CN103820132A - 一种焦炉及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种焦炉，包括炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、炉顶区和加热系统管路，其特征在于：所述加热系统管路包括氧气管路、废气管路、回炉燃气管路。本发明还公开了环保焦炉的应用方法。该环保焦炉采用氧气和燃气燃烧提供热量，并产生的废气通过气液分离器分别分离利用，实现了废气零排放，利于保护环境。

Description

一种焦炉及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种环保焦炉及其应用，具体地说，涉及一种环保焦炉的加热系统；属于焦化技术领域。
背景技术
到目前为止，焦炉结构的发展大致经历了四个阶段：成堆干馏（即土法炼焦）、倒焰式焦炉、废热式焦炉和蓄热式焦炉。成堆干馏特点是结焦和燃烧在一起不分开，热量由煤干馏产生的煤气和部分煤燃烧提供，造成成焦率低，且污染环境严重。倒焰式焦炉使炭化室产生的煤气转入燃烧室，并从燃烧室上部引人空气，火焰由上“倒焰”而下，产生的废气经炉底烟道排入烟囱，由于加热用煤气量无法控制，到结焦末期会因产气不足而造成供热不足。而废热式焦炉克服了上述问题，但煤气燃烧产生的废气携带大量热量而没有被利用，直接排放。所以在废热式焦炉运行三年后（1884年），现代蓄热式焦炉就投入运行。该焦炉具有生产能力大，生产率高和设备利用率高，而且加热系统阻力小、热工效率较高、能耗较低，所以已经有130年的使用历史，也出现多种炉型，但无非是火道结构、加热煤气种类及入炉方式、蓄热室结构及装煤方式的不同进行有效的排列组合。
焦炉结构的变化和发展，主要是为了解决焦饼高向与长向的加热均匀性，节能降耗，降低成本投资。但有所改进的主要是增大炭化室的几何尺寸，提高了劳动生产率，减少了占地面积和基建投资，降低了热损失提高热工效率。而环境污染的减少量仅仅是由于操作次数减少而带来的降低，所以焦炉对环境污染的问题一直没有得到有效的或革命性的改变。带来环境污染的因素除了推焦、装煤、熄焦时散发的污染物外，更大的一部分是加热系统产生的废气（主要是CO2、NOx、SO2和SO3等），CO2排放问题已经成为全球工业的难题，亟待解决。
发明内容
为了克服上述不足，本发明旨在提供一种环保焦炉，通过采用空分纯氧与燃气燃烧提供焦炉炼焦所需的热量。本发明还提供了该焦炉的应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种焦炉，包括炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、炉顶区和加热系统管路，其特征在于：所述加热系统管路包括氧气管路、废气管路、燃气管路，所述氧气管路包括氧气主管、氧气支管，氧气主管一端与减压器连接，另一端连通有若干平行设置的氧气支管，氧气支管安装氧气交换控制阀与小烟道连通；所述废气管路包括废气主管、废气支管，废气主管上连通有若干平行设置的废气支管，废气支管安装废气交换控制阀与小烟道连通；小烟道上方设有蓄热室，蓄热室上方通过斜道连接燃烧室，燃烧室依次设有若干立火道，氧气最终通往燃烧室的立火道，燃烧后的废气从燃烧室经斜道、蓄热室排入小烟道，再经废气支管到废气主管排出；所述燃气管路包括燃气主管、燃气横管，燃气主管一端连接预热器，另一端连接若干平行设置的燃气横管，燃气横管上垂直设有下喷管，下喷管与燃烧室的立火道相通，燃气沿下喷管直接送往立火道。
所述氧气交换控制阀和废气交换控制阀间隔开闭。
所述废气主管连接压缩机和废气气液分离器。
一种所述焦炉的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ、空气分离器产生氧气通过减压器后进入氧气主管，氧气主管上连接的氧气支管按焦炉燃烧室燃烧制度间隔开启交换控制阀，使氧气进入小烟道再经蓄热室换热后进入立火道；
Ⅱ、回炉燃气经过预热器预热后进入燃气主管，燃气主管连接燃气横管，经过下喷管送入燃烧室的立火道，与I中进入立火道的氧气进行燃烧反应；
Ⅲ、燃烧生成的废气（主要含CO2和H2O）经过斜道进入蓄热室换热后进入小烟道，按燃烧制度间隔对应开启废气交换控制阀经废气支管到废气主管，再由废气主管经压缩机进入废气气液分离器分离后利用。
进一步地，所述回炉燃气是经过除尘、脱硫净化工序后得到的净焦炉煤气。
    或者，所述回炉燃气是焦化厂制得的化学产品未反应的合成气；所述焦化厂制得的化学产品为甲醇、二甲醚、烯烃、丙烯、汽油中的任一种。
又或者，所述回炉燃气是CO2与焦炉煤气重整后的合成气。
本发明提供的焦炉与现有焦炉相比，相同点在于：
（1）炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、炉顶区整体结构相同；
（2）供燃气系统管路与供焦炉煤气系统管路相同。
本发明提供的环保焦炉与现有焦炉相比，区别及优点在于：
（1）本焦炉采用的氧气管路，氧气代替现有焦炉的空气，交换控制阀代替了废气盘，节省了基础建设投资；
（2）本发明中，焦炉中设置废气管路，废气经斜道、蓄热室排入小烟道，再经废气支管到废气主管排出，再经废气主管通往气液分离器回收；去掉了现有焦炉的分烟道、总烟道和烟囱，不仅节省了基础建设投资，还去掉了污染源头；
（3）本焦炉由于采用的是氧气和燃气燃烧，所以产生的废气主要含CO2和H2O，通过气液分离器将CO2分离可以与产生的焦炉煤气重整制合成气，而H2O可以分离回收作熄焦水、脱盐循环水等各种用途，大大降低了能耗和物耗，也是本环保焦炉最大的创新之处；
（4）本焦炉新建容易，通过改造现有焦炉也方便，操作效率高，造价低，使该环保焦炉易于推广。
附图说明
图1为焦炉中的管路示意图。
图2为焦炉的正面剖视示意图。
图3为焦炉的侧面剖视示意图。
图中1—空分装置；2—减压器；3—氧气主管；4—氧气支管；5—交换控制阀；6—小烟道；7—回炉燃气；8—预热器；9—燃气主管；10—横管；11—下喷管；12—废气支管；13—废气主管；14—压缩机；15—废气气液分离器；16—液封槽；17-蓄热室；18-斜道；19-立火道；20-看火孔；21-炭化室；22-炉墙。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：焦炉装置的结构
如图1、图2示出了一种环保焦炉的正面剖视图和焦炉的管路图。
本发明装置包括空气分离器1、减压器2、氧气主管3、氧气支管4、交换控制阀5、小烟道6、预热器8、燃气主管9、横管10、下喷管11、废气支管12、废气主管13、和压缩机14、废气气液分离器15、蓄热室17、斜道18、立火道19、炭化室21。
焦炉包括炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、炉顶区和加热系统管路，其特征在于：所述加热系统管路包括氧气管路、废气管路、燃气管路，所述氧气管路包括氧气主管3、氧气支管4，氧气主管3一端与减压器2连接，另一端连通有若干平行设置的氧气支管4，氧气支管4安装氧气交换控制阀5与小烟道6连通；所述废气管路包括废气主管13、废气支管12，废气主管13上连通有若干平行设置的废气支管12，废气支管12安装废气交换控制阀5与小烟道6连通；小烟道6上方设有蓄热室17，蓄热室17上方通过斜道18连接燃烧室，燃烧室依次设有若干立火道19，氧气通过蓄热室17、斜道18最终通往燃烧室的立火道19，燃烧后的废气从燃烧室底部的斜道18排出；所述燃气管路包括燃气主管9、燃气横管10，燃气主管9一端连接预热器8，另一端连接若干平行设置的燃气横管10，燃气横管10上垂直设有下喷管11，下喷管11与燃烧室的立火道19相通，燃气沿下喷管11直接送往立火道19。
所述氧气交换控制阀和废气交换控制阀间隔开闭。
所述废气主管13连接压缩机14和废气气液分离器15。
实施例2：环保焦炉的应用
具体步骤为：依据所需量空气分离器1产生0.25 MPa的低压氧气，通过减压器2将氧压降到0.1MPa后进入氧气主管3，氧气主管3上连接的若干氧气支管4，氧气支管4与对应小烟道6相连通，通过交换控制阀5控制开闭，按焦炉燃烧室燃烧制度开启交换控制阀5（相邻的氧气支管4上的交换控制阀5关闭，对应的废气支管12上的交换控制阀5开启），使氧气进入小烟道6再经蓄热室17换热后通过斜道18进入燃烧室立火道19。
同时，回炉燃气7经过预热器8预热后进入燃气主管9，燃气主管9连接燃气横管10，燃气通过燃气横管10经过下喷管11送入上述对应的燃烧室的立火道19。燃气与氧气在立火道19中进行燃烧反应，产生的热量提供相邻炭化室21用来炼焦，生成的废气（主要含CO2和H2O）经过斜道18进入蓄热室17换热后进入小烟道6，连接废气支管12的交换控制阀5打开，使废气进入到废气主管13，通过压缩机14提供系统的动力，最后废气进入废气气液分离器15分离后利用。
以上实施例仅结合附图对本发明的具体实施方式进行了说明，而并非对其保护范围进行限制；本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的技术方案的基础上，其依然可以对前述实施例不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种焦炉，包括炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、炉顶区和加热系统管路，其特征在于：所述加热系统管路包括氧气管路、废气管路、回炉燃气管路，所述氧气管路包括氧气主管、氧气支管，氧气主管一端与减压器连接，另一端连通有若干平行设置的氧气支管，氧气支管安装氧气交换控制阀与小烟道连通；所述废气管路包括废气主管、废气支管，废气主管上连通有若干平行设置的废气支管，废气支管安装废气交换控制阀与小烟道连通；小烟道上方设有蓄热室，蓄热室上方通过斜道连接燃烧室，燃烧室依次设有若干立火道，氧气最终通往燃烧室的立火道，燃烧后的废气从燃烧室经斜道、蓄热室排入小烟道，再经废气支管到废气主管排出；所述回炉燃气管路包括燃气主管、燃气横管，燃气主管一端连接预热器，另一端连接若干平行设置的燃气横管，燃气横管上垂直设有下喷管，下喷管与燃烧室的立火道相通，燃气沿下喷管直接送往立火道。
2.根据权利要求1所述的焦炉，其特征在于：所述氧气交换控制阀和废气交换控制阀间隔开闭。
3.根据权利要求1所述的焦炉，其特征在于：所述废气主管连接压缩机和废气气液分离器。
4.一种权利要求1~3所述的焦炉的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ、空气分离器产生氧气通过减压器后进入氧气主管，氧气主管上连接的氧气支管按焦炉燃烧室燃烧制度间隔开启交换控制阀，使氧气进入小烟道再经蓄热室换热后进入立火道；
Ⅱ、回炉燃气经过预热器预热后进入燃气主管，燃气主管连接燃气横管，经过下喷管送入燃烧室的立火道，与Ⅰ中进入立火道的氧气进行燃烧反应；
Ⅲ、燃烧生成的废气经过斜道进入蓄热室换热后进入小烟道，按燃烧制度间隔对应开启废气交换控制阀经废气支管到废气主管，再由废气主管经压缩机进入废气气液分离器分离后利用。
5.根据权利要求4所述的焦炉的应用方法，其特征在于：所述回炉燃气是经过除尘、脱硫净化工序后得到的净焦炉煤气。
6.   根据权利要求4所述的焦炉的应用方法，其特征在于：所述回炉燃气是焦化厂制得的化学产品未反应的合成气；所述焦化厂制得的化学产品为甲醇、二甲醚、烯烃、丙烯、汽油中的任一种。
7.根据权利要求4所述的焦炉的应用方法，其特征在于：所述回炉燃气是CO2与焦炉煤气重整后的合成气。
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