CN106554787B - 基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法 - Google Patents

基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，将破碎后炼焦煤送入流化床流化分级，分离出粗煤料、细煤料和粉煤，所述细煤料送入焦炉炼焦后得到红焦，红焦在干熄炉内冷却后得到冷焦，冷焦送入换热器与循环烟气进一步换热降温后从换热器底部排出；由换热器排出的循环烟气送入球加热器对蓄热球进行加热，然后回送到换热器内对冷焦进一步冷却；来自球加热器加热后的蓄热球和炼焦煤经球‑煤配料斗送入球‑煤回转窑内，通过蓄热球对炼焦煤进行干燥破碎，然后经煤‑球分离筛分离出蓄热球和破碎后炼焦煤，蓄热球回送到球加热器内，破碎后炼焦煤送入流化床。本发明工艺简单、能有效回收焦炭余热、大幅减少烟气排放，对环境友好。

Description

基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法
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移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法。
背景技术
在我国，每年约有50％的工业耗能以余热形式被直接废弃。移动式蓄热技术正是根据这一问题开展的一项集余热回收、蓄热和供热应用为一体的综合能源利用技术。它利用交通工具将装载蓄热材料的蓄热器运送到余热源处进行蓄热，待完成蓄热后再将蓄热器运送到用户处进行放热。放热完成后的蓄热器被送回余热源处进行再次充热，如此循环，实现余热资源的回收利用和对用户的供热。
一套完整的移动蓄热系统主要包括热源、装载蓄热材料的蓄热器、运输蓄热器的交通工具和热用户四部分。现有的移动蓄热系统虽能有效回收低温余热，但系统复杂，需要特种蓄热设备、材料，还需要运输工具等，余热回收成本高。
若能就近找到余热用户，可省去中间的环节。在钢铁生产中，存在很多低温热源产生工序，同时也存在很多低温热源需求工序。但由于在供需之间缺乏有效的余热利用技术和设施，导致低温余热未能有效回收利用。
如在炼焦工序，干熄冷焦温度150－200℃，显热约0.2GJ/t-c散失到空气中,为了控制循环气体中可燃成分浓度，从干熄炉的预存段放散阀定期放散掉相应量循环气体(包括可燃组分的热能在内)，吨焦余热余能量约0.1GJ/t直接排往大气环境中。另一方面，在煤调湿处理中，采用外界热源对炼焦煤进行加热去湿。
若能在干熄焦单元外排的余热余能和煤调湿处理单元之间建立有效的移动蓄热系统，则可有效回收干熄焦单元的余热余能。
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、能有效回收焦炭余热、对炼焦煤有效干燥，延长设备使用寿命、降低生产和投资成本、大幅减少烟气排放，对环境友好的基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法。
本发明包括将破碎后炼焦煤送入流化床流化、干燥、分级，分离出粗煤料、细煤料和粉煤，所述细煤料送入焦炉炼焦后得到红焦，红焦在干熄炉内被循环惰性气体冷却后得到冷焦，所述冷焦送入换热器与循环烟气进一步换热降温后从换热器底部排出；由换热器排出的循环烟气送入球加热器对蓄热球进行加热，然后回送到换热器内对冷焦进一步冷却；来自球加热器加热后的蓄热球和炼焦煤经球-煤配料斗送入球-煤回转窑内，通过蓄热球对炼焦煤进行干燥破碎，然后经煤-球分离筛分离出蓄热球和破碎后炼焦煤，蓄热球回送到球加热器内，破碎后炼焦煤送入流化床。
来自干熄炉的装焦烟尘放以及来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一并进入消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和可燃组分及部分焦尘后作为流化床流化气体送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化、干燥、分级。
经所述流化床分级后的粗煤料粒径＞3mm、细煤料粒径0.3－3mm、粉煤粒径＜0.3mm，所述粉煤随流化气体带出经沉降室或旋风除尘器收集后入高炉喷吹煤库或压球系统；所述粗煤料经球-煤配料斗回送球-煤回转窑。
出沉降室或旋风除尘器的流化气体一部分循环回送到消爆燃烧器消爆燃烧后进入流化床，其余部分送入球-煤回转窑。
来自高炉喷吹煤库或压球系统以及来自球-煤分离筛的含尘烟气一起送入球-煤回转窑带走湿气后送入除尘器除尘后达标排放。
控制干熄炉排出的冷焦温度，以调整出球加热器中对蓄热球加热的温度，进而控制出回转窑配合煤的含水量。
控制出干熄炉的冷焦温度大于200℃，小于250℃，以控制出球加热器的蓄热钢球温度为180-230℃，进而控制出球-煤回转窑炼焦煤的含水量较原含水量下降15－25％。
经所述流化床干燥后的配合煤中含水量下降至3wt％以下。
所述循环回送到消爆燃烧器流化气体流量根据进入流化床的焦炉烟气及装焦烟尘量进行自动调节，以稳定流化床的正常运行，保持进入流化床的气体流量基本稳定。
所述蓄热球为钢球或者碳素材料球或者改性后具有优良导热性的有机材料制成的球。
发明人为了回收利用干熄冷焦的低温余热，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)巧妙地采用移动蓄热体。利用干熄冷焦显热，在换热器中与循环烟气换热，然后通过加热的循环烟气对移动蓄热体－蓄热球进行加热，再利用蓄热球在球－煤回转窑中对炼焦煤进行干燥并同步破碎，使冷焦的显热得到有效回收；由于出干熄焦系统的冷焦余热得到进一步的回收，焦炭温度进一步降低，从而减少了运焦皮带的热损伤，延长了设备使用寿命。(2)循环烟气送入球加热器对蓄热球进行加热，然后回送换热器中换热，余热回收利用的同时不存在含尘烟气的排放，减少了烟尘外排，对环境友好；(3)为了有效控制炼焦煤的含水量降至3％以下，发明人突破了传统的希望出炉焦炭温度更低的工艺参数，将出干熄炉的冷焦温度控制得更高即大于200℃，小于250℃，这样一方面可以减小干熄焦系统的负荷，另一方面，可以获得更高温度的循环烟气，有利于提高回转窑的干燥效果，使炼焦煤出回转窑的水含量降到3％以下，甚至更低。(4)为了进一步减少烟尘排放，将球-煤分离器和煤分离筛产生的含尘气体等引入球－煤回转窑中，既有利于对窑内湿煤的干燥，带出回转窑中的湿气，同时在回转窑内高湿度环境下，有利于这些含尘气体带入的微细粉尘的凝聚，有利后期的除尘。
经沉降室或旋风除尘器除尘后的流化气体一部分经消爆燃烧器消爆燃烧后循环回送入流化床，其余部分进入回转窑，主要效果体现在：a)循环回送到流化床有利于稳定流化床的操作，通过控制循环量，以平衡进入流化床的焦炉烟气和含气体量的波动；b)通过控制循环量，调整流化床内的气相流速，可调控对炼焦煤的不同分级要求；c)进入回转窑的流化气体不仅起到带走窑内水汽的作用，同时在窑内高湿度环境下，可促进气体中的微细粉尘的凝聚，有利于提高后续的除尘效率。
本发明工艺简单、延长了设备的使用寿命，有效利用了出干熄炉的冷焦余热，回收干熄焦后冷焦显热0.1GJ/t-焦以上；大大减少了外排的烟气量，减少PM2.5的排放，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，干燥热能来自系统低温余热，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(含水量为10wt％)和来自球加热器的加热后蓄热球(180-230℃)经球-煤配料斗送入球－煤回转窑内，通过蓄热球对炼焦煤进行干燥破碎炼焦煤中的水含量下降至5wt％以下；出球-煤回转窑的球煤混合料经球-煤分离筛分离出蓄热球和破碎后炼焦煤，蓄热球回送球加热器，破碎后炼焦煤送入流化床；在流化床内，来自消爆燃烧器的气体(温度200℃以上)对炼焦煤进流化、干燥、分级，分离出粗煤料(粒径＞3mm)和细煤料(粒径0.3－3mm)以及随流化气体带出流化床的粉煤(粒径＜0.3mm)，粗煤料回送至球-煤回转窑，细煤料(含水量降至3％以下)入焦炉炼焦后得到红焦，红焦送入干熄炉内被循环惰性气体冷却得到冷焦(大于200℃，优选不超过250℃)。来自干熄炉的装焦烟尘、出干熄炉放散的循环惰性气体以及来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一并送入消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和部分焦尘后作为流化气体送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化、干燥、分级。随流化气体带出的粉煤经沉降室或旋风除尘器收集后送入高炉喷吹煤库或压球系统。出沉降室或旋风除尘器的气体分成两部分，一部分进入球－煤回转窑，另一部分回送到消爆燃烧器内经消爆燃烧后进入流化床。来自高炉喷吹煤库或压球系统以及球-煤分离筛的含尘烟气一起送入球-煤回转窑内带走湿气后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，回收干熄焦后的焦炭显热及外排的循环惰性气体余热余能0.2GJ/t-焦以上，炼焦煤进炼焦炉前水含量降至3％以下，减少70％的焦化废水产生量。

Claims (8)

1.一种基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，包括将破碎后炼焦煤送入流化床流化、干燥、分级，分离出粗煤料 、细煤料和粉煤，所述细煤料送入焦炉炼焦后得到红焦，红焦在干熄炉内被循环惰性气体冷却后得到冷焦，其特征在于，所述冷焦送入换热器与循环烟气进一步换热降温后从换热器底部排出；由换热器排出的循环烟气送入球加热器对蓄热球进行加热，然后回送到换热器内对冷焦进一步冷却；来自球加热器加热后的蓄热球和炼焦煤经球-煤配料斗送入球-煤回转窑内，通过蓄热球对炼焦煤进行干燥破碎，然后经煤-球分离筛分离出蓄热球和破碎后炼焦煤，蓄热球回送到球加热器内，破碎后炼焦煤送入流化床;来自高炉喷吹煤库或压球系统以及来自球-煤分离筛的含尘烟气一起送入球-煤回转窑带走湿气后送入除尘器除尘后达标排放;来自干熄炉的装焦烟尘以及来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一并进入消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和可燃组分及部分焦尘后作为流化床流化气体送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化、干燥、分级。
2.如权利要求1所述的基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，其特征在于，经所述流化床分级后的粗煤料粒径＞3mm、细煤料粒径0.3－3mm、粉煤粒径＜0.3mm，所述粉煤随流化气体带出经沉降室或旋风除尘器收集后入高炉喷吹煤库或压球系统；所述粗煤料经球-煤配料斗回送球-煤回转窑。
3.如权利要求2所述的基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，其特征在于，出沉降室或旋风除尘器的流化气体一部分循环回送到消爆燃烧器消爆燃烧后进入流化床，其余部分送入球-煤回转窑。
4.如权利要求1所述的基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，其特征在于，控制干熄炉排出的冷焦温度，以调整出球加热器中对蓄热球加热的温度，进而控制出球-煤回转窑炼焦煤的含水量。
5.如权利要求1或4所述的基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，其特征在于，控制出干熄炉的冷焦温度大于200℃，小于250℃，以控制出球加热器的蓄热钢球温度为180-230℃，进而控制出球-煤回转窑炼焦煤的含水量较原含水量下降15－25%。
6.如权利要求5所述的基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，其特征在于，经所述流化床干燥后的炼焦煤中含水量下降至3wt%以下。
7.如权利要求3所述的基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，其特征在于，所述循环回送到消爆燃烧器流化气体流量根据进入流化床的焦炉烟气及装焦烟尘量进行自动调节，以稳定流化床的正常运行，保持进入流化床的气体流量基本稳定。
8.如权利要求1所述的基于移动蓄热体的干熄冷焦余热利用方法，其特征在于，所述蓄热球为钢球或者碳素材料球或者改性后具有优良导热性的有机材料制成的球。
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