CN1078233C - 焦化煤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种由煤生产焦炭的新方法。在本发明中，通过在两个同心管(11、12)确定的环形截面(13)中加热运动的煤加料而连续生产焦炭。炼焦室(13)包括大直径管(11)和同心的小直径管(12)，其中强制加煤，例如炼焦煤。煤在小直径管(12)的内壁和大直径管(11)的外壁之间沿控制的温度梯度双向加热。煤随着沿两管的轴向作纵向运动而转变为焦炭。焦炭从焦化室相对于加料端的一端卸出，并在暴露至大气之前先行冷却。在焦化过程中产生的气体被收集和处理。所有操作均在一个密封体系中完成以防止污染。

Description

焦化煤的方法
发明背景
本发明涉及一种焦化煤的新方法，例如焦化冶金用煤来生产用于生产铁水的高炉中的焦炭。具体地说，这种新方法是雷氏(Reintjes)的美国专利的2,922,752的改进；这项专利公开了煤向焦炭的转化是通过将其强制装入一个个管中(焦化室)，管子被加热以使煤间接受热。因为煤是一种热的不良导体，故雷氏的焦化室的直径保持得很小(12英寸/30.48厘米)以尽可能有效地加热煤；这导致需要许多焦化室及其附带的一个个装料机构、阀门和控制装置，以达到某种生产能力；如此众多的焦化室使得工业化设备制造起来不经济且操作起来也复杂。
本发明通过在大直径(7英尺/2.1米)管和小直径(5英尺/1.5米)管之间形成的空间(环状空间)中提供一种有效的炼焦方法而克服了雷氏的缺陷，两类管同轴且受热使煤为大直径管内壁和小直径管外壁加热。这种方法提供了一种煤受热表面积增大的焦化室。结果，与雷氏相比，相同生产能力所需的焦化室数量明显减少，导致资金需求的降低和工业化焦炭生产设备操作的简化。
例如，为加热4.7吨/小时煤至1150°F(621℃)的平均温度，雷氏装置由长度为20英尺(6.1米)的30个焦化室组成(参见Reintjes专利第5栏顶部)。在本发明中，两个长度为48英尺(14.6米)的焦化室每小时可加热5.6吨煤至1853°F(1012℃)的平均温度。考虑到所有因素，这折算为本发明中一个焦化室可生产出雷氏的大约十二个(12)焦化室的等量物。
附图
本发明的实施方案在附图中加以说明，其中：
图1是新型焦化室的纵向剖面图。
图2是从焦炭出料端看的焦化室正视图。
图3是从图1中3-3处截取的截面。
图4是从焦炭出料端看，焦化室并列的部分工业化设备外形正视图。
图5是图4的俯视图，顺时针旋转90°。
图6是从项部看的工业化设备外形，显示了煤的准备、焦化操作、气体处理系统和热回收产生蒸汽。
图7是沿图67-7处截取的一个截面；它显示了一个排列在另一个上面的焦化室。
发明描述
参考图1、2和3，其中数字10是焦化室。该室主要包括大直径管11和小直径管12；空间13是在管11和12之间形成的环状空间。数字14表示的管套包容管11和12，并且将室10密闭隔绝大气以保存热量、阻止污染散发；保温材料15连至管套14的内壁以使热损失最小。在保温材料15和管11的外壁之间，设置烟道16以导引燃烧气体从外部加热管11的管壁。在管12内部，设置烟道17以导引燃烧气体从内部加热管12的管壁。这种布置使环状空间13中包含的煤可被双向加热进而在如图1中18所描绘的环状空间中成为焦炭。
管12由腹板(webbs)支撑，优选地腹板以120°角分开放置且用数字19、19(a)和19(b)表示，腹板19制成中空的以供气体通过，且安装在管12的外壁，腹板19(a)和19(b)安装在管11的内壁；管11和12可以自由膨胀延伸。用于使燃烧气体从焦化室10的煤端返回到焦炭端的中空腹板19与煤端的烟道17直接相通；焦炭端的腹板19装备有导管20，以与烟道16连通，而烟道16又环绕大直径管11的外壁。导管20制成蛇形来补偿伸缩。由数字21表示的燃烧器置于管12的装煤端；在管12内部，设置烟道气输送导管22以引导燃烧器21的燃烧产物到焦化室10的焦炭端，从而进入烟道17以便沿管12内壁使燃烧气体呈螺旋式从内部加热管12的管壁，燃烧气体从煤端出来进入腹板19。在焦化室10的装煤端，设置推进活塞23以渐进的方式强制加煤至环状空间13，煤从图5、6和7所示的闭锁料斗装置通过入口24装料；煤被推入焦化室10的一端，焦炭被推出10的另一端(图1左端)。做成穿孔的圆柱体并环绕管12外壁的活塞23通过液压缸25作用而前后运动，推进杆37连接活塞23。
操作上，来自燃烧器21的热的富氧贫煤气燃烧气体进入焦化室10管12内，通过导管22导引至管12的端部，在此被强制进入烟道17且紧贴着管12内壁沿其长度方向螺旋运动，同时流向焦化室10的装煤端；这样，就从管12的内部加热包含在环状空间13的煤/焦炭。烟道气体到达煤端时，被导引入腹板19且如箭头26所示返回管12的焦炭端，经过蛇形管20被送至安装在焦化室10焦炭端的辅助燃烧器(boosterburner)27。此时，箭头28所示的补充燃料通过入口29加入以提高富氧燃烧气体的温度，此后再将其引入烟道16以将气体温度提高至期望的水平并从外部有效加热管11的管壁，并由于管12的管壁热传导率高而也加热环状空间3中包含的煤/焦炭。一旦这些燃烧气体到达装煤端，它们即通过焦化室10的出口30排出，如箭头31所示。在加热环状空间13中的煤期间，煤基本上从两个相反方向受热：即通过管12外壁热量偏心辐射及通过管11内壁热量同心辐射。进入燃烧器21的热量输入和进入辅助燃烧器27的热量输入是平衡的，以在环状空间13的中部通过形成由数字32表示的一条裂缝(cleavage)或分割线(part ing line)生产相同的焦炭。焦化期间散发的煤气被引向焦化室10的焦炭出料端。为了阻止煤气和烟道气的混合，设置由数字33所表示的弹簧组件以保持密封压盖34和密封件35的密封；也设置拉杆组件36以调整张力。
参考图4，若干焦化室，例如焦化室10，被并排组合成一组。熄焦(冷却)臂38安装在焦化室10的下游且通过弯头39相互联接以导引焦炭进入臂38。当焦炭用例如由入口41引入的水蒸汽等气体熄焦(冷却到其着火点以下)时，用阀门40承载焦炭。收集来源于煤焦化过程的粗煤气(raw gas)的气体收集器42也用于收集熄焦期间产生的气体。粗煤气和熄焦气体在下游的操作中处理。阀门43和44使得可将焦化室10隔离以进行维修。为提供一个与环境密闭隔离的系统，熄焦的焦炭通过下降管46排放入由数字45表示的用作闭锁料斗的管子。阀门47和48锁定和打开闭锁料斗45以防止在焦炭排出至大气时排放物逸入大气中及防止系统压力损失。焦炭卸料通过给料器49和输送机50进行。图5是用图4的平面图，其中用相同数字表示相应部分。煤输送管(图4中未显示)由数字51代表而煤闭锁料斗用52代表。
代表工业化焦炭生产工厂的图6具体体现了这种新方法；它备有若干焦化室，如焦化室10，构成一组设备。备煤设施由数字53标记而储煤仓用数字54标记。煤从储煤仓通过任何常规系统送至闭锁料斗52以将煤供给推进活塞23。设置由数字55表示的气体处理设备以清洁从焦化室和焦炭熄焦过程中收集的粗煤气。也设置由数字56表示的热量回收蒸汽发生器以冷却净化后的气体，随后送到使用地。洁净气体冷却期间产生的蒸汽可用于熄焦和驱动转动设备如涡轮机。由数字57表示的高架吊车用于操作这组设备。作为图6截面图的图7显示出煤送至用于阻止污染散发和压力损失的闭锁料斗52中，当有煤供给时，阀门58和59控制其闭锁和开启。
上述结构的细节是为了描述而不是限制，因为不脱离本发明精神可有其它结构。

Claims (15)

1.由煤连续生产冶金焦炭的方法，包括：
提供至少一个长型焦化室，它具有由一个小管的外壁和一个大管的内壁形成的环状空间；
将煤强制送至所述焦化室的加料端并将煤压实在小管外壁和大管内壁上；和
通过在所述长型焦化室的环状空间中加热煤的强制物流而在无氧的情况下连续将煤焦化成焦炭，煤经过长型焦化室时在所说的环状空间中在所述外壁和所述内壁上由传导热双向加热，其中焦化发生于每个壁上以基本上在所述环状空间的中间部分形成一条裂缝(Cleavage)。
2.按权利要求1的连续生产焦炭的方法，其中煤通过一个闭锁料斗装置输送至焦化室。
3.按权利要求1的连续生产焦炭的方法，还包括将焦炭从焦化室卸至熄焦室，其中焦炭被冷却至它的着火点以下。
4.按权利要求3的连续生产焦炭的方法，其中焦炭被蒸汽冷却。
5.按权利要求3的连续生产焦炭的方法，还包括通过一个闭锁料斗装置将冷却的焦炭卸至大气中。
6.按权利要求1的连续生产焦炭的方法，还包括收集并处理煤焦化期间产生的气体。
7.按权利要求1的连续生产焦炭的方法，其中通过一个推进活塞将煤加料端压入所述长型焦化室以使由煤的压实作用迫使焦炭离开长型焦化室的卸料端。
8.按权利要求1的连续生产焦炭的方法，其中用于传导加热煤的热量是通过沿管壁导引燃烧产物而施加的。
9.用权利要求1的方法对煤进行焦化的设备，包括：
a)至少一个焦化室，它具有一个环状空间，环状空间由外壁、内壁及两壁之间的空间确定，以容纳待焦化的材料；
b)通过热烟道气的第一烟道组件，以在一个方向上经传导在所述环状空间内间接加热材料；以及通过热烟道气的第二烟道组件，以在相反方向上经传导在所述环状空间中间接加热材料，以在所述环状空间中双向加热所述材料，产生焦炭和粗煤气(raw gas)；
c)经压实将待焦材料强制加入所述环状空间一端的加料机构，同时，迫使已焦化的材料从所述环状空间的相对一端卸出。
10.按权利要求9的设备，其中形成所述环状空间的壁具有高的热传导性质，以有效加热容纳于所述环状空间中的煤。
11.按权利要求9的设备，其中所述焦化室具有压力保持装置，使得能进行带压操作。
12.按权利要求9的设备，其中包括用于将待焦化材料导入焦化室的闭锁料斗装置和将已焦化材料从所述焦化室卸出的闭锁料斗装置以在不损失压力的条件下操作。
13.按权利要求9的设备，其中在所述环状空间中包括镀度(taper)以提供卸荷作用(relief)。
14.按权利要求9-13中任一项的设备，其中包括用于处理焦化期间产生的气体的装置。
15.按权利要求9-13中任一项的设备，其中其中包括回收热量的装置。
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