CN106978197B - 焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置及应用 - Google Patents

焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置及应用。炉柱位于与炭化室毗邻的燃烧室的两侧，用于保护焦炉炉体横向热膨胀及支撑集气管。本发明在不改变炉柱功能前提下将炉柱设计成一矩形柱壳体—锅炉壳，内设多排折叠蛇形管束炉管，并将集气管下移在炉柱壳下侧旁。让荒煤气通过本炉柱壳锅炉，下行走管外(壳程)；锅炉给水从炉柱壳体下侧引入，上行走管内(管程)，两者发生逆流间壁换热，换热同时并向炉壳中喷洒洗涤液体，清除沉积在炉管表面的焦油和尘。使荒煤气发生冷却冷凝降温同时生产过热蒸汽。

Description

焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置及应用
技术领域
本发明属于高温炼焦技术领域，具体涉及一种蓄热式高温炼焦炉在炼焦过程中的焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置及应用。
背景技术
煤的高温炼焦过程，从焦炉炭化室逸出的荒煤气携带的显热占焦炉输出总热量的36％左右，回收或利用这部分热能一直是炼焦技术发展希望实现的目标。
从装煤干馏到出焦的炼焦过程是一个周期性循环操作过程，在一个周期内从炭化室干馏逸出的荒煤气数量、成份和温度是波动的。荒煤气的温度波动范围大约在480-830℃之间，荒煤气成份中含有一定数量的焦油、粗苯和粉尘等，一旦沉积下来会堵塞管路系统。传统的或长期以来形成的对荒煤气处理的工艺是采用热循环氨水喷洒冷激降温的方法，即从炭化室逸出的荒煤气经上升管、桥管进入集气管时，在流经桥管到集气管的下行处采用75-80℃的热循环氨水喷洒冷激，每1000kg焦炭对应荒煤气需喷洒的氨水量约8m3，其中部分氨水(约2.5％-3％)发生迅速蒸发吸热，使荒煤气温度急剧降温至80-100℃，同时也使得部分焦油等成份发生冷凝，冷却冷凝后的煤气、氨水、冷凝液一起进入了集气管。蒸发后的水汽汇通煤气若继续降温至45℃时，是在初冷器中采用循环冷却水(32-45℃)进行间壁换热，每1000kg焦炭对应荒煤气热量移出需10m3左右的循环冷却水，这实质是个移热过程的转移。整个处理过程荒煤气的热能一点都没被利用和回收，并且还是个耗能过程。
上世纪七十年代，在我国首先开创了荒煤气“上升管汽化冷却技术”，即在炭化室逸出的上升管上设置水夹套，让荒煤气与水发生间壁换热，使荒煤气的温度从650-750℃降至450-500℃，同时副产低压饱和蒸汽，以回收部分荒煤气的热能。“上升管汽化冷却技术”以及后续改良发展的“上升管导热油夹套换热技术”、“上升管热管换热技术”等这些热回收利用技术之所以到目前仍没能形成主流的荒煤气处理工艺广泛推广，其根本的问题在于无法解决在上升管内的结碳、结焦油渣及不好清理的问题，其次是回收的热量也有限。
上世纪九十年代，德国和日本率先开展了对荒煤气进行升温热裂解或利用氧气重整荒煤气生产一氧化碳和氢气的试验研究，其缺点是荒煤气中的煤焦油和粗苯中的一些宝贵的化学成份被分解掉了，比较可惜。其次是荒煤气参数的波动和过程的复杂化也限制了其在实际应用方面的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种热量回收率高，可长期稳定运行的蓄热式高温炼焦炉在炼焦过程中的焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置及应用。
本发明是利用焦炉炉柱这一部件和所处的有利有限位置空间，对其赋予其锅炉功能后开辟的一种处理荒煤气进行热能回收功能的方法。
本发明的装置，它包括上升管,桥管,上液封式切断阀，炉柱壳锅炉，下液封式切断阀，下集气管,锅炉给水支管,锅炉蒸汽出口管,洗涤液支管，无烟装煤蒸汽支管，其特征在于炉柱壳锅炉由锅炉壳体和锅炉炉管组成，锅炉炉管位于锅炉壳体内，上升管的下端连接炭化室,上升管的上端连接桥管，桥管的另一端连接锅炉壳体的上端，在桥管的下部有上液封式切断阀,桥管的上部有洗涤液喷嘴,锅炉炉管的上端口连接锅炉蒸汽出口管，锅炉炉管的上端口位于上液封式切断阀下方，锅炉炉管的下端口连接锅炉给水支管,锅炉壳体下端通过连接管与下集气管连接，在连接管与下集气管之间设有下液封式切断阀。
如上所述的锅炉壳体为一矩形截面的柱状壳体，锅炉壳体内的上部设有炉柱壳衬里管。
如上所述的锅炉炉管为多排折叠形蛇管束。
如上所述的洗涤液喷嘴分别与洗涤液支管和无烟装煤蒸汽支管连接，洗涤液支管与洗涤液总管连接，在洗涤液支管安装有洗涤液流量控制阀,无烟装煤蒸汽支管与无烟装煤蒸汽总管连接,在无烟装煤蒸汽支管安装有无烟装煤蒸汽阀。
如上所述的连接管安装有荒煤气测温仪表。
如上所述的锅炉蒸汽出口管安装有蒸汽测温仪表和蒸汽出口切断阀，锅炉蒸汽出口管与蒸汽总管连接。
如上所述的锅炉给水支管安装有给水流量调节阀,锅炉给水支管与给水总管连接。
如上所述的给水流量调节阀与蒸汽测温仪表形成自动调节给水流量回路。
如上所述的荒煤气测温仪表与给水流量调节阀形成自动调节给水流量回路。
如上所述的洗涤液支管和无烟装煤蒸汽支管同时可以与洗涤液喷嘴连接，还可以是洗涤液支管连接洗涤液喷嘴，无烟装煤蒸汽支管与另一喷嘴连接。
将蓄热式高温炼焦炉的各炉柱设计成上述本发明形式，用给水总管，蒸汽总管，洗涤液总管，无烟装煤蒸汽总管将它们连接起来。
如上所述的下集气管是一个沿焦炉炉体纵向布置的带有6‰-8‰倾斜度的圆形金属管道，用以收集来自各炉柱壳锅炉冷却冷凝后的荒煤气及其冷凝液和洗涤液，并把它们送出去。
炉柱是用于保护或控制焦炉炉体横向热膨胀及支撑炉顶集气管及其支架平台等的一个部件，炉柱位于炉体燃烧室(与炭化室毗邻)的两侧(机侧和焦侧)。在炉柱的上下两端设有弹簧及其托架，上端通过弹簧和横拉条将两炉柱相连钩住，下端通过弹簧和支承牛腿与焦炉基础固定。炉柱通常是由H型钢、工字钢、槽钢和钢板组焊而成。本发明是在不改变焦炉炉体结构和不改变炉柱功能的前提下将炉柱的结构设计成一矩形壳柱体，内设炉管，炉管为多排折叠形蛇管束。让荒煤气通过本炉柱壳锅炉，即荒煤气下行走管外(壳程)，锅炉给水上行走管内(管程)，锅炉给水从炉柱壳体的下方引入，两者发生逆流间壁换热，在换热过程的同时并向锅炉中喷洒特别的洗涤液体，以清除沉积在炉管表面的焦油、尘等。使荒煤气发生冷却冷凝降温的同时实现副产过热水蒸汽，回收热能。
炉柱壳既要作为炉柱承担维护焦炉炉体的功能，又要充当作为锅炉壳体的功能。本炉柱壳结构被设计成一矩形截面的柱状壳体，采用钢板焊接制成。考虑到480-830℃的荒煤气刚一进入炉柱壳锅炉直接接触时会对炉柱壳的壁温形成高温影响，在炉柱壳内的上部设置了衬里管，衬里管与炉柱壳之间的缝隙形成的死气层，将会避免荒煤气对炉柱壳的直接热传递，降低壳壁温度。本炉柱壳锅炉被设计成为一种直流式水管余热锅炉，锅炉的传热部分分为三阶段：预热段、蒸发段和过热段，锅炉给水走管内，一次通过锅炉后就可生产出过热蒸汽。在各炉柱壳锅炉下面的给水管上和上面的蒸汽出口管上分别设用给水流量控制阀和蒸汽温度测量仪表并形成自动调节回路系统。在各炉柱壳锅炉下面荒煤气出口的连接管上设有荒煤气温度测量仪表，荒煤气温度测量仪表与给水流量控制阀也形成一个自动调节回路系统。两个测温仪表信号对给水流量控制阀形成的调节是一组顺序逻辑控制，各自有各自的调节范围。在炼焦干馏操作过程产生的荒煤气的气量、成份和温度是随过程时间波动的，在一个周期内相对变动，根据荒煤气的温度可实时调整锅炉给水的流量、液位和所产蒸汽的温度。
本发明的另一显著特点是将原设在焦炉炉顶侧的集气管下移设在焦炉炉体或炉柱的靠下侧部位的烟道走廊上面的空间位置的蓄热室旁，故称下集气管。以收集输送来自经各炉柱壳锅炉冷却冷凝后的荒煤气及其冷凝液和洗涤液，并且在各炉柱壳锅炉与下集气管相连接的通道上设置了液封式切断阀，以便在炉柱壳锅炉等检修或事故状态时切断其与下集气管的串通。
洗涤换热是保障本锅炉长期稳定运行不可缺少的技术内容，也是本发明技术内容的一个特征点，这在一般的锅炉设计及其操作中是见不到的。本发明是通过设在炉柱壳锅炉顶部的桥管上的喷嘴向锅炉壳程喷洒洗涤液体，以清除沉积在炉管表面的焦油、尘等。洗涤液将采用炼焦化产工序自产的蒽油、洗油及添加剂配制，可以循环使用。洗涤液的配比、洗涤温度的选择及喷淋密度的设计均会对换热表面的洗涤与对流传热产生重要影响。
本发明焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气处理工艺装置不仅可适用于常规的顶装煤蓄热式炼焦炉，也可适用于捣固的侧装煤蓄热式炼焦炉。本发明应用上与现行焦炉比较无论从结构布置或是工艺步骤上都是不太一样的。现行的焦炉，上升管和桥管是正对着炭化室的轴线，本发明的桥管需要偏转一个角度，即桥管的进口上升的荒煤气在炭化室的轴线上，出口下行的荒煤气位置落在了燃烧室的轴线上与焦炉炉柱轴线重叠；现行的焦炉，集气管位于炉顶侧，本发明的集气管位于炉体的下侧。
本发明的应用包括如下步骤：
(1)上液封式切断阀4由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在炭化室出焦的时间呈水平关闭状态，其他时间为开启状态，下液封式切断阀的翻板由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在整个操作时间应始终处于开启状态，只有在发生故障或处于检修时才执行关闭；
(2)从炭化室干馏逸出的温度为480-830℃的荒煤气，经上升管进入桥管后，通过上液封式切断阀，继续下行进入炉柱壳锅炉，在炉柱壳锅炉内，荒煤气下行走壳程，锅炉给水上行走管程，两者逆流发生间壁换热，锅炉给水温度80-85℃，压力为1.5-3.0MPa，由给水总管经锅炉给水支管从炉柱壳锅炉的下方进入锅炉炉管，在荒煤气与锅炉给水进行间壁换热的同时通过洗涤液喷嘴向锅炉壳体内喷洒洗涤液体，洗涤液体的温度90-95℃，压力为0.3-1.6MPa；
(3)给水流量由给水流量调节阀通过蒸汽测温仪表的信号反馈实现自动调节控制，为了清除换热表面可能的沉积物，喷洒的洗涤液量由洗涤液流量控制阀控制，洗涤液由洗涤液支管引自洗涤液总管，经过换热冷却冷凝后下行的荒煤气及其冷凝液、洗涤液于90-95℃下离开炉柱壳锅炉通过连接管和下液封式切断阀进入下集气管；
(4)荒煤气测温仪表与给水流量调节阀也形成一个调节回路，通过温度信号反馈实现自动调节给水流量；经过换热的锅炉给水上行升温蒸发过热后变成过热蒸汽，温度为250-400℃，压力为1.25-2.5MPa，最后由锅炉蒸汽出口管进入蒸汽总管输出。
如上所述的洗涤液采用蒽油、洗油及添加剂配制，蒽油与洗油的重量比为2：8－3：7，添加剂为甲苯、二甲苯或四氢呋喃等，添加剂的加入量占蒽油与洗油混合液量的0.5-0.8wt％，可循环使用。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明改变了现行焦炉采用大量75-80℃热循环氨水喷洒、冷激、蒸发、降温处理荒煤气的工艺。采用热循环氨水冷激荒煤气工艺，荒煤气携带的显热量不仅一点都没有回收，而且还需要在后续工序的初冷器中消耗大量的循环冷却水才能移走这些热量。本发明可实现荒煤气显热回收率80％以上，经测算每生产1000kg焦炭可副产过热蒸汽约435kg(以温度为350℃，压力为1.6MPa计)。
2.采用热循环氨水工艺每1000kg焦炭对应荒煤气需喷洒约8m3氨水量，其中约2.5％-3％的氨水发生蒸发进入荒煤气。蒸发氨水汽进入荒煤气使得集气管尺寸及后续输送处理的管道和设备尺寸无形中增大，同时输送氨水和这股气体也需要消耗能源。本发明由于不再使用热循环氨水冷激，也没有氨水蒸发，使得集气管尺寸及后续输送处理荒煤气的管道和设备尺寸大为缩减，同时也节约输送氨水和蒸发水汽的能源。
3.采用热循环氨水喷洒、冷激、蒸发处理荒煤气工艺并没有一下子把荒煤气携带的热量拿走，只是转移了热量。2.5％-3％的蒸发氨水汽和降温的荒煤气携带的热量还需要在后续工序的初冷器中采用循环冷却水继续冷却才能移走这些热量，每1000kg焦炭对应荒煤气被冷却到35℃需要大约10m3循环冷却水量。本发明由于没有热循环氨水而是采用炉柱壳锅炉回收了热量，使得后续工序的初冷器尺寸和循环冷却水量大为缩减，同样每1000kg焦炭对应荒煤气被冷却到35℃需要循环冷却水量仅约4m3。
4.现行焦炉的集气管一般都布置在焦炉的炉顶的两侧，集气管底部需高出炉顶一定高度，通常由设在炉柱上的三角架支撑。为了把炭化室逸出的荒煤气导入集气管，上升管加上桥管的高度需要2-3m高。上升管和桥管的散热损失及对炉顶操作环境影响均极为严重。本发明由于集气管尺寸的缩减和集气管被下移到了焦炉下部的烟道走廊上，这样就使得上升管的高度尺寸可大为缩减，并改善了炉顶操作环境。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
如图所示：1—炭化室；2—上升管；3—桥管；4—上液封式切断阀；5—炉柱壳锅炉；6—锅炉壳体；7—锅炉炉管；8—下液封式切断阀；9—下集气管；10—锅炉给水支管；11—给水流量调节阀；12—给水总管；13—锅炉蒸汽出口管；14—蒸汽测温仪表；15—蒸汽出口切断阀；16—蒸汽总管；17—洗涤液喷嘴；18—洗涤液流量控制阀；19—洗涤液支管；20—洗涤液总管；21—无烟装煤蒸汽阀；22—无烟装煤蒸汽支管；23—无烟装煤蒸汽总管；24—连接管；25—荒煤气测温仪表；26—炉柱壳衬里管。
具体实施方式
结合图1和下面的实施例将进一步给出本发明的具体实施方式。下面的实施例所提供的工艺参数和数据不应理解为本发明的唯一数据。
实施例1
本发明焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，它包括上升管2,桥管3,上液封式切断阀4，炉柱壳锅炉5，下液封式切断阀8，下集气管9,锅炉给水支管10,锅炉蒸汽出口管13,洗涤液支管19，无烟装煤蒸汽支管22，其特征在于炉柱壳锅炉5由锅炉壳体6和锅炉炉管7组成，锅炉炉管7位于锅炉壳体6内，上升管2的下端连接炭化室1,上升管2的上端连接桥管3，桥管3的另一端连接锅炉壳体6的上端，在桥管3的下部有上液封式切断阀4,桥管3的上部有洗涤液喷嘴17,锅炉炉管7的上端口连接锅炉蒸汽出口管13，锅炉炉管7的上端口位于上液封式切断阀4下方，锅炉炉管7的下端口连接锅炉给水支管10,锅炉壳体6下端通过连接管24与下集气管9连接，在连接管24与下集气管9之间设有下液封式切断阀8。
所述的锅炉壳体6为一矩形截面的柱状壳体，锅炉壳体6内的上部设有炉柱壳衬里管26。
所述的锅炉炉管7为多排折叠形蛇管束。
所述的洗涤液喷嘴17分别与洗涤液支管19和无烟装煤蒸汽支管22连接，洗涤液支管19与洗涤液总管20连接，在洗涤液支管19安装有洗涤液流量控制阀18,无烟装煤蒸汽支管22与无烟装煤蒸汽总管23连接,在无烟装煤蒸汽支管22安装有无烟装煤蒸汽阀21。
所述的连接管24安装有荒煤气测温仪表25。
所述的锅炉蒸汽出口管13安装有蒸汽测温仪表14和蒸汽出口切断阀15，锅炉蒸汽出口管13与蒸汽总管16连接。
所述的锅炉给水支管10安装有给水流量调节阀11,锅炉给水支管10与给水总管12连接。
所述的给水流量调节阀11与蒸汽测温仪表14形成自动调节给水流量回路。
所述的荒煤气测温仪表25与给水流量调节阀11形成自动调节给水流量回路。
所述的洗涤液支管19和无烟装煤蒸汽支管22同时可以与洗涤液喷嘴17连接，还可以是洗涤液支管19连接洗涤液喷嘴17，无烟装煤蒸汽支管22与另一喷嘴连接。
将蓄热式高温炼焦炉的各炉柱设计成上述本发明形式，用给水总管12，蒸汽总管16，洗涤液总管20，无烟装煤蒸汽总管23把它们连接起来。
所述的下集气管9是一个沿焦炉炉体纵向布置的带有6‰倾斜度的圆形金属管道，用以收集来自各炉柱壳锅炉冷却冷凝后的荒煤气及其冷凝液和洗涤液，并把它们送出去。
本发明的应用包括如下步骤：
(1)上液封式切断阀4由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在炭化室出焦的时间呈水平关闭状态，其他时间为开启状态，下液封式切断阀8的翻板由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在整个操作时间应始终处于开启状态，只有在发生故障或处于检修时才执行关闭；
(2)从炭化室1干馏逸出的温度为480-830℃的荒煤气，经上升管2进入桥管3后，通过上液封式切断阀4，继续下行进入炉柱壳锅炉5，在锅炉内，荒煤气下行走壳程，锅炉给水上行走管程，两者逆流发生间壁换热，锅炉给水温度80℃，压力为2.0MPa，由给水总管12经锅炉给水支管10从炉柱壳锅炉5的下方进入锅炉炉管7，在荒煤气与锅炉给水进行间壁换热的同时通过洗涤液喷嘴17向锅炉壳体6内喷洒洗涤液体，洗涤液体的温度90℃，压力为0.5MPa，洗涤液采用蒽油、洗油及添加剂配制，蒽油与洗油的重量比为2：8，添加剂为甲苯、添加剂的加入量占蒽油与洗油混合液量的0.8wt％。
(3)给水流量由给水流量调节阀11通过蒸汽测温仪表14的信号反馈实现自动调节控制，为了清除换热表面可能的沉积物，喷洒的洗涤液量由洗涤液流量控制阀18控制，洗涤液由洗涤液支管19引自洗涤液总管20，经过换热冷却冷凝后下行的荒煤气及其冷凝液、洗涤液于90℃下离开炉柱壳锅炉5通过连接管24和下液封式切断阀8进入下集气管9；
(4)荒煤气测温仪表25与给水流量调节阀11形成一个调节回路，通过温度信号反馈实现自动调节给水流量；经过换热的锅炉给水上行升温蒸发变成过热蒸汽，温度为350℃，压力为1.6MPa，最后由锅炉蒸汽出口管13进入蒸汽总管16输出。
下面是实施例1一顶装煤蓄热式炼焦炉的一个炭化室为例给出本炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气处理工艺的物料衡算和热量衡算结果：
如果把上述数据折算成产品焦炭计，约每1000kg焦炭对应的荒煤气热量可产约435kg(350℃，1.6MPa)的过热蒸汽。如果作进一步推算，对于一座年产100万吨焦炭的焦炉来说，由炉柱壳锅炉副产的蒸汽量可配置一套12MW的凝汽式汽轮发电机组，年发电量就可达1亿度电。
实施例2
本发明焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置中的下集气管9是一个沿焦炉炉体纵向布置的带有7‰倾斜度的圆形金属管道，其余同实施例1。
本发明的应用包括如下步骤：
(1)上液封式切断阀4由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在炭化室出焦的时间呈水平关闭状态，其他时间为开启状态，下液封式切断阀8的翻板由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在整个操作时间应始终处于开启状态，只有在发生故障或处于检修时才执行关闭；
(2)从炭化室1干馏逸出的温度为480-830℃的荒煤气，经上升管2进入桥管3后，通过上液封式切断阀4，继续下行进入炉柱壳锅炉5，在锅炉内，荒煤气下行走壳程，锅炉给水上行走管程，两者逆流发生间壁换热，锅炉给水温度85℃，压力为1.5MPa，由给水总管12经锅炉给水支管10从炉柱壳锅炉5的下方进入锅炉炉管7，在荒煤气与锅炉给水进行间壁换热的同时通过洗涤液喷嘴17向锅炉壳体6内喷洒洗涤液体，洗涤液体的温度95℃，压力为0.3MPa；洗涤液采用蒽油、洗油及添加剂配制，蒽油与洗油的重量比为3：7，添加剂为四氢呋喃，添加剂的加入量占蒽油与洗油混合液量的0.5wt％。
(3)给水流量由给水流量调节阀11通过蒸汽测温仪表14的信号反馈实现自动调节控制，以清除换热表面可能的沉积物，喷洒的洗涤液量由洗涤液流量控制阀18控制，洗涤液由洗涤液支管19引自洗涤液总管20，经过换热冷却冷凝后下行的荒煤气及其冷凝液、洗涤液于95℃下离开炉柱壳锅炉5通过连接管24和下液封式切断阀8进入下集气管9；
(4)荒煤气测温仪表25与给水流量调节阀11形成一个调节回路，通过温度信号反馈实现自动调节给水流量；经过换热的锅炉给水上行升温蒸发变成过热蒸汽，温度为250℃，压力为1.25MPa，最后由锅炉蒸汽出口管13进入蒸汽总管16输出。
下面是实施例2一顶装煤蓄热式炼焦炉的一个炭化室为例给出本炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气处理工艺的物料衡算和热量衡算结果：
如果把上述数据折算成产品焦炭计，约每1000kg焦炭对应的荒煤气热量可产约470kg(250℃，1.25MPa)的过热蒸汽。对于一座年产100万吨焦炭的焦炉来说，年副产蒸汽就是约47万吨。本过热蒸汽可作为整个焦化生产用，也可以配置汽轮机发电用。
实施例3
本发明焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置中的下集气管9是一个沿焦炉炉体纵向布置的带有8‰倾斜度的圆形金属管道。其余同实施例1
本发明的应用包括如下步骤：
(1)上液封式切断阀4由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在炭化室出焦的时间呈水平关闭状态，其他时间为开启状态，下液封式切断阀8的翻板由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在整个操作时间应始终处于开启状态，只有在发生故障或处于检修时才执行关闭；
(2)从炭化室1干馏逸出的温度为480-830℃的荒煤气，经上升管2进入桥管3后，通过上液封式切断阀4，继续下行进入炉柱壳锅炉5，在锅炉内，荒煤气下行走壳程，锅炉给水上行走管程，两者逆流发生间壁换热，锅炉给水温度83℃，压力为3.0MPa，由给水总管12经锅炉给水支管10从炉柱壳锅炉5的下方进入锅炉炉管7，在荒煤气与锅炉给水进行间壁换热的同时通过洗涤液喷嘴17向锅炉壳体6内喷洒洗涤液体，洗涤液体的温度93℃，压力为1.6MPa；洗涤液采用蒽油、洗油及添加剂配制，蒽油与洗油的重量比为2.5：7.5，添加剂为二甲苯，添加剂的加入量占蒽油与洗油混合液量的0.65wt％。
(3)给水流量由给水流量调节阀11通过蒸汽测温仪表14的信号反馈实现自动调节控制，以清除换热表面可能的沉积物，喷洒的洗涤液量由洗涤液流量控制阀18控制，洗涤液由洗涤液支管19引自洗涤液总管20，经过换热冷却冷凝后下行的荒煤气及其冷凝液、洗涤液于93℃下离开炉柱壳锅炉5通过连接管24和下液封式切断阀8进入下集气管9；
(4)荒煤气测温仪表25与给水流量调节阀11形成一个调节回路，通过温度信号反馈实现自动调节给水流量；经过换热的锅炉给水上行升温蒸发变成过热蒸汽，温度为400℃，压力为2.5MPa，最后由锅炉蒸汽出口管13进入蒸汽总管16输出。
下面是实施例3一顶装煤蓄热式炼焦炉的一个炭化室为例给出本炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气处理工艺的物料衡算和热量衡算结果：
如果把上述数据折算成产品焦炭计，约每1000kg焦炭对应的荒煤气热量可产420kg(400℃，2.5MPa)的过热蒸汽。对于一座年产100万吨焦炭的焦炉来说，年副产蒸汽就是约42万吨。本过热蒸汽可以直接配置汽轮机发电用。

Claims (12)

1.一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，它包括上升管(2),桥管(3),上液封式切断阀(4)，炉柱壳锅炉(5)，下液封式切断阀(8)，下集气管(9),锅炉给水支管(10),锅炉蒸汽出口管(13),洗涤液支管(19)，无烟装煤蒸汽支管(22)，其特征在于炉柱壳锅炉(5)由锅炉壳体(6)和锅炉炉管(7)组成，锅炉炉管(7)位于锅炉壳体(6)内，上升管(2)的下端连接炭化室(1),上升管(2)的上端连接桥管(3)，桥管(3)的另一端连接锅炉壳体(6)的上端，在桥管(3)的下部有上液封式切断阀(4),桥管(3)的上部有洗涤液喷嘴(17),锅炉炉管(7)的上端口连接锅炉蒸汽出口管(13)，锅炉炉管(7)的上端口位于上液封式切断阀(4)下方，锅炉炉管(7)的下端口连接锅炉给水支管(10),锅炉壳体(6)下端通过连接管(24)与下集气管(9)连接，在连接管(24)与下集气管(9)之间设有下液封式切断阀(8)；在所述的连接管(24)上安装有荒煤气测温仪表(25)在所述的锅炉蒸汽出口管(13)上安装有蒸汽测温仪表(14)和蒸汽出口切断阀(15)，锅炉蒸汽出口管(13)与蒸汽总管(16)连接；在所述的锅炉给水支管(10)上安装有给水流量调节阀(11),锅炉给水支管(10)与给水总管(12)连接。
2.如权利要求1所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，其特征在于所述的锅炉壳体(6)为一矩形截面的柱状壳体，锅炉壳体(6)内的上部设有炉柱壳衬里管(26)。
3.如权利要求1所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，其特征在于所述的锅炉炉管(7)为多排折叠形蛇管束。
4.如权利要求1所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，其特征在于所述的洗涤液喷嘴(17)分别与洗涤液支管(19)和无烟装煤蒸汽支管(22)连接，洗涤液支管(19)与洗涤液总管(20)连接，在洗涤液支管(19)安装有洗涤液流量控制阀(18),无烟装煤蒸汽支管(22)与无烟装煤蒸汽总管(23)连接,在无烟装煤蒸汽支管(22)安装有无烟装煤蒸汽阀(21)。
5.如权利要求1所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，其特征在于所述的给水流量调节阀(11)与蒸汽测温仪表(14)形成自动调节给水流量回路。
6.如权利要求1所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，其特征在于所述的荒煤气测温仪表(25)与给水流量调节阀(11)形成自动调节给水流量回路。
7.如权利要求1所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，其特征在于所述的洗涤液支管(19)和无烟装煤蒸汽支管(22)同时与洗涤液喷嘴(17)连接；或洗涤液支管(19)连接洗涤液喷嘴(17)，无烟装煤蒸汽支管(22)与另一喷嘴连接。
8.如权利要求1所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，其特征在于将蓄热式高温炼焦炉的各炉柱用给水总管(12)，蒸汽总管(16)，洗涤液总管(20)，无烟装煤蒸汽总管(23)将它们连接起来。
9.如权利要求1所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置，其特征在于所述的下集气管(9)是一个沿焦炉炉体纵向布置的带有6‰-8‰倾斜度的圆形金属管道。
10.一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置的应用，其特征在于包括如下步骤：
(1)上液封式切断阀(4)由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在炭化室出焦的时间呈水平关闭状态，其他时间为开启状态，下液封式切断阀(8)的翻板由设在外部的摇摆臂杆控制开闭，液封液体为洗涤液，翻板在整个操作时间应始终处于开启状态，只有在发生故障或处于检修时才执行关闭；
(2)从炭化室(1)干馏逸出的温度为480-830℃的荒煤气，经上升管(2)进入桥管(3)后，通过上液封式切断阀(4)，继续下行进入炉柱壳锅炉(5)，在炉柱壳锅炉(5)内，荒煤气下行走壳程，锅炉给水上行走管程，两者逆流发生间壁换热，锅炉给水温度80-85℃，压力为1.5-3.0MPa，由给水总管(12)经锅炉给水支管(10)从炉柱壳锅炉(5)的下方进入锅炉炉管(7)，在荒煤气与锅炉给水进行间壁换热的同时通过洗涤液喷嘴(17)向锅炉壳体(6)内喷洒洗涤液体，洗涤液体的温度90-95℃，压力为0.3-1.6MPa；
(3)给水流量由给水流量调节阀(11)通过蒸汽测温仪表(14)的信号反馈实现自动调节控制；为了清除换热表面可能的沉积物，喷洒的洗涤液量由洗涤液流量控制阀(18)控制，洗涤液由洗涤液支管(19)引自洗涤液总管(20)；经过换热冷却冷凝后下行的荒煤气及其冷凝液、洗涤液于90-95℃下离开炉柱壳锅炉(5)通过连接管(24)和下液封式切断阀(8)进入下集气管(9)；
(4)荒煤气测温仪表(25)与给水流量调节阀(11)形成一个调节回路，通过温度信号反馈实现自动调节给水流量；经过换热的锅炉给水上行升温蒸发变成过热蒸汽，温度为250-400℃，压力为1.25-2.5MPa，最后由锅炉蒸汽出口管(13)进入蒸汽总管(16)输出。
11.如权利要求10所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置的应用，其特征在于所述的洗涤液采用蒽油、洗油及添加剂配制，蒽油与洗油的重量比为2：8－3：7，添加剂的加入量占蒽油与洗油混合液量的0.5-0.8wt％。
12.如权利要求11所述的一种焦炉炉柱壳锅炉下集气管洗涤换热荒煤气的装置的应用，其特征在于所述的添加剂为甲苯、二甲苯或四氢呋喃。
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