CN1056170C - 一种连续焦化的方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内外混合加热、连续焦化的方法及其设备，主要用于煤加工转化技术中生产冶金焦和民用煤气的连续性生产装置。其特征是该装置中间为燃烧室，两侧为炭化室，炭化室的外侧为煤气收集室，并在炭化室内设有煤料预热干燥、干馏、高温、水蒸汽气化反应和冷却段，这些结构使该炉能够采用捣固煤料、回收红焦显热、生产冶金焦和热值较高的民用煤气。本发明将捣固炼焦、回收红焦热能、煤气、化学产品和环境保护集于一体，具有机械化连续生产、投资低、效益高等特点。该炉适用于县、乡镇或矿区的民用煤气化工程以及焦化厂和土焦改造。

Description

一种连续焦化的方法及其设备

本发明涉及一种连续焦化的方法及其设备，特别是煤加工转化技术中连续生产冶金焦、回收煤气以及其它化学产品的装置。

现有我国58型和大容积焦炉、美国的考斯、德国的奥托、日本的新日铁M型焦炉、苏联的ПBP，这些焦炉普遍存在的几个问题是，第一，要求高向加热均匀一致；第二，具有单炉间歇生产的特点。这一要求和特点，引起了出焦和装煤时炉顶冒烟冒火；第三，红焦显热难以回收，尽管干法熄焦能回收热能，但投资昂贵；湿法熄焦不但消耗大量的熄焦水，而且还引起熄焦蒸汽和粉尘的污染。在气化炉中，常压两段气化炉将干馏和气化连续完成，充分利用了热半焦的显热，热效率较高，对煤种的适应性也较强，但该炉对原料进行的是完全气化，不能够在气化的同时生产冶金焦。CN92101650.6公开了一种连续焦化铁合金焦炉，该焦炉在炉体中部设置炭化室，两侧设置燃烧室，与燃烧室分成的多个立火道相对应的有小烟道，空气予热室，顶部设有焚烧室等主要结构构成，这些结构使得该炉具有空气予热、二次通风、内外热结合、回收煤气的功能，且能利用弱粘结性物料连续生产、不污染环境等特点，其主要缺点是只能利用弱粘结性煤生产铁合金焦，原料来源受到限制，而且不能生产冶金焦。

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足而提供一种用捣固煤料、回收红焦显热、生产冶金焦和煤气的连续焦化的方法及其设备。

本发明的目的可以通过以下措施来达到，将入炉煤料捣固，经提升机送入炉顶装煤斗，并在煤料的重力和压煤机的作用下，随焦炉下部刮板出焦机的连续转动出焦而下降。煤料进入干燥干馏段时，产生的煤气和燃烧室燃烧后产生的部分高温废气混合，经炭化室墙荒煤气进口进入荒煤气收集室。煤料继续下降，进入高温段并与燃烧室产生的高温废气直接接触换热，换热后的高温废气、新产生的煤气和下部产生的水煤气混合并通过碳化室墙高温煤气进口进入高温煤气收集室，通过该高温段焦炭成熟。红焦继续下降进入水蒸汽气化冷却段，与水蒸汽发生气化反应，产生的水煤气上升进入高温煤气收集室。经气化反应冷却的焦炭继续下降，进入弧形夹套水冷式出焦斗，并与上升的水蒸汽进一步换热，换热后落入液封熄焦槽，熄灭后的焦炭被刮板出焦机刮出。生产过程中产生的荒煤气、高温废气和水煤气，在荒煤气收集室和高温煤气收集室的分配可通过高温煤气室吸力调节翻板和荒煤气室吸力调节翻板来调节，并控制炼焦工艺过程及煤气质量。

用于连续焦化方法的设备，由压煤机、装煤斗、炭化室煤封段、空气入口、煤气入口、燃烧室、荒煤气出口、炭化室干燥干馏段、炭化室墙荒煤气进口、炉体、荒煤气收集室、炭化室、荒煤气室吸力调节翻板、炭化室墙高温煤气进口、炭化室高温段、燃烧室空墙、高温煤气收集室、炭化室气化冷却段、高温煤气室吸力调节翻板、高温煤气出口、焦炉底座、弧形夹套水冷式出焦斗、刮板出焦机、液封熄焦槽组成，并将炭化室与燃烧室隔墙设计成上实下空结构，使燃烧室上部与碳化室隔开，下部与炭化室连通。炭化室由炭化室干燥干馏段、炭化室高温段和炭化室冷却段组成。煤气和空气从炉体顶部喷入燃烧室燃烧，燃烧的高温废气先经过实墙段后，对煤料进行间接加热，然后从下部空墙段进入炭化室与煤料直接接触，进行直接加热，这样使该炉具有间接加热和直接加热的混合加热功能。在气化冷却段发生气化反应、回收红焦显热。在炭化室外侧墙上设有炭化室墙荒煤气进口、荒煤气收集室以及炭化室墙高温煤气进口和高温煤气收集室，此外，还设有高温煤气室吸力调节翻板和荒煤气室吸力调节翻板。

本发明找出了现有技术中实质性内在结症是由静态干馏引起的，并打破了百年来静态焦化观念，首先提出了分段加热，分段结构管理(煤料膨胀段为实墙，半焦收缩段为空墙)和连续焦化有机结合的动态焦化理论，且在此基础上完成了连续焦化的炉体设计。本发明与现有技术相比具有以下优点：首先采用捣固煤料入炉，扩大了煤种的使用范围，提高了焦炭质量，并使成本大大降低。在炭化室顶部设计成低温区及储料段，使加煤过程连续进行并抑制了炉顶冒烟冒火，彻底消除了炉顶污染；在炭化室干燥干馏段、高温段、采用混热方法加热，提高了热效率；在炭化室下部设计有气化冷却段，熄焦蒸汽上升和红焦换热，升温后在该段进行气化反应，充分利用了红焦热能，消除了熄焦过程中的污染。更重要的是物料经过干燥干馏段、高温段、汽化冷却段，使结焦时间大大缩短。在炉体底部设计有刮板出焦机，取消了推焦车，拦焦车和换向机等大型机械设备，不仅减少了设备，简化了操作，而且还实现了装煤出焦机械化，改善了工作环境。该炉投资小，结构简单，机械化程度高，易操作管理，适用范围广。

附图的图面说明如下：

图1是炉体结构示意图。

图2是摘要附图。

图1中：1.压煤机 2.装煤斗 3.炭化室煤封段 4.空气入口5.煤气入口 6.燃烧室 7.荒煤气出口 8.炭化室干燥干馏段9.炭化室墙荒煤气进口 10.炉体 11.荒煤气收集室 12.炭化室  13.荒煤气室吸力调节翻板 14.炭化室墙高温煤气进口 15.炭化室高温段 16.燃烧室空墙 17.高温煤气收集室 18.炭化室气化冷却段 19.高温煤气室吸力调节翻板 20.高温煤气出口21.焦炉底座 22.弧形夹套水冷式出焦斗 23.刮板出焦机 24.液封熄焦槽

本发明下面将结合(附图)实施例作进一步详述。

本发明以年产一万吨冶金焦为例，焦炉底座(21)在地平面上由钢筋混凝土筑成，炉体(10)内部用耐火砖，外围用普通砖砌成，中间燃烧室(6)的上部砌成实墙，下部砌成空墙，顶部开有空气入口(4)和煤气入口(5)。在燃烧室(6)的两侧筑成炭化室(12)，并在炭化室(12)的炭化室干燥干馏段(8)的外墙上留有炭化室墙荒煤气进口(9)；在炭化室(12)的炭化室高温段(15)的外墙上留有炭化室高温煤气进口(14)；在炭化室(12)两侧的外墙外，上部设有荒煤气收集室(11)和荒煤气出口(7)，下部设有高温煤气收集室(17)和高温煤气出口(20)，并在荒煤气收集室(11)和高温煤气收集室(17)中分别设有荒煤气室吸力调节翻板(13)和高温煤气室吸力调节翻板(19)。在炭化室(12)的上部砌成炭化室煤封段(3)，顶部砌成锥形装煤斗(2)，其上面设有由电动机和减速机组成的压煤机(1)。在炉体(10)的焦炉底座(21)的炭化室(12)的下部设有弧形夹套水冷式出焦斗(22)以及液封熄焦槽(24)和刮板出焦机(23)。

炼焦时，先将入炉煤料经捣固槽捣固成与炭化室入口大小相应的并在周边留有煤气通道的煤块，后由提升机送到炉顶装煤斗(2)，使整个炭化室的煤料在重力的作用和炉顶压煤机(1)的压力下随炉体底部刮板出焦机(23)的连续转动出焦而缓慢下降，当煤料缓慢进入炭化室(12)的干燥干馏段(8)时，热量来至炭化室墙的间接加热和部分高温废气带来的热量使煤料膨胀，为抵抗这一段的煤料膨胀，炭化室(12)和燃烧室(6)的隔墙采用全封闭结构，此时煤料经过干燥干馏析出大量的荒煤气，经碳化室荒煤气进口(9)进入荒煤气收集室(11)。在干馏段的中下部，由于半焦收缩以及焦炭裂缝的产生，燃烧室燃烧后的部分高温废气，将沿半焦和炭化室墙之间的缝隙上升，然后通过煤料中的煤气通道和炭化室荒煤气收集口(9)进入荒煤气收集室(11)，荒煤气收集室(11)收集的荒煤气经荒煤气出口(7)送出。干馏物料继续下降，进入炭化室(12)的炭化室高温段(15)，物料收缩产生裂纹，燃烧室(6)产生的高温废气经过燃烧室空墙(16)，从煤料产生的裂纹中穿过，通过炭化室高温煤气进口(14)进入高温煤气收集室(17)，然后经过高温煤气出口(20)送出，干馏物料通过该碳化室高温段(15)后直接接触使传热加强，结焦时间缩短，焦炭成熟，红焦继续下降进入炭化室气化冷却段(18)，在这一阶段高温焦炭与从液封熄焦槽(24)产生的水蒸汽发生汽化反应，使红焦温度降低，焦炭在弧形夹套水冷式出焦斗(22)的下降过程中再次与上升的水蒸汽换热，水蒸汽温度升高而焦炭温度继续下降，直到焦炭落入液封熄焦槽(24)，最后由刮板出焦机(23)刮出。

回炉煤气和空气经煤气入口(5)和空气入口(4)进入燃烧室(6)燃烧，燃烧后的高温废气经下部的燃烧室空墙(16)进入炭化室(12)，这些废气的流动可分两部分，一部分高温废气与高温段产生的干馏煤气以及来至下段的水煤气，经炭化室墙高温煤气进口(14)进入高温煤气收集室(17)，然后由高温煤气出口(20)送出。高温煤气出口吸力，由高温煤气室吸力调节翻板(19)来控制。另一部分高温废气进入炭化室(12)后，沿燃烧室空墙(16)上升，然后通过煤料上的煤气通道及裂纹和孔隙与产生的荒煤气一道经炭化室墙荒煤气进口(9)进入荒煤气收集室(11)，最后由荒煤气出口(7)送出。荒煤气出口(7)的吸力可由荒煤气室吸力调节翻板(13)来控制。经高温煤气出口(20)和荒煤气出口(7)送出的煤气用常规技术处理后成为商品煤气。

该焦炉投资约270万元，其中焦炉投资70万元，煤气焦油回收投资200万元，产焦炭2万吨，煤气520万立方米，焦油700吨，以吨焦盈利50元，每立方米煤气0.3元，吨焦油700元计，每年可盈利305万元，则11个月可回收全投资。

Claims (4)

1.一种连续焦化的方法，其特征在于入炉煤料经捣固后由提升机送入炉顶装煤斗(2)，并在煤料的重力和压煤机(1)的作用下，随焦炉下部刮板出焦机(23)的连续转动出焦而缓慢下降，当煤料进入炭化室干燥干馏段(8)的实墙后，进行间接加热，析出大量的荒煤气，然后进入炭化室高温段(15)和高温废气直接接触，进行直接加热，焦炭成熟后经过弧形夹套水冷式出焦斗(22)落入液封熄焦槽(24)，熄灭后的焦炭被刮板出焦机(23)刮出。

2.根据权利要求1所述的连续焦化的方法，其特征在于炭化室干燥干馏段(8)析出的大量荒煤气以及燃烧室(6)产生的部分高温废气经炭化室(12)和荒煤气收集室(11)隔墙上的荒煤气进口(9)进入荒煤气收集室(11)，炭化室高温段(15)产生的部分煤气、炭化室气化冷却段(18)产生的水煤气和燃烧室(6)产生的部分高温废气由炭化室(12)和高温煤气收集室(17)之间隔墙上的高温煤气进口(14)进入高温煤气收集室(17)，然后将荒煤气收集室(11)与高温煤气收集室(17)的煤气送出。

3.根据权利要求1所述的连续焦化的方法，其特征在于红焦进入液封熄焦槽(24)后，部分水汽化后上升，与下降的焦炭换热，然后进入炭化室冷却段(18)气化，其反应的产物经炭化室墙高温煤气进口(14)进入高温煤气收集室(17)。

4.一种用于权利要求1所述的连续焦化方法的设备，由压煤机(1)、装煤斗(2)、炭化室煤封段(3)、空气入口(4)、煤气入口(5)、燃烧室(6)、荒煤气出口(7)、炭化室干燥干馏段(8)、炭化室墙荒煤气进口(9)、炉体(10)、荒煤气收集室(11)、炭化室(12)、荒煤气室吸力调节翻板(13)、炭化室墙高温煤气进口(14)、炭化室高温段(15)、燃烧室空墙(16)、高温煤气收集室(17)、炭化室气化冷却段(18)、高温煤气室吸力调节翻板(19)、高温煤气出口(20)、焦炉底座(21)、弧形夹套水冷式出焦斗(22)、刮板出焦机(23)、液封熄焦槽(24)组成，其特征在于炭化室(12)与燃烧室(6)之间的隔墙是由炭化室实墙和空墙(16)两种结构组成，炭化室(12)由炭化室干燥干馏段(8)、炭化室高温段(15)以及炭化室气化冷却段(18)组成，并在外侧墙上留有碳化室墙荒煤气进口(9)连通荒煤气收集室(11)和碳化室墙高温煤气进口(14)连通高温煤气收集室(17)，且在其间设有高温煤气室吸力调节翻板(19)和荒煤气室吸力调节翻板(13)。

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