CN101372625A

CN101372625A - 控制炼焦煤湿度的方法

Info

Publication number: CN101372625A
Application number: CNA2008103051245A
Authority: CN
Inventors: 汪洋; 张初永; 刘燕
Original assignee: Panzhihua New Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Panzhihua New Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2009-02-25

Abstract

本发明涉及一种控制炼焦煤湿度的方法，属于炼焦备煤技术领域。本发明所解决的技术问题是提供一种流程简单、设备少的炼焦煤湿度控制方法，该方法还能有效降低干燥系统的含氧量，保证系统的安全性。本发明充分利用干熄焦蒸汽发电后的背压汽或工厂内的其它低压蒸汽以及焦炉废气，采用蒸汽进行间接干燥的同时采用焦炉生产过程中产生的废气作为载气直接干燥。提高了干燥机的干燥效率，同时防止干燥后的水分结露，降低系统氧气含量(使系统含氧量稳定的保持在13％以下)，防止系统着火爆炸，使系统运行更安全，且蒸汽用量减少，运行成本降低，具有良好的市场应用前景。

Description

控制炼焦煤湿度的方法

技术领域

本发明涉及一种控制炼焦煤湿度的方法，属于炼焦备煤技术领域。

背景技术

在炼焦煤的准备过程中，常常因洗选、天气等原因导致水份较大，从而导致焦炉产能降低、炼焦耗热量升高、焦炭质量变差、蒸氨废水量增加、对焦炉的寿命影响也较大。由于炼焦煤资源的枯竭，捣固焦炉将大量建设，捣固焦炉对煤料的水分稳定性要求较高，为满足生产需要，将炼焦煤水份稳定控制一定的范围，业界开发了一系列煤调湿方法(CoalMoisture Control简称CMC)。目前主要有三种CMC方法：一是导热油调湿方法，利用导热油回收焦炉烟道气的余热和焦炉上升管的显热，然后，在多管回转式干燥机中导热油对煤料进行间接加热，从而使煤料干燥，该种煤调湿系统流程复杂、设备庞大、操作环节多、故障率高、投资较高，现在已很少建设。二是蒸汽调湿方法(回转式干燥机煤调湿)，利用干熄焦蒸汽发电后的背压汽或工厂内的其它低压蒸汽作为热源，在多管回转式干燥机中，蒸汽对煤料间接加热干燥，蒸汽煤调湿装置设备少，流程简单，但蒸汽消耗大，系统氧含量不宜控制，易发生着火事故。三是焦炉烟道气调湿方法(流化床煤调湿)，煤料由湿煤料仓送往两个室组成的流化床干燥机，从分布板进入的热风直接与煤料接触，对煤料进行加热干燥。这种调湿方式煤料与烟道废气直接换热，效率高，但因有10％～30％的细煤粉被废气携带出，所以，必须设置庞大的除尘设施。

根据上述煤调湿方法存在的问题，本领域需要一套安全、高效、节能且投资省的煤调湿方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种流程简单、设备少的炼焦煤湿度控制方法，该方法还能有效降低干燥系统的含氧量，保证系统的安全性。

本发明的技术方案为：

焦炉燃烧后产生的废气直接排入大气，废气中的余热得不到利用。本发明充分利用干熄焦蒸汽发电后的背压汽或工厂内的其它低压蒸汽以及焦炉废气。系统采用蒸汽进行间接干燥的同时采用焦炉废气直接干燥。

具体地，控制炼焦煤湿度的装置主要由蒸汽管回转干燥机、螺旋输送机组成。来自煤粉计量分析单元的湿煤粉经过计量系统计量后，在螺旋输送机的输送下进入蒸汽管回转干燥机的回转筒体内，焦炉废气与物料经螺旋入口处并流进入，从出料箱顶部排出，同时带走干燥过程中产生的水蒸汽。干燥机内的蒸汽管内通有过热蒸汽。该蒸汽可以是熄焦蒸汽发电后的背压汽或工厂内的其它低压蒸汽。焦炉废气可根据系统需要直接从烟道引至加热系统，简单可行。

本发明的有益效果：

本发明采用焦炉废气作为系统载气，带走水汽的同时对煤料进行直接加热，提高了干燥机的干燥效率，同时防止干燥后的水分结露，降低系统氧气含量(使系统含氧量稳定的保持在13％以下)，防止系统着火爆炸，使系统运行更安全。且蒸汽用量减少，运行成本降低。

附图说明

图1为控制炼焦煤湿度的工艺示意图。

其中，图中编号表示：1待干燥煤料，2螺旋给料器，3回转干燥机，4传动电机，5下料口螺旋输出器，6除尘器粉尘出口，7尾气出口，8除尘器，9烟囱，10回转干燥机蒸汽管，11煤料干燥腔，12焦炉废气入口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。控制炼焦煤湿度的工艺及系统装置示意图见图1。

本发明控制炼焦煤湿度方法是：

一、根据需要确定干燥后的煤料的水分(捣固炼焦工艺用煤水分要求10±1％，顶装炼焦工艺用煤水分要求根据系统密封能力而定一般要求6％—9％)，根据被干燥煤料流量、比热、温度、水分等计算干燥物料需要的绝对热量。

二、根据蒸汽的品质、焦炉废气的热参数、传热管的材质等确定所需要的热源蒸汽和废气(载气)流量。可以根据热力学原理及相关计算公式，编制计算机程序进行计算。

三、干燥系统主要由蒸汽管回转干燥机、螺旋给料器3组成。蒸汽走管内，煤料和废气(载气)走管外。

来自煤粉计量分析单元的湿煤粉经过计量系统计量后，均匀的加入到回转干燥机3内，湿煤粉在螺旋给料器2的输送下进入蒸汽管回转干燥机3内的煤料干燥腔11，在此煤粒与回转干燥机内布置的通有过热蒸汽的蒸汽管10充分接触干燥，物料中的湿分被不断蒸发，物料从干燥机入口向出口方向运动，成为湿含量为10±1％的产品，产品从干燥机下料口5经螺旋输送机汇合后，输送至炼焦工段。

干燥过程中产生的水蒸汽由来自焦炉的废气(载气)经尾气出口7带出。焦炉废气作为载气能有效提高干燥机的干燥能力，防止干燥后的水分结露，降低系统氧气含量，防止系统着火爆炸。

利用干熄焦蒸汽发电后的背压汽或工厂内的其它低压蒸汽与焦炉加热后的废气一起进行装炉煤水份控制，能有效降低干燥系统的含氧量，使系统含氧量稳定的保持在13％以下，提高了系统的安全性，且对减少蒸汽用量，降低干燥成本也十分有效。这种方法的特点是可以根据炼焦备煤配套工艺的需要，安全、高效、低成本、低投资的将装炉煤的水份稳定控制在某一范围内，具有良好的推广价值。

实施例1

本实施例湿煤处理能力330t/h，煤料经过干燥系统后，水分从11.6％调整到9％，从而满足捣固焦炉生产需要。

具体方法如下：

设定煤料密度1400kg/m³，堆密度820kg/m³，处理能力330t/h，煤入口温度与大气温度一致取30℃，煤的比热1.05kJ/kg.℃，煤出口温度80℃，煤的水份平均下调3％，间接干燥介质为过热蒸汽，蒸汽压力1.2MPaG，蒸汽温度300℃，蒸汽经系统后全部变成300℃的饱和水。直接干燥载气为焦炉废气(组成为：CO₂：22％，H₂O：5％，O₂：2％，N₂：71％)，载气入口温度190℃，载气出口温度90℃，干燥器筒体为普通不锈钢，内部传热管束为特殊双向不锈钢，根据热力学第一定律计算可知当载气流量13396kg/h，蒸汽消耗量约22404kg/h即可满足煤料干燥要求。

具体计算过程如下，也可以根据热力学原理及相关计算公式，编制计算机程序进行计算：

1、载气比热参数计算：

根据：

C_{p}^{*} = A + BT + C T^{2} + {DT}^{- 2},

CO₂、HO₂、O₂、N₂的比热参数分别为：

= 8.314 (5.457 - 1.045 \times 10^{- 3} \times 463.15 - 0 - 1.157 \times 10^{5} \times \frac{1}{{463.15}^{2}})

= 44.91 J {mol}^{- 1} k^{- 1}

= 8.314 (5.457 - 1.045 \times 10^{- 3} \times 363.15 - 0 - 1.157 \times 10^{5} \times \frac{1}{{363.15}^{2}})

= 41.33 J {mol}^{- 1} k^{- 1}

{\overset{&OverBar;}{C}}_{P} ({CO}_{2}) = \frac{44.91 - 41.33}{2} = 43.12 J {mol}^{- 1} k^{- 1}

同理：

{\overset{&OverBar;}{C}}_{P} ({HO}_{2}) = \frac{34.90 - 33.99}{2} = 34.45 J {mol}^{- 1} k^{- 1}

{\overset{&OverBar;}{C}}_{P} (O_{2}) = \frac{31.33 - 30.35}{2} = 30.84 J {mol}^{- 1} k^{- 1}

{\overset{&OverBar;}{C}}_{P} (N_{2}) = \frac{29.71 - 29.31}{2} = 29.51 J {mol}^{- 1} k^{- 1}

载气各组分质量流量：

CO₂质量流量：13396×22％＝2947.12kg/h

HO₂质量流量：13396×5％＝669.8kg/h

O₂质量流量：13396×2％＝267.92kg/h

N₂质量流量：13396×71％＝9511.16kg/h

对应摩尔流量：

CO₂摩尔流量＝2947.12/44＝66.98kmol/h

HO₂摩尔流量＝669.8/18＝37.21kmol/h

O₂摩尔流量＝267.92/32＝8.3725kmol/h

N₂摩尔流量＝9511.16/28＝339.68kmol/h

载气各组分供给系统热量：

Q_{C O_{2}} = Δ H_{C O_{2}} = {\overset{&OverBar;}{C}}_{P} ({CO}_{2}) \cdot n_{{co}_{2}} Δt = 44.91 \times 66.98 \times 100 = 3.008 \times 10^{5} kJ / h

Q_{H O_{2}} = Δ H_{H O_{2}} = {\overset{&OverBar;}{C}}_{P} ({HO}_{2}) \cdot n_{{Ho}_{2}} Δt = 34.45 \times 37.21 \times 100 = 1.282 \times 10^{5} kJ / h

Q_{O_{2}} = Δ H_{O_{2}} = {\overset{&OverBar;}{C}}_{P} (O_{2}) \cdot n_{o_{2}} Δt = 3.084 \times 8.3725 \times 100 = 2.582 \times 10^{4} kJ / h

Q_{N_{2}} = Δ H_{N_{2}} = {\overset{&OverBar;}{C}}_{P} (N_{2}) \cdot n_{N_{2}} Δt = 29.51 \times 339.68 \times 100 = 1.002 \times 10^{6} kJ / h

载气供给系统总热量：

2、蒸汽供给热量：

蒸汽压力1.2MPaG，蒸汽温度300℃，查表有：H₁＝3045.8kJ/kg；

蒸汽经系统后全部变成300℃的饱和水，查表有：H₂＝1343.3kJ/kg；

△H＝—(H₂—H₁)＝1702.5kJ/kg

3、系统运行过程中煤料吸收的热量：

(1)煤料中水吸收热量＝水的汽化热+水从30℃升高到90℃吸收的热量水的摩尔流量＝330000×0.03/18＝550.00kmol/h

水的汽化热＝△_vapH_m＝40.63kJ·mol^-1

气化吸收热量＝40.63×550000＝2.234×10⁷kJ/h

水汽从30℃升高到90℃吸收的热量＝

(2)煤料从30℃升高到80℃吸收的热量

(3)煤料调试需要总热量

4、蒸汽耗量：

注：(1)、所有热力学数据摘自《化工热力学》第二版朱自强徐讯编

(2)、热利用效率按100％计算。

但是，如果全部以蒸汽为热源，蒸汽消耗量将达到

且用蒸汽的余热加热后的空气(氧含量：20.9％)作为载气，系统中氧含量易超过13％，而系统煤粉浓度长期处在爆炸极限内(35～2500g/m³)，一遇到引燃的火种，将会产生爆炸。

Claims

【权利要求1】控制炼焦煤湿度的方法，其特征在于：采用蒸汽进行间接干燥的同时采用焦炉生产过程中产生的废气作为载气直接干燥。
【权利要求2】根据权利要求1所述控制炼焦煤湿度的方法，其特征在于：所述蒸汽是干熄焦蒸汽发电后的背压汽或其它低压蒸汽。
【权利要求3】根据权利要求2所述控制炼焦煤湿度的方法，其特征在于：控制炼焦煤湿度的系统主要由回转干燥机(3)、螺旋输送机组成，待干燥煤料(1)经过计量系统计量后，在螺旋给料器(2)的输送下进入回转干燥机(3)内的煤料干燥腔(11)，焦炉废气与待干燥煤料(1)经螺旋入口处并流进入，从出料箱顶部尾气出口(7)排出，同时带走干燥过程中产生的水蒸汽；干燥机内的蒸汽管(10)内通有过热蒸汽，该过热蒸汽是熄焦蒸汽发电后的背压汽或其它低压蒸汽。
【权利要求4】根据权利要求3所述控制炼焦煤湿度的方法，其特征在于：所述焦炉废气是直接从烟道引至回转干燥机(3)。
【权利要求5】根据权利要求4所述控制炼焦煤湿度的方法，其特征在于：控制炼焦煤湿度的方法包括以下步骤：

a、根据需要确定干燥后的煤料的水分，捣固炼焦工艺用煤水分10±1％，顶装炼焦工艺用煤水分6％—9％；

b、根据被干燥煤料的流量、比热、温度、水分等计算干燥物料需要的绝对热量；

c、干燥系统主要由蒸汽管回转干燥机(3)、螺旋给料器(2)组成，过热蒸汽走蒸汽管(10)内，煤料和废气走蒸汽管(10)外的煤料干燥腔(11)；

根据蒸汽的品质、焦炉废气的热参数、传热管的材质，根据
计算确定所需要的热源蒸汽和废气流量。