程采用全密闭连续高效干馏炭化工艺技术，有效解决了焦炉加煤时黑烟的泄漏和有害气体的污染，焦炉熄焦时不会造成灰尘及硫化氢的排放，真正实现焦炉环保。

附图说明

图1为本发明的主视剖视图。

图2为本发明的左视剖视图。

图3为本发明图2的A-A剖面图。

图4为图2中①部位放大图。

图5为图2中②部位放大图。

图6为图2中③部位放大图。

图中标记

1斗式提升机  2炉顶仓  3观测孔  4螺旋给煤机  5螺旋分煤机  6缓冲流煤管  7烘干段集气室  8楼梯平台  9煤气输气管  10煤气排气孔  11热交换管  12总烟道  13热风管  14焦炉本体  15煤气管  16煤气集气管  17砼梁18冷却水管  19热风管  20冷却水溢流管  21水封槽  22出焦机  23砼拄24砼基础  25往复推焦机  26熄焦段  27炭化段  28进火口  29干馏段  30排烟口 31挥发段  32余煤溢流管  33烘干段  34上火道  35燃烧室  36排烟道  37煤气道  38炉底托焦板  39引火口  40管状炭化室  41托板  42圆锥状炭化管  43挥发段燃烧室  44干馏段燃烧室  45炭化段燃烧室  46夹套水冷熄焦套管

具体实施方式

参照图1、图2、图3。

封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，包括焦炉本体14、燃烧室35、进火口28、上火道34、煤气道37、管状炭化室40、斗式提升机1、炉顶仓2、总烟道12、排烟道36、排烟口30、煤气输气管9、热交换管11、夹套水冷熄焦套管46、水封槽21、出焦机22、往复推焦机25。进火口通过多格子形状的上火道与燃烧室连通。燃烧室经过格子墙和排烟道36并通过排烟口30与总烟道连通。总烟道与烟囱连通。出焦机设在出焦口下方的水封槽21内，往复推焦机25设在出焦口下方。所述的每个管状炭化室由多个小端向上并垂直装置的圆锥状炭化管42构成。所述的管状炭化室自上到下根据煤质情况，包括以下几种结构方案：管状炭化室自上到下分为烘干段33、挥发段31、干馏段29、炭化段27、熄焦段26，并相互连通；所述的管状炭化室自上到下分为烘干段、炭化段、熄焦段、并相互连通；所述的管状炭化室自上到下分为烘干段、干馏段、炭化段、熄焦段、并相互连通；所述的管状炭化室自上到下分为烘干段、挥发段、炭化段、熄焦段、并相互连通。所述的管状炭化室根据实际生产情况，设计增加其中的任何段。管状炭化室在焦炉本体内成组径向排列，每组六个管状炭化室，多组矩阵排列。每组管状炭化室之间由构成上火道、煤气道和排烟道的墙体间隔。管状炭化室与管状炭化室之间、管状炭化室与焦炉本体14两侧之间留有空间。在每组管状炭化室的烘干段与挥发段之间、挥发段与干馏段之间和干馏段与炭化段之间通过托板41衔接并相通。在管状炭化室外围，由托板密闭分隔出烘于段集气室7、挥发段燃烧室43、干馏段燃烧室44、炭化段燃烧室45。烘干段集气室的上端及炭化段燃烧室下端通过耐火材料密封。在烘干段的上方设有观测孔3，用以观测管状炭化室的内部炭化情况。在托板衔接处设有与管状炭化室相通的煤气排气孔10，煤气排气孔与烘干段集气室相连通。斗式提升机1的顶端和炉顶仓2相连通，在炉顶仓的下方设有螺旋给煤机4，在螺旋给煤机的下方设有螺旋分煤机5，螺旋分煤机上的出煤口与每个管状炭化室进煤口密封连通。缓冲流煤管6两端分别与螺旋分煤机的始端和螺旋给煤机的末端密封连通。螺旋给煤机的始端与炉顶仓的出煤口密封连通。在螺旋分煤机的末端设有与其密封连通的余煤溢流管32，余煤溢流管的另端与斗式提升机连通。

煤气输气管9的一端与烘干段集气室连通，另端与煤气集气管16连通。，

所述的熄焦段为夹套水冷管，熄焦段的出焦口浸入水封槽内。

在总烟道内装有热交换管，热交换管与熄焦段下端的热风管(13)连通。

所述的管状炭化室的圆锥状炭化管42材料为刚玉复合材料。管状炭化室的圆锥状炭化管的管壁厚度范围为20毫米-120毫米，管状炭化室的圆锥状炭化管的管孔锥度范围为1∶10-1∶200，管状炭化室的圆锥状炭化管长度在0.6米-6米之间。

一、煤气回收系统：焦炉本体14包括砼基础24，砼拄23，砼梁17，楼梯平台8，墙体结构组成。炉体上端设有烘干段集气室7，每一段炭化段之间设有煤气排气孔10，煤气排气孔与多孔格子煤气道37相通，煤气道37与烘干段集气室7相通。原料煤进入各干馏炭化室后，经过干馏炭化过程，产出大量煤气从各炭化段之间排出，经煤气排气孔10进入多孔格子煤气道37汇集后，再进入炉体上端烘干段集气室7内，由煤气输气管9排出炉体外经煤气集气管16送去洗涤净化，经洗涤净化后的煤气再经煤气管15返送回燃烧室35燃烧。

二、煤气燃烧系统：在引火口39点火，由热风管13、19向管状炭化室供氧助燃。焦炉本体14外墙体上设有与各段燃烧室35相连通的进火口28，煤气燃烧器通过进火口28将火焰送入多孔格子上火道34。多孔格子上火道34将火焰分均后，再通过多孔格子上火道34与燃烧室35之间相通的过火道将火焰送入燃烧室35内进行燃烧，以加热各段管状炭化室。

三、干馏炭化系统：燃烧室35中间装有分段独立多组锥体管状干馏炭化室，锥体管状干馏炭化室自上而下的组成部分有预热烘干段33，挥发段31，干馏段29，炭化段27，熄焦段26。原料煤进入预热脱水烘干段33以后，烘干段33利用烘干段集气室7大量热煤气传导过来的热量将原料煤中的水份烘干，水蒸汽从烘干段33与挥发段31接口处排烟口排入烘干段集气室7，再由煤气输气管9从烘干段集气室7同热煤气一起抽排走，脱水后的原料煤下移进入挥发段31，上层燃烧室35对挥发段31加热，使原料煤中的挥发份达到析出温度(＞200℃)，析出的挥发份从预热脱水烘干段33与挥发段31接口处排烟口排入烘干段集气室7，原料煤继续下移进入干馏段29后，中层燃烧室35对干馏段29加热，使原料煤中的挥发份达到大量析出温度(＞500℃)，析出的挥发份从预热挥发段31与干馏段29接口处排烟口排入煤气道37后再进入集气室7。原料煤中的挥发物大量析出后下移进入炭化段27，下层燃烧室35对炭化段27加热，使原料煤中的剩余少量挥发份继续析出和煤的进一步炭化(≤600℃)，析出的挥发份从干馏段29与炭化段27接口处排入煤气道37后进入烘干段集气室7，再由输气管9经煤气集气管16抽去洗涤净化。

四、熄焦系统：已挥发过并已炭化的赤焦下移进入熄焦段26，有冷却水管18将冷却水注入夹套水冷熄焦套管43的夹套内，吸收熄焦段管壁赤焦传导过来大量热量后，再通过冷却水溢流管20排出，通过调整冷却水注入量来保证熄焦所需要的冷却温度。

五、出焦系统：干熄冷却的焦炭，从熄焦段26下端落入与夹套水冷熄焦套管管口有一定间距的炉底托焦板38上，经调速往复刮板式推焦机25推出下落水封槽21内，再由水封槽21内的刮板式出焦机22将焦炭运出。

六、上煤系统：斗式提升机1将原料煤送入炉顶仓2，有螺旋给煤机4经缓冲流煤管6将煤分送给各螺旋分煤机5，螺旋分煤机5按需要分送给各烘干室33，余剩的煤有余煤溢流管32送回斗式提升机1再返回炉顶仓2。整个上煤系统全部采用密闭连接，解决了冒黑烟和有害气体的泄露对环镜的污染问题。

七、余热回收系统：煤气在燃烧室35燃烧后，废气从燃烧室35与多孔格子排烟道36相连通的通道进入多孔格子排烟道36后，再通过多孔格子排烟道36底部与窑炉中间总烟道12有相连通的通道进入窑炉中间的总烟道12排出，窑炉中间的总烟道12内装有煤气燃烧器燃烧时所需的热空气加热的耐腐热交换管11，利用余热加热燃烧时所需的热空气，回收了热能，提高了热效率。

八、内热自燃系统：夹套水冷干熄焦室26下端设有热风管19，点火烘炉时将热风管19打开，通过热风管给风供氧使原料煤内热自燃，调整热风管的给风量来控制原料煤内热自燃温度。碳化温度上不去时也可调整热风管的微量给风来提高炭化温度。

参照图4。在每组管状炭化室的烘干段33与挥发段31之间通过托板41衔接并相通，挥发段的圆锥状炭化管42与托板41下方座口固定联接，烘干段的圆锥状炭化管与托板41上方座口固定联接。在管状炭化室外围，由托板密闭分隔出烘干段集气室7、挥发段燃烧室43。在托板衔接处设有与管状炭化室相通的煤气排气孔10，煤气排气孔与烘干段集气室相连通；火焰是通过上火道34分均进入燃烧室35。各段管状炭化室内的可挥发物质经过煤气排气孔10和煤气道37进入烘干段集气室7。

参照图5。在每组管状炭化室的干馏段29与炭化段27之间通过托板41衔接并相通，炭化段的圆锥状炭化管42与托板41下方座口固定联接，干馏段的圆锥状炭化管42与托板41上方座口固定联接。在管状炭化室外围，由托板密闭分隔出干馏段燃烧室44、炭化段燃烧室45。在托板衔接处设有与管状炭化室相通的煤气排气孔10，煤气排气孔与烘干段集气室相连通；火焰是通过上火道34分均进入燃烧室。各段管状炭化室内的可挥发物质经过煤气排气孔10和煤气道37进入烘干段集气室。

参照图6。熄焦段26的下方设有往复刮板式推焦机25，推焦机25的下方为炉底托焦板38，炉底托焦板的下方为刮板式出焦机22。热风管19与熄焦段26管状炭化室连通。冷却水溢流管20与夹套水冷熄焦套管46连通。引火口39与熄焦段26管状炭化室连通。保证挥发物中煤焦油及其它化学产品的品质和产量。

Claims (10)

1、一种封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，包括焦炉本体(14)、燃烧室(35)、进火口(28)、上火道(34)、煤气道(37)、管状炭化室(40)、斗式提升机(1)、炉顶仓(2)、总烟道(12)、排烟道(36)、排烟口(30)、煤气输气管(9)、热交换管(11)、夹套水冷熄焦套管(46)、水封槽(21)、出焦机(22)、往复推焦机(25)，进火口通过多格子形状的上火道与燃烧室连通，燃烧室经过格子墙和排烟道(36)并通过排烟口(30)与总烟道连通，总烟道与烟囱连通，出焦机设在出焦口下方的水封槽内，往复推焦机设在出焦口下方，其特征在于：所述的每个管状炭化室由多个小端向上并垂直装置的圆锥状炭化管(42)构成，自上到下分为烘干段(33)、挥发段(31)、干馏段(29)、炭化段(27)、熄焦段(26)，并相互连通，管状炭化室在焦炉本体内成组径向排列，每组管状炭化室之间由构成上火道、煤气道和排烟道的墙体间隔；管状炭化室与管状炭化室之间、管状炭化室与焦炉本体两侧之间留有空间；在每组管状炭化室的烘干段与挥发段之间、挥发段与干馏段之间和干馏段与炭化段之间通过托板(41)衔接并相通，在管状炭化室外围，由托板密闭分隔出烘干段集气室(7)、挥发段燃烧室(43)、干馏段燃烧室(44)、炭化段燃烧室(45)，烘干段集气室的上端及炭化段燃烧室下端通过耐火材料密封；在托板衔接处设有与管状炭化室相通的煤气排气孔(10)，煤气排气孔与烘干段集气室相连通；斗式提升机(1)的顶端和炉顶仓(2)相连通，在炉顶仓的下方设有螺旋给煤机(4)，在螺旋给煤机的下方设有螺旋分煤机(5)，螺旋分煤机上的出煤口与每个管状炭化室进煤口密封连通；缓冲流煤管(6)两端分别与螺旋分煤机的始端和螺旋给煤机的末端密封连通，螺旋给煤机的始端与炉顶仓的出煤口密封连通；在螺旋分煤机的末端设有与其密封连通的余煤溢流管(32)，余煤溢流管的另端与斗式提升机连通。

2.根据权利要求1所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：所述的管状炭化室自上到下分为烘干段(33)、炭化段(27)、熄焦段(26)。

3.根据权利要求1所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：所述的管状炭化室自上到下分为烘干段(33)、干馏段(29)、炭化段(27)、熄焦段(26)。

4.根据权利要求1所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：所述的管状炭化室自上到下分为烘干段(33)、挥发段(31)、炭化段(27)、熄焦段(26)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：所述的管状炭化室根据煤质情况，设计增加其中的任何段。

6.根据权利要求1所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：煤气输气管(9)的一端与烘干段集气室连通，另端与煤气集气管(16)连通。

7.根据权利要求1所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：所述的熄焦段为夹套水冷管，熄焦段的出焦口浸入水封槽内。

8.根据权利要求1所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：在总烟道内装有热交换管，热交换管与熄焦段下端的热风管(13)连通。

9.根据权利要求1所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：所述的管状炭化室的圆锥状炭化管(42)材料为炭化硅复合材料；管状炭化室的圆锥状炭化管的管壁厚度范围为20毫米-120毫米，管状炭化室的圆锥状炭化管的管孔锥度范围为1∶10-1∶200，管状炭化室的圆锥状炭化管长度在0.6米-6米之间。

10.根据权利要求1所述的封闭干馏分层炭化管状立式焦炉，其特征在于：所述的管状炭化室每组至少3个管状炭化室，并呈多组矩阵排列。

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