CN106479542A - 基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺，包括炼焦煤经破碎机破碎后送入流化床流化、干燥、分级，分离出粗煤粒和细煤粉，所述粗煤粒送入焦炉炼焦后得到红焦，红焦经过干熄炉冷却后得到冷焦，所述干熄炉内的冷却气体为循环煤气，出干熄炉的循环煤气进入余热锅炉回收部分显热，再送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化干燥，并回收低温余热，同时带出炼焦煤中的部分水分和细煤粉，再经沉降室或旋风除尘器除尘后回送到干熄炉对红焦进行冷却并发生水煤气反应产生水煤气进入循环煤气中，反应产生的水煤气作为副产品剩余煤气送往煤气净化系统。本发明工艺简单、能有效回收工艺低温余热、对炼焦煤有效干燥，副产煤气、对环境友好。

Description

基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺
技术领域
本发明涉及一种煤化工领域，具体的说是一种基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺。
背景技术
现有的干熄焦工艺虽然技术成熟，运行可靠，循环冷却气体为氮气。随着循环的进行，系统负压段不可避免地会吸入一定量的空气，空气中的O2在通过干熄炉红焦层时会与焦炭发生反应，生成CO和CO2；其次，空气中的水份与红焦发生反应生成H2；另外，红焦在干熄炉预存段进一步热解生成H2和CH4。因此，在干熄焦的循环气体中会存在H2、CO、CH4等可燃成分。
循环气体中可燃成分的含量是由很多因素决定的。如果干熄焦的焦炭处理量增加，循环气体量将增大，气体循环系统负压段负压也将增大。漏入负压段的空气及空气中的水分与焦炭反应生成更多的H2和CO，那么循环气体中的H2和CO的含量也增加。当成熟不够的焦炭装入干熄炉时，由于焦炭进一步热解，循环气体中H2的含量也会快速增加。有两种情况会造成循环气体中可燃成分的急剧增加：一是当循环风机因故停机时，由于空气漏入干熄炉与焦炭产生化学反应，会造成循环气体中CO浓度急剧增加；空气中的水份与焦炭反应也会造成循环气体中H2含量增加；二是当干熄焦锅炉破损漏水或炉顶水封、紧急放散阀水封漏水，水份与红焦反应会造成循环气体中H2含量急剧增加。
根据以上分析，即使没有循环风机因故停机和锅炉漏水等事故发生，在干熄焦正常生产过程中，循环气体中H2、CO等可燃成分的浓度也会逐渐增加。由于不可能保证干熄焦装置的绝对严密，空气随时可能漏入干熄焦气体循环系统，可燃成分局部自燃甚至爆炸的可能性会增大。既然不能控制循环气体中可燃成分的产生，也无法绝对避免空气漏入气体循环系统，就只能采取措施使循环气体中可燃成分的含量稳定在规定的危险性最小的范围内。
从安全角度考虑，必须对干熄焦循环气体中的可燃成分浓度进行有效的控制，通常采用的有两种方法：一是连续向气体循环系统内供入一定量的N2，并连续放散掉一部分循环气体，即“导入N2法”；二是根据循环气体中可燃成分的含量，往干熄炉环形烟道中导入一定量的空气，依靠空气中的O2将高温循环气体中的H2、CO等可燃成分燃烧掉，以此降低循环气体中可燃成分的浓度，即“导入空气法”。无论采用何种方法，其代价是放散出大量的可燃气体，既是能源的浪费，同时还污染环境。
针对此，中国专利：CN1752180A提出了采用焦炉煤气作为循环气体的干熄焦过程，该方法还有利于煤气中的氢气与焦炭中的硫化物。
烟台同业化工技术有限公司研究了干熄焦联产合成气及其下游产品甲醇一体化工艺，采用低压蒸汽或低压蒸汽与焦炉煤气的混合气体作为冷却介质吸收红焦显热，并与红焦发生水煤气反应生成合成气。
王秀丽研究了采用水煤气和焦炉煤气作为循环气体的干熄焦过程，提出了分段干熄焦技术。
以上技术看似可行，但对现有的干熄焦系统及焦炉煤气系统需进行较大改造，特别是焦炉煤气系统，需扩大煤气脱硫能力，同时增设煤气除尘系统。采用水煤气和焦炉煤气作为循环气体的干熄焦过程，人为添加了水汽，对焦炭的消耗大。出干熄炉的冷焦余热也未得到有效利用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、能有效回收余热、对炼焦煤有效干燥、延长设备使用寿命，且大幅减少烟尘排放、对环境友好的基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺。
本发明工艺包括炼焦煤经破碎机破碎后送入流化床流化、干燥、分级，分离出粗煤粒和细煤粉，所述粗煤粒送入焦炉炼焦后得到红焦，红焦经过干熄炉冷却后得到冷焦，所述干熄炉内的冷却气体为循环煤气，出干熄炉的循环煤气进入余热锅炉回收部分显热，再送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化干燥，并回收低温余热，同时带出炼焦煤中的部分水分和细煤粉，再经沉降室或旋风除尘器除尘后回送到干熄炉对红焦进行冷却并发生水煤气反应产生水煤气进入循环煤气中，反应产生的水煤气作为副产品剩余煤气引出送往煤气净化系统。
所述炼焦煤经先环形干燥机预干燥后再送入破碎机破碎，所述环形干燥机中的干燥介质来自焦炉水平烟道的焦炉烟气。
经沉降室或旋风除尘器除尘得到粉煤送入压球系统或高炉喷吹煤库。
通过控制由余热锅炉引出的循环煤气的温度，进而控制出流化床的炼焦煤的含水量。
通过控制由余热锅炉引出的循环煤气温度180-230℃，进而控制出流化床的炼焦煤中水分含量为3wt％以下。
所述经环形干燥机预干燥后的炼焦煤中水含量较原有水含量下降低15％-25％。
所述干熄炉顶部引出的装焦烟尘经消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和部分焦尘后，和来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一起作为干燥介质送入环形干燥机。
发明人对现有炼焦煤的干燥工序和干熄焦技术进行深入研究，作出了如下改进：(1)利用循环煤气替代原有的惰性气体作为干熄炉的熄焦介质，同时也改变了循环煤气的循环路线，出干熄炉的煤气对破碎后的炼焦煤进行干燥，使循环煤气中的余热得到有效回收；通过两步对循环煤气中的热能回收，回送入干熄炉的循环煤气的温度降至100℃-110℃，从而进一步降低了冷焦的出炉温度，出炉温度可降至150℃以下，减少了冷焦对运焦皮带的热损伤，延长了设备使用寿命。(2)循环煤气送入流化床对破碎后的炼焦煤进行干燥，可以提高干燥效率和效率，产生的含尘烟气经除尘后循环进入干熄炉中换热，不存在出流化床后烟气排放的问题，彻底解决了PM2.5的排放问题，对环境友好；(3)虽然存在背景技术所述的干熄炉中各种反应导致CO(还含有的H2、CO、CH4等)蓄积的问题，由于发明人创造性的将熄焦介质由惰性气体改为了循环煤气，这种技术问题恰好变成了有益的技术效果；另外由于改变了循环煤气的循环路线，循环煤气在流化床中干燥时，会吸收炼焦煤中的水份，这些水汽直接随循环煤气进入干熄炉后会发生水煤气反应形成水煤气，循环煤气量在满足循环路线需求的基础上，还能产生剩余煤气作为副产品引出系统，产生了附加的经济效益，整个循环过程充分回收热能，无废气排放，节能降耗、对环境友好。并且，上述水煤气的反应过程是一个吸热过程，也有利于干熄炉内的快速熄焦。(4)为了有效控制煤的含水量降至3％以下，发明人通过控制出余热锅炉的循环煤气的温度，以提高流化床的干燥效果，使炼焦煤出流化床中的水含量降低3％以下，甚至更低。(5)循环煤气中的水进入干熄炉时，会与焦炭发生反应，根据气－固反应机理，焦炭表面的微细粉焦会优先发生水煤气反应，即优先消耗焦炭表面的细小粉尘，从而改善了焦炭质量，降低了微细粉焦量，提高了焦炭品质。
进一步的，针对炉顶装焦烟尘含尘量大、温度高，烟尘携带的显热未能有效回收利用的问题，发明人将这部分烟尘经送入消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和部分焦尘后，和来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一起作为干燥介质送入环形干燥机，使得这一部分烟尘的余热得到有效回收利用。
本发明工艺简单，降低了出干熄炉冷焦的温度，多回收冷焦显热0.1GJ/t-焦以上，也相应减缓了冷焦对运输皮带的热侵蚀，沿长了皮带的寿命；创造性的使用了循环煤气替换原有的惰性气体，减少PM2.5的排放，进一步回收余热约0.4GJ/t-焦的同时还副产煤气，提高了焦炭质量、对环境友好；提高了炼焦煤的干燥效果和效率，煤含水量降至3％以下，干燥热能来自系统余热，进一步的节能降耗。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明工艺作进一步解释说明：炼焦煤(水含量为10wt％)先在环形干燥机中被来自焦炉水平烟道的焦炉烟气进行干燥，水含量下降至7-8wt％，然后经破碎机破碎至3mm以下，破碎后炼焦煤送入流化床中进行流化、干燥、分级，被循环煤气干燥至水含量为3wt％以下，分级得到粗煤粒(粒径为0.3－3mm)和细煤粉(直径＜0.3mm)，所述粗煤粒送入焦炉炼焦后得到红焦，红焦送入干熄炉被循环煤气熄焦后得到温度低于150℃的冷焦；出干熄炉的循环煤气(温度900℃)进入余热锅炉副产蒸汽，出余热锅炉的循环煤气(温度180-230℃)送入流化床对破碎后炼焦煤流化、干燥、分级，出流化床的携带细煤粉的循环煤气经沉降室或旋风除尘器除尘分离出粉煤后，大部分回送干熄炉对红焦进行熄焦，小部分(剩余煤气)引出送入煤气除尘净化系统作为副产煤气；经沉降室或旋风降尘器分离出的细粉煤(粒径＜0.3mm，又称粉煤)送入或压球系统或高炉喷吹煤库。所述干熄炉顶部引出的装焦烟尘经消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和部分焦尘后和来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一起作为干燥介质送入环形干燥机。来自所述环形干燥机及破碎机的烟气送入除尘器除尘后达标排放。
以年产焦110万吨焦的2座55孔的6m焦炉生产为例，采用本发明工艺后，合计回收余热0.4GJ/t-焦以上，副产煤气约15000m3/小时；炼焦煤进炼焦炉前水含量降至3％以下，减少70％以上的焦化废水产生量。

Claims (7)

1.一种基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺，包括炼焦煤经破碎机破碎后送入流化床流化、干燥、分级，分离出粗煤粒和细煤粉，所述粗煤粒送入焦炉炼焦后得到红焦，红焦经过干熄炉冷却后得到冷焦，其特征在于，所述干熄炉内的冷却气体为循环煤气，出干熄炉的循环煤气进入余热锅炉回收部分显热，再送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化干燥，并回收低温余热，同时带出炼焦煤中的部分水分和细煤粉，再经沉降室或旋风除尘器除尘后回送到干熄炉对红焦进行冷却并发生水煤气反应产生水煤气进入循环煤气中，反应产生的水煤气作为副产品剩余煤气引出送往煤气净化系统。
2.如权利要求1所述的基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺，其特征在于，所述炼焦煤经先环形干燥机预干燥后再送入破碎机破碎，所述环形干燥机中的干燥介质来自焦炉水平烟道的焦炉烟气。
3.如权利要求1或2所述的基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺，其特征在于，经沉降室或旋风除尘器除尘得到粉煤送入压球系统或高炉喷吹煤库。
4.如权利要求1所述的基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺，其特征在于，通过控制由余热锅炉引出的循环煤气的温度，进而控制出流化床的炼焦煤的含水量。
5.如权利要求1和4所述的基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺，其特征在于，通过控制由余热锅炉引出的循环煤气温度180-230℃，进而控制出流化床的炼焦煤中水分含量为3wt％以下。
6.如权利要求2所述的基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺，其特征在于，所述经环形干燥机预干燥后的炼焦煤中水含量较原有水含量下降低15％-25％。
7.如权利要求1所述的基于干法熄焦及炼焦煤除湿的水煤气制备工艺，其特征在于，所述干熄炉顶部引出的装焦烟尘经消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和部分焦尘后，和来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一起作为干燥介质送入环形干燥机。
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