CN102424755A

CN102424755A - 干熄焦方法及其装置

Info

Publication number: CN102424755A
Application number: CN2011103142890A
Authority: CN
Inventors: 江志平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-04-25

Abstract

本发明公开了干熄焦方法及其装置。具体地说，本发明干熄焦方法包括以下步骤：i)使高温焦炭引入排焦箱；ii)焦炭从排焦箱下行到导料槽，导料槽中设置的喷淋装置和蒸汽管向所述高温焦炭喷洒水和/或水蒸汽；iii)控制水和/或水蒸汽的供应量和/或速度，使所述高温焦炭在离开所述导料槽而进入出料装置时降低到了需要的温度，而得到低温焦炭；和iv)通过运输机使出料装置中接收的低温焦炭运离，以完成熄焦工序。本发明还相应地提供了可用于该方法的干熄焦装置。本发明方法和装置具有良好的节能效果。

Description

干熄焦方法及其装置

技术领域

本发明涉及焦炭生产领域，具体涉及一种熄焦技术，特别涉及一种干熄焦方法以及干熄焦装置。

技术背景

在焦炭生产领域，熄焦是指将赤热焦炭冷却到便于运输和贮存温度的焦炉操作过程。一般而言，炼焦终了时，焦炭的温度一般为950～1100℃，经过熄焦，焦炭冷却到250℃以下。目前主要是干熄焦和湿熄焦两种方法。

干法熄焦是用循环惰性气体为热载体，由循环风机将冷的循环气体输入红焦冷却室冷却高温焦炭至250℃以下排出。吸收焦炭热量后的循环热气导入废热锅炉回收热量，产生蒸汽。循环气体冷却、除尘后，再经风机返回冷却室，如此循环冷却红焦。20世纪30年代，开发了多室式、罐式、槽型式和火管式等干熄焦装置及其工艺。

2002年新日本制铁株式会社申请了“一种干熄焦方法及装置”发明专利，并于2005年公开，公开号为CN1694943A。该装置及方法是由冷却室和其上部的前置室构成熄焦塔，从前置室的上方装入高温焦炭，向前置室中吹入空气或者蒸汽，以惰性气体作为介质在上述冷却室内吸收高温焦炭具有的显热，并用废热锅炉回收惰性气体携带的热量。在该干熄焦方法中，通过调整吹入上述前置室中的空气或者蒸汽量，使回收蒸气量保持为恒定，使循环气体中的可燃性气体成分及氧成分保持为最小量，以防止锅炉管材的热破损、热回收效率的降低和循环气体通气阻力的增大，同时可使显热回收量形成最大化。该专利采用的熄焦设备是熄焦塔，需要配套复杂的提升框架输入设备。

公开号为CN1084545A的“一种干熄焦室”的发明专利中，干熄焦装置包括竖式熄焦室、装料装置、气体分配装置和卸料设备几部分组成，而竖式熄焦室的机构主要分为预存段，冷却段，风帽和卸料锥段斜烟道几部分。温度约1050℃的高温焦炭由装料装置装入预存段，运行中进入冷却段。冷却后的焦炭经卸料锥段，由卸料设备卸出。冷却用的气体经气体分配装置风帽进入冷却段冷却热焦炭，然后经斜烟道排除。冷却气体可以是CO2、N2等惰性气体。该专利采用竖式熄焦室作为熄焦设备，其工艺过程是高温焦炭从熄焦室顶部装入，经冷却后从熄焦室底部由卸料设备卸出。

公开号为CN87102637A、名称为“干法熄焦设备”的德国发明专利中，干法熄焦设备有一个炉身，炉身上有带装焦口的前置炉膛，前置炉膛下面是消火室，其下部有出焦口和惰性气体入口，炉身上设有与前置炉膛相连的惰性气体出口，前置炉膛中设有作为焦炭料堆边界的外壳，外壳与前置炉膛壁在惰性气体出口处形成一个环形腔作为惰性气体通道，惰性气体冷却和除尘后重新供往惰性气体入口。环形腔设计成复燃室，在焦炭料堆上面从前置炉膛引出的气体导管与空气进气管交错地通入复燃室；环形腔壁上设有冷却水管道等构成。总体而言，现有关技术方法中干熄焦法的设备复杂、生产过程的控制复杂。

湿熄焦亦称水封熄焦，是一种传统的水捞焦出焦方式，其工作原理是使赤热焦炭落入水封槽中，同时产生部分蒸汽与焦炭发生水煤气反应进行熄焦。此种出焦具有结构简单，操作便易，连续性强，安全性高等优点，是目前市场上广泛应用的一种推焦、刮焦形式。但此种出焦方式严重违背了国家倡导的绿色环保、节能降耗、综合利用的发展理念。540℃高温火红焦炭落入水封槽经浸泡后由刮板机刮出，焦炭由干馏状态下转为饱含30％左右水份的水捞焦，焦炭在此种极温下发生分解和破裂，一部分变成了焦泥沉淀于刮焦槽内，一部分粉焦和块焦经再次烘干把水分降至7％以内分选外售。焦炭在烘干过程中要耗掉大量热源也就是煤气。一吨含水率为28％左右的焦炭，水分烘干到7％时所消耗的煤气约为120Nm³，以年产60万吨/年每小时焦炭产量计算为75t/h，需消耗的煤气量约为9000Nm³/h，年消耗量约为0.72×10⁸Nm³/a，按每标立0.2元计算需消耗成本1440万元；焦炭中所带走的水份均由外接水源补充，消耗水量约为168000t/年，按单价3元/吨计算，年水费约为50万元；两级烘干所带来的维护费用为50万/年左右，三项费用相加共计成本约为1560万元，由此看来解决好熄焦方式对企业来说节约成本潜力巨大。

为此，本领域仍然期待有新的熄焦方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备简单、工艺操控性强的熄焦方法及熄焦装置。本发明人发现，在现有水封熄焦的焦炭生产线上，在其底部收焦工序中采用水喷方式以基本上为干熄焦的方式进行熄焦，可以有利地实现本发明目的。本发明基于此而得以完成。

为此，本发明第一方面提供了一种干熄焦方法，其包括以下步骤：

i)使高温焦炭引入排焦箱；

ii)焦炭从排焦箱下行到导料槽，导料槽中设置的喷淋装置和蒸汽管向所述高温焦炭喷洒水和/或水蒸汽；

iii)控制水和/或水蒸汽的供应量和/或速度，使所述高温焦炭在离开所述导料槽而进入出料装置时降低到了需要的温度，而得到低温焦炭；和

iv)通过运输机使出料装置中接收的低温焦炭运离，以完成熄焦工序。

根据本发明第一方面的方法，其中所述高温焦炭是温度高于600℃的焦炭，例如650℃以上的焦炭，例如700℃以上的焦炭。

在本发明中，所述导料槽中还可以设置有测温装置。因此，根据本发明第一方面的方法，所述高温焦炭(在水和/或水蒸汽的冷却作用下)温度通过测温装置监控。通过该监控过程，可以调节水和/或水蒸汽的供应量和/或速度，以实现热焦炭降温至需要的温度。在一个实施方案中，所述水和/或水蒸汽的供应量和/或速度由可编程逻辑控制器(PLC)控制。

根据本发明第一方面的方法，其中步骤ii)中所述喷淋装置可以向高温焦炭提供高压水喷淋。

根据本发明第一方面的方法，其中步骤iii)中，所述低温焦炭的温度低于200℃，例如低于150℃，例如低于100℃。一般而言，低于150℃的温度即可满足生产的要求。

根据本发明第一方面的方法，其中步骤iv)中，所述运输机是刮板运输机。

进一步地，本发明第二方面提供了一种干熄焦装置，其包括：

a)设置于焦炉下方的排焦箱，其用于接收来自焦炉的高温焦炭；

b)设置于排焦箱下方的导料槽，其用于接收来自排焦箱的高温焦炭，并且在该导料槽中使所述高温焦炭降温到需要的温度；

c)设置于导料槽中的喷淋装置和蒸汽管，其用于向所述高温焦炭喷洒水和/或水蒸汽；

d)设置于导料槽下方的出料装置，其用于使降温的焦炭排出；和

e)运输机，用于接收并运离从出料装置排出的焦炭。

根据本发明第二方面的装置，其中所述高温焦炭是温度高于600℃的焦炭，例如650℃以上的焦炭，例如700℃以上的焦炭。

在本发明中，所述导料槽中还可以设置有测温装置。因此，根据本发明第二方面的装置，所述高温焦炭(在水和/或水蒸汽的冷却作用下)温度通过测温装置监控。通过该监控过程，可以调节水和/或水蒸汽的供应量和/或速度，以实现热焦炭降温至需要的温度。在一个实施方案中，所述水和/或水蒸汽的供应量和/或速度由可编程逻辑控制器(PLC)控制。

根据本发明第二方面的装置，其中所述喷淋装置可以向高温焦炭提供高压水喷淋。

根据本发明第二方面的装置，其中所述低温焦炭的温度低于200℃，例如低于150℃，例如低于100℃。

根据本发明第二方面的装置，其中所述运输机是刮板运输机。

在本发明中，所述焦炉亦可称为炭化炉或兰炭炉，或者称为直立式内(外)热炭化炉或兰炭炉。

本发明的方法和装置所适用的工艺主要是直联煤气发生源本体，在这类工艺中，目前生产中主要存在的风险是CO泄漏，空气进入炉体发生过烧或O₂超标会有爆炸的风险。本发明所述的特定工艺和装置可以有效地解决现有技术的上述问题，即降低CO泄漏的风险和/或降低爆炸发生的风险。

在本发明中，赤热焦炭经高压水喷淋后瞬时产生高温高压蒸汽形成蒸气团，把下部出料口上来的部分空气阻隔，大量的蒸气则与赤热焦炭交换发生水煤气反应进行熄焦，蒸气与水煤气反应产生氢来有效提高煤气热值。下料口设自动放料阀，根据炉体温度的不同来调整阀门开度实现均匀放料，放料阀下部接刮板输送机输送到运焦皮带至筛焦外售。焦炭的水分则根据下料速度由PLC控制调整喷水量来控制。刮板输送出口可以设置密封阀，密封阀的开启由出料量控制，设此种熄焦方式操作更简单，连续性更强，安全可靠，真正实现免维护、绿色环保、节能降耗的目的。

附图说明

图1是一种现有的常规炭化车间厂房示意图。

图2是现有技术的炭化炉底部设置的排焦箱、导料槽、排焦装置等部件和/或其工作方式示意图。

图3和图4是两个不同方向(正视方向和侧视方向)上的视图，显示了根据本发明方法及装置在排焦箱、导焦箱等部位所作的特殊设计的示意图。

在所有附图中，相同参考标号标示相同或相似部件。

附图部件罗列如下：

1-炭化炉 12-刮板运输机

2-排焦箱 13-喷淋装置

3-水箱 14-蒸汽管

4-焦炭 15-应急水管

5-导料槽 16-事故检修口

6-出料装置 17-测温装置

7-进水管 18-锁气阀

8-泵入口水管 19-皮带机

9-冷却水管 20-防爆装置

10-水泵 H-运输车

11-事故阀 a，b，c，d，e-导料槽

f，g-运输机

具体实施方式

以下参照附图并结合本发明的优选实施方式来描述本发明。

参见图1，其描绘了一种现有的常规炭化车间厂房示意图。具体地，图1中的A部分是厂房的主视图，该厂房内显示包括8座炭化炉，各炭化炉自上而下主要包括：贮煤斗、电动加煤阀、炉体、燃气混合烧咀、排焦箱、导料槽、排焦装置(出料装置)、运输机等。图1中的B部分是厂房的侧视图，其中显示了一座炭化炉。图中示出了炭化车间厂房中的一些主要设备和部件：1’-皮带机、2’-贮煤仓、3’-炭化车间厂房、4’-电磁振动给料器、5’-皮带运输机、6’-双侧电动犁式卸料器、7’-贮煤斗、8’-膨胀节、9’-电动加煤阀、10’-辅助煤箱、11’-上升管、12’-桥管、13’-集气槽、14’-炉体、15’-燃气混合烧咀、16’-排焦箱、17’-导料槽、18’-推焦装置、19’-排焦装置、20’-炉体基础、21’-空气风机、22’-煤箱底座、23’-液下泵。

一般而言，每孔炭化炉下部可以设置1、2、3组甚至更多组的排焦箱、导料槽、排焦装置等，例如如图2中所示的，其中左侧a、b是一孔炭化炉下的2个导料槽(及相关部件)，右侧c、d、e是另一孔炭化炉下的3个导料槽(及相关部件)。a、b导料槽下设置有运输机f；而c、d、e导料槽下设置有运输机g。运输机f和g将所接收到的降温的焦炭运送到运输车H。

参考图2，现有的水封焦式熄焦方法是在导料槽a(或b、c、d、e)的下部设置水箱，高温焦炭落入水箱中熄焦，然后经推焦设施将水箱中的焦炭运送到干燥设备。然而，在本发明中，由于高温焦炭在导料槽a(或b、c、d、e)的上方即已通过本发明冷却方法而降温，因此导料槽下方不必设置水封焦用的水箱，冷却的焦炭含有较少的水份，一般低于10％，通常低于5％，这种水平的水分足以满足焦炭的使用要求，并且焦炭的含水量以及及速度、熄焦排放速度等参数可以通过本发明喷淋方法而容易调节。

图3和图4是两个不同方向(正视方向和侧视方向)上的视图，显示了根据本发明方法及装置在排焦箱、导焦箱等部位所作的特殊设计。如图3和图4所示，高温焦炭从炭化炉1(亦可称为兰炭炉，可以是内(外)热直立式炭化炉)中下行，高温的焦炭4继续下行到达排焦箱2，然后继续下行到达导料槽5。另外，由进水管7引进的外接水源贮存在水箱3中，水箱3中的水依次经泵入口水管8、水泵10和冷却水管9，被引入到导料槽5内部，通过喷淋装置13向下行的高温焦炭4喷洒；和/或另选地，通过蒸汽引入装置(例如蒸汽管14)向导料槽5内部输送蒸汽；由此，喷洒的水和/或蒸汽使下行的高温焦炭冷却。在一个实施方案中，在导料槽5内部还可以设置测温装置17以便监控、调整生产过程中的各种运行参数。被冷却熄焦的焦炭下行到出料装置6(其可以例如是螺旋输送机)，经出料装置6进入刮板运输机12。进入刮板运输机12的焦炭已是熄焦到期望温度的焦炭，通过该刮板运输机12推进到皮带机17而运到厂房外，从而完成整个熄焦工艺。此外，在导料槽5的下方可以设置事故阀11，用于出现运行故障或事故时应急处理操作工序。另外，可以在刮板运输机12上设置防爆装置20，以防止爆炸发生。在本发明的一个优选实施方案中，所述的刮板运输机12是基本上封闭的，例如，在接收经熄焦降温的焦炭入口处可通过螺旋输送机的密封作用而使该刮板运输机12的入口基本上封闭，在刮板运输机12向外运送熄焦焦炭到皮带机19时，即焦炭到达刮板运输机12末端时可以设置锁气阀18而使刮板运输机12临时地基本上封闭，并通过该锁气阀16和封闭作用收集/引导富于燃烧值的气体和/或粉尘。

本发明干熄焦方法的一个实施方案包括以下示例性的步骤：首先总体上根据图1所示现有设备和工艺生产焦炭，生产的焦炭下行到炭化炉的下部，即基本上下行到如图2中“物料方向”所示的区域，在此区域及其下方区域，进行本发明方法的熄焦过程。参见图3，使高温焦炭4(温度高于600℃的焦炭)从炭化炉1引入到排焦箱2；然后下行到导料槽5，导料槽5中设置的喷淋装置13和蒸汽管14向所述高温焦炭喷洒水和/或水蒸汽；根据生产的要求或生产的具体情况，例如控制水和/或水蒸汽的供应量和/或速度，使所述高温焦炭在离开所述导料槽5而进入出料装置6时降低到了需要的温度(例如温度低于200℃)，而得到低温焦炭；然后通过运输机12(例如刮板运输机)使出料装置6中接收的低温焦炭运离熄焦工艺，从而完成本发明的熄焦工艺。在本发明中方法的一个实施方案中，所述高温焦炭(在水和/或水蒸汽的冷却作用下)温度通过测温装置监控，例如通过可编程逻辑控制器来控制。通过该监控过程，可以调节水和/或水蒸汽的供应量和/或速度，以实现热焦炭降温至需要的温度。为了使本发明的方法效率提高，向高温焦炭提供高速但用量可控的水和/或水蒸汽是有意义的，这样可以加速高温焦炭温度降低速度。因此在一个实施例中，可以使用喷淋装置13向高温焦炭提供高压水喷淋。这样，本发明只要在原有生产设备中进行局部改造，利用喷淋装置13等部件以可控方式向高温焦炭提供高压水喷淋，由此瞬时产生的高温高压蒸汽形成蒸气团，把下部出料口上来的部分空气阻隔(由此，本发明相对封闭的结构一方面可大大降低CO泄漏的风险，并且产生的CO、H₂等可燃气体由原有装置收集)，大量的蒸气则与赤热焦炭交换发生水煤气反应进行熄焦，蒸气与水煤气反应产生氢来有效提高煤气热值。下料口设自动放料阀，根据炉体温度的不同来调整阀门开度实现均匀放料，放料阀下部接刮板输送机输送到运焦皮带至筛焦外售。焦炭的水分则根据下料速度由PLC控制调整喷水量。刮板输送出口设密封阀，密封阀的开启由出料量控制，设此种熄焦方式操作更简单，连续性更强，安全可靠，真正实现免维护、绿色环保、节能降耗的目的。由此，本发明的方法和装置可以有效地降低CO泄漏的风险和/或降低爆炸发生的风险。

使用本发明干熄焦方法和设备，与常规的水捞焦工艺相比，两种熄焦方式能耗见表1。

另外，使用本发明干熄焦方法和设备，与常规的水捞焦工艺相比，两种熄焦方式生产的煤气，其指标见表2。

表1

注：煤气按0.2元/Nm3计算，工业水按3元/吨，电按0.46元/kwh计算。

表2

从结果可见，本发明方法具有明显的节能效果，生产的煤气质量更好；而且设备在整体上比较简单，可操控性强。

在本发明的一个方案实施中，出料装置有可能因为石头或大于工艺要求的成品卡住出料口(一般工艺要求原料为20～80mm)，使其无法出料。为此以13、14、15标示的部件可以是固定在一个可以拆卸的活动盖板(例如以16标示的部件)上，当发生卡料故障时，可以打开盖进行处理。螺旋出料机的转速也就是下料速度(又名产量)由变频调速电机调节，与测温装置17、喷淋装置13相连，用PLC来逻辑控制。

为了准确的掌握焦炭的温度及精确地控制焦炭的含水率，测温装置14设在喷淋装置13的背面(如图4所示)，当高压水喷淋进行降温时，由于水流不能直接穿透料层，至喷淋口处物料表面温度低，而于测温点处温度略高，根据这一特点，特设出料装置6螺旋式出料机，通过螺旋式出料机的搅拌，部分高温物料(焦炭)再次与含水率高的物料(焦炭)或过量水二次冷却产生蒸汽降温以此来达到设定水分及温度。

Claims

1.一种干熄焦方法，其包括以下步骤：

i)使高温焦炭引入排焦箱；

2.根据权利要求1的方法，其中所述导料槽中高温焦炭温度通过测温装置监控。

3.根据权利要求1的方法，其中所述水和/或水蒸汽的供应量和/或速度由可编程逻辑控制器PLC控制。

4.根据权利要求1的方法，其中步骤ii)中所述喷淋装置向高温焦炭提供高压水喷淋。

5.根据权利要求1的方法，其中步骤iv)中，所述运输机是刮板运输机。

6.一种干熄焦装置，其包括：

e)运输机，用于接收并运离从出料装置排出的焦炭。

7.根据权利要求6的装置，所述导料槽中还设置有测温装置。

8.根据权利要求6的装置，所述水和/或水蒸汽的供应量和/或速度由可编程逻辑控制器PLC控制。

9.根据权利要求6的装置，其中所述喷淋装置向高温焦炭提供高压水喷淋。

10.根据权利要求6的装置，其中所述运输机是刮板运输机。