CN110257086A - 一种无尾气排放的湿熄焦装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种无尾气排放的湿熄焦装置和方法，属于冶金焦化环保领域。该装置的熄焦塔底部设置有升降门，熄焦塔顶部设置有翻板阀，升降门、熄焦塔体、翻板阀形成密闭空间，熄焦车设置在熄焦塔底部，在熄焦车上方依次设置喷淋装置、多级熄焦塔换热器、差压检测装置；每级熄焦塔换热器和冷却介质供应系统连接；在熄焦塔底部还和循环水沉淀池相通，循环水沉淀池的上部通过污水CPRS阻垢系统后和喷淋装置连接。该方法为：将熄焦车推进熄焦塔，然后对熄焦塔进行封闭，不让空气进入熄焦塔，用冷却介质对熄焦塔换热器冷却，打开喷淋装置进行喷淋熄焦，翻板阀根据压力进行泄压。该装置可大大减少焦化企业的环保投入，缓解企业的改造资金压力，同时利于雾霾防治。
Description
技术领域
本发明属于冶金焦化环保技术领域，特别涉及一种无尾气排放的湿熄焦的装置和方法。
背景技术
焦化企业中，熄焦尾气污染一直是行业的难题。为了减少污染排放和节能，人们开发了干熄焦工艺，干熄焦工艺是用循环惰性气体将高温焦炭进行降温，该方法虽然可以大大减少污染物排放，但是干熄焦每年都得有一个多月时间的检修，还是要大量排放污染物。干熄焦确实可以较少污染物排放，同时可以余热回收，但是独立焦化企业需要上空分设备制取惰性气体—氮气，副产的大量其他气体很难销售出去，投资很大，经济上未必合理，因此很多独立焦化企业并不愿意投资干熄焦设备，采用干熄焦工艺。而常规湿熄焦工艺工艺简单、投资少，但是不能回收焦炭的高温显热，对环境污染较大，这是因为湿熄焦工艺的熄焦过程是把冷却水喷洒到高温红焦上，由于熄焦节奏比较紧张，熄焦时间很短，大量冷却水很短时间要喷洒到高温焦炭上，瞬间会产生大量蒸汽，由于喷淋水是反复循环使用的，里面除了颗粒物以外，还有大量溶解物，有机溶解物和氯离子含量都很高，这些蒸汽里携带大量熄焦脏水进入大气，里面的颗粒物直接生成尘，含溶解物雾滴失水后会生成二次颗粒物，很多是PM2.5和PM10，里面的有机物生成VOC。因此，焦化企业急需能够解决环保排放、并且投资较少的熄焦工艺。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无尾气排放的湿熄焦装置和方法，本工艺是将熄焦车推进熄焦塔，然后对熄焦塔进行封闭，不让空气进入熄焦塔。熄焦塔上部设置熄焦塔换热器，熄焦塔顶部设置翻板阀密封，减少空气进入熄焦塔。熄焦塔换热器的冷却介质为水或空气，当熄焦塔换热器采用水冷时，需配套设置凉水塔，当熄焦塔换热器采用空气冷却时，气温在20～25℃以上时，需要用喷雾降温，水气化时可以使风温迅速降低，增加冷却强度，气温低于20～25℃时，可以停掉喷雾。
本方法是一种低投入并没有废气排放的绿色环保熄焦工艺，尤其适用于独立焦化企业熄焦，也为干熄焦企业在检修期间达标排放找到了一个解决方案。使焦化企业可以实现全流程环保排放达标生产，为焦化行业绿色制造升级开辟出了一条新路。可以大大减少独立焦化企业的环保投入，缓解了企业的改造资金压力，同时也对雾霾进行了治理。
本发明的一种无尾气排放的湿熄焦装置，包括熄焦车、熄焦塔、水处理系统和冷却介质供应系统；
所述的熄焦塔包括熄焦塔体、升降门、喷淋装置、水披环、熄焦塔换热器、差压检测装置、翻板阀；
所述的水处理系统包括循环水沉淀池和污水CPRS阻垢系统；
所述的熄焦塔底部设置熄焦车进出口，熄焦车进出口处设置有升降门，熄焦塔顶部设置有翻板阀，其中，升降门、熄焦塔体、翻板阀形成密闭空间，熄焦车设置在熄焦塔底部，在熄焦车上方设置有喷淋装置，在喷淋装置上方设置有多级熄焦塔换热器，每级熄焦塔换热器下方均设置有水披环，在熄焦塔密闭空间的上部设置有差压检测装置；所述的每级熄焦塔换热器和冷却介质供应系统连接；
在熄焦塔底部还设置有喷淋循环水出口，喷淋循环水出口通过管路和循环水沉淀池相通，循环水沉淀池的上部通过污水CPRS阻垢系统后和熄焦塔内的喷淋装置连接。
由于熄焦用的喷淋水反复使用，流入循环水沉淀池的高温水温度为70～90℃，容易气化，为了加大喷淋装置中的喷淋水的蓄热能力，因此，所述的水处理系统还可以包括喷淋水换热器、喷淋水池和喷淋循环泵；
循环水沉淀池的上部通过污水CPRS阻垢系统和喷淋水换热器的热水进料口连接，喷淋水换热器的热水出料口和喷淋水池连通，喷淋水池的出料口通过喷淋循环泵和熄焦塔中的喷淋装置连接；喷淋水换热器的冷却介质和装置采用的冷却介质相同。
采用汽-水或汽-气换热模式，对喷淋装置的喷淋水进行换热降温，降温后喷淋水的温度为10～40℃，大大减少气化水量，降低上部换热器压力，减少投资。
当冷却介质为空气时，冷却介质供应系统包括鼓风机和喷雾降温系统；提供冷却介质的为鼓风机，鼓风机和每级熄焦塔换热器的冷却介质进口连通，多级熄焦塔换热器的冷却介质出口设置在最上一级熄焦塔换热器的上方；在鼓风机前端设置有喷雾降温系统。
当冷却介质为空气时，所述的熄焦塔换热器优选为板式换热器，所述的喷淋水换热器为风冷换热器。
当冷却介质为水时，冷却介质供应系统包括凉水塔、冷却循环泵和换热循环泵；所述的喷淋水换热器为浆液冷却器，浆液冷却器的冷却介质出口和凉水塔塔顶的凉水进料口连通，凉水塔塔底的出料口通过冷却循环泵和浆液冷却器的冷却介质进口连接；
凉水塔底部的出料口还通过换热循环泵和每级熄焦塔换热器的冷却介质进口连接，熄焦塔换热器的冷却介质出口和凉水塔塔顶的凉水进料口连通。
凉水塔的换热循环泵出料口或冷却循环泵出料口设置有凉水CPRS阻垢系统。
当冷却介质为水时，所述的熄焦塔换热器优选为管式换热器。
所述的多级换热器，至少为3级熄焦塔换热器，其冷却介质进口和冷却介质出口均设置在熄焦塔密闭空间外。
所述的熄焦塔还包括清洗装置，清洗装置包括清洗水箱、清洗水泵和清洗喷头，清洗水箱通过清洗水泵和清洗喷头连接，清洗喷头设置在熄焦塔密闭空间内的每级熄焦塔换热器上方，用于对结垢的熄焦塔换热器进行清洗除垢。
所述的熄焦塔下部空间设置有缓解气化冲击的空间，其体积优选为熄焦车体积的2～4倍。
所述的熄焦塔体采用混凝土结构、钢结构中的一种或两种。
所述的熄焦塔换热器的蓄热能力和降温的最低值均根据熄焦过程的产能、熄焦时间，环境温度确定；同时，保证次熄焦气化水量由蒸汽凝结成水释放出的热量(Q凝)<熄焦塔换热器升温蓄热量(Q蓄)+熄焦过程冷却介质带走的热量(Q带)。
所述的熄焦塔换热器采用单面防腐或双面防腐，当为单面防腐时，走熄焦乏气面做防腐，防腐材料选用不易结垢的材料，优选为搪瓷。
当冷却介质为水时，采用无腐蚀介质的水，熄焦塔换热器选用单面防腐；当冷却介质为空气，喷雾降温系统用水采用无腐蚀介质的水时，熄焦塔换热器也可以选用单面防腐；当喷雾降温系统用水含有腐蚀介质时，熄焦塔换热器采用双面防腐。
所述的污水CPRS阻垢系统，用于对循环水进行活化处理，避免整个循环系统和换热器冷却管结垢。
所述的喷淋装置，其喷淋强度根据喷淋水量进行调整。
所述的升降门优选为电动升降门，实现对熄焦塔密封，避免空气进入熄焦塔，增加水蒸汽冷凝难度。
所述的翻板阀为单向阀，单向阀的进气口和熄焦塔密闭空间连通，单向阀的出气口和大气连通；在熄焦过程中，翻板阀为关闭状态，避免空气进入增加水蒸气冷凝难度，当塔内压力达到1000～3000Pa时，翻板阀自动开启，泄压，熄焦结束后，打开通风。
本发明的一种无尾气排放的湿熄焦方法，采用上述装置，包括以下步骤：
步骤1：对多级换热器进行降温
通过冷却介质对熄焦塔换热器进行冷却降温，直至熄焦塔换热器冷却至熄焦塔换热器能够达到的温度最低点；
步骤2：熄焦
将装载高温焦炭的熄焦车置于熄焦塔底部，关闭升降门，密闭熄焦塔；
打开喷淋装置进行喷淋熄焦，在熄焦初期，熄焦塔内存留的空气会接触熄焦车内的高温焦炭，体积迅速膨胀，熄焦塔内压力迅速增加，从而推动熄焦生成的水蒸气上升，水蒸气上方的空气推开翻板阀进行泄压，水蒸气上升过程中，遇到冷却的熄焦塔换热器，迅速冷凝，经过多级熄焦塔换热器冷凝，水蒸气全部冷凝成水，体积缩小，顶部翻板阀自动关闭，进行持续熄焦；
步骤3：水循环
熄焦生成的高温水靠水位差流入循环水沉淀池，沉淀后的上层清水通过污水CPRS阻垢系统活化后，进入喷淋装置，供喷淋装置熄焦喷淋使用。
所述的步骤1中，当冷却介质为水时，打开换热循环泵，将凉水塔中的冷水通过换热循环泵通入多级熄焦塔换热器中的每级换热器中的冷却介质进口，对熄焦塔换热器进行冷却；
当冷却介质为空气时，打开鼓风机，鼓风机的冷风出口连通每级熄焦塔换热器的冷却介质进口，对熄焦塔换热器进行冷却；当温度在20～25℃以上，打开喷雾降温系统进行助冷，喷雾降温系统喷吹的水雾气化吸热，会降低空气温度，起到强化冷却作用。
所述的步骤1中，熄焦塔换热器能够达到的温度最低点根据冷却介质的类型和温度确定，温度最低点的判断标准为熄焦塔换热器在20～30min温度下降幅度在1～2℃。
所述的步骤2中，设置的熄焦塔换热器的级数和规格，根据水蒸气产出量确定，能够将水蒸气完全冷凝成水滴为准。
所述的步骤2中，熄焦初期时，气化最激烈，气化的水蒸汽会迅速气化膨胀，但是此时熄焦塔换热器是在最冷态，蓄热能力最强，冷却介质温度也是最低状态，气化水蒸汽遇到低温的熄焦塔换热器会迅速冷凝，体积迅速减小，最后会全部冷凝成水；
熄焦过程中产生的水蒸汽上升过程中遇到低温的熄焦塔换热器都会结露落下，下落过程对熄焦塔换热器起到清洗作用，越往上的水露越干净，因此达到了熄焦塔换热器自清洁的作用，因此，熄焦塔换热器不会很快结垢。
并且，通过装置中设置的清洗系统，定期对熄焦塔换热器进行清洗。
所述的步骤3中，优选为：沉淀后的上层清水通过污水CPRS阻垢系统活化，再进入喷淋水冷却器冷却后，进入喷淋水池，喷淋水池的清水通过喷淋循环泵泵入喷淋装置，在此过程中，由温度为70～90℃的熄焦生成的高温水降温至10～40℃的冷水，供喷淋装置熄焦喷淋使用；污水CPRS阻垢系统设置在热水循环泵出料口，对进入喷淋水冷却器的水进行活化。
所述的步骤3中，喷淋装置的喷淋水，反复使用，不会有外逃逸稀释，里面除颗粒物类污染物外还会有氯离子等可溶盐及有机可溶物快速富集，因此，需定期对喷淋水除盐、降有机物。
所述的步骤3中，当冷却介质为水时，凉水塔的水进入熄焦塔换热器换热后，返回凉水塔冷却，再通过换热循环泵泵入熄焦塔换热器，进行循环；同时，凉水塔的水通过冷却循环泵泵入浆液冷却器中和喷淋水进行热交换，在进入凉水塔进行冷却，实现循环。
本发明的一种无尾气排放的湿熄焦装置和方法，其有益效果在于：
1、本发明的无尾气排放的湿熄焦装置，其设计方案可以对现有的湿熄焦工艺设备进行改进得到，投资小，并且，本无尾气排放的湿熄焦装置使用中，初始熄焦时焦炭温度最高，气化量最大，熄焦塔要从热冲击受力的角度考虑结构、材料，从热平衡大的角度考虑熄焦塔换热器的蓄热能力，让蒸汽全部冷凝在熄焦塔换热器内；其设计规格可根据产能和调度调节。
2、目前行业公认的生产一吨焦消耗半吨水，这个半吨水包含了气化水、焦炭带水和烟气携带游离水，焦炭带水一般在焦炭重量的10％左右，因此气化水和烟气携带游离水总量应该是熄焦量的40％左右，一般气化水量是焦炭量的30-35％，烟气携带游离水量是焦炭重量的5-10％。在熄焦前通过风冷或水冷把熄焦塔换热器温度降低到设计的最低点，待熄焦时有最大的蓄热能力。熄焦前期的热强度最大，而这时也恰恰是熄焦塔换热器蓄热能力最大的时候，由于没有空气进入，所以蒸汽里几乎都是气化的水蒸气，遇冷会迅速冷凝，体积迅速减少，所以这种冷却方式抗热冲击的能力特别强，随着熄焦的进行，气化热强度逐渐减弱，而这时熄焦塔换热器的蓄热能力也在减弱。只要熄焦塔换热器的温度低于100℃，绝大部分水汽都会被拦截冷凝，因为没有流动烟气补充。
3、本发明一定程度上减轻了汽化热冲击强度，一方面，延长熄焦时间，目前的熄焦时间在3min，延长熄焦时间能够减轻气化强度，减少设备投资；另一方面，设计浆液冷却器，对进入喷淋装置的喷淋水进行降温，从而减少汽化热冲击强度；还有一方面是通过加大熄焦塔换热器质量增加畜热能力，这是因为一次熄焦气化水量由蒸汽凝结成水释放出的热量(Q凝)＝熄焦塔换热器升温蓄热量(Q蓄)+熄焦过程冷却介质带走的热量(Q带)。由于熄焦时间短，热冲击比较大，单一靠冷却介质熄焦过程带走热量换热强度太大，因此采取加大熄焦塔换热器质量增加蓄热能力的办法强化蓄热，减轻短时间熄焦时的热冲击，减轻冷却介质的短时间换热压力。
4、本发明的方法能够有效避免空气进入熄焦塔，没有空气进入熄焦塔，水蒸气一旦混入空气，冷凝效果变差，冷凝减小气体体积的效果就会有限，当无空气进入后，塔内的气体就全是水蒸气，水蒸气遇冷结露，体积迅速降低一千多倍，只要冷却强度足够，就不会有乏气泄露。因此一定要保证Q蓄+Q带＞Q凝。如果有不能冷凝充分的气体，冷却降温就不会有气体体积的迅速减少，就很难做到无排放，因此在此过程中要保证无空气进入。
5、本发明通过对翻板阀的单向设计，也进一步避免了空气进入，同时，在泄压时，被水蒸气顶出去的基本上是空气，几乎没有水蒸气和逃逸雾滴，不会对大气造成污染，达到了无尾气排放。
6、本发明中，由于熄焦用的熄焦水反复使用，流入循环水沉淀池的高温水温度为70～90℃，容易气化，为了加大喷淋水的蓄热能力，本发明还设计了对喷淋装置用熄焦水进行降温的方案，可以有效减少水的气化量，减少顶部熄焦塔换热器面积，减少投资。
7、本发明采用水作为冷却介质或空气作为冷却介质都可以满足工艺要求，同时，用水做冷却介质，进行汽-水换热时，换热效率高、体积小，投资少，运行成本低；用空气作为冷却介质时，进行汽-气换热时，无需建凉水塔，不会有二次凉水塔的水雾逃逸，对于对空气湿度敏感的地区和缺水的地区比较适用，节水效果明显；企业可以根据其实际情况进行选择。
8、本发明的对熄焦塔换热器进行降温冷却采用的是间接式换热冷凝，冷却介质是纯净水或冷风，无二次污染，并且冷却介质是纯净水时，在凉水过程中没有二次污染，如果冷却介质采用喷淋后的脏水，则凉水过程就是制造PM2.5的过程，本发明通过间接换热，解决了二次污染问题。
9、本发明采用熄焦塔上、下同时封闭，可以避免烟囱效应，这种一直在运行的工业设备，单一对塔下封闭是很难做到的，必然会掺进去一些空气，有了空气后，就很难做到水蒸气全部冷凝无排放过程，并且本发明的方法能够使得熄焦塔内形成一定的正压，有利于换热冷凝，避免污染物逃逸。
附图说明
图1为本发明实施例1中，换热器的冷却介质为空气，汽-气换热的无尾气排放的湿熄焦装置的结构示意图；
图2为本发明实施例2中，换热器的冷却介质为空气，汽-气换热的无尾气排放的湿熄焦装置的结构示意图；
图3为本发明实施例3中，换热器的冷却介质为水，汽-水换热的无尾气排放的湿熄焦装置的结构示意图；
图中，1为熄焦车，2为电动升降门，3为水披环，4为熄焦塔换热器，4-1为熄焦塔板式换热器，4-2为熄焦塔管式换热器，5为差压检测装置，6为电动翻板阀，7为熄焦塔体，8为喷淋装置，9为循环水沉淀池，10为热水循环泵，11为污水CPRS阻垢系统，12为喷淋水换热器，12-1为风冷换热器，12-2为浆液冷却器，13为喷淋水池，14为喷淋循环泵，15为冷却循环泵，16为换热循环泵，17为凉水塔，18为清洗水箱，19为清洗水泵，20为喷雾降温系统，21为机械鼓风机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中，CPRS阻垢系统采用美国曼恩公司的CPRS阻垢系统。
实施例1
某焦化厂，一次熄焦18吨，熄焦喷淋时间3分钟，一小时熄焦5次，改造前一次喷淋水耗9吨，焦炭带水1.8吨，气化和烟气带走7.2吨，其中，气化量在5.4-6.3吨，其余是被烟气携带走水量，为了安全起见本实施例按照7吨气化水设计。
本实施例的一种无尾气排放的湿熄焦装置，其结构示意图见图1，采用空气为冷却介质，包括熄焦车1、熄焦塔、水处理系统、机械鼓风机21和喷雾降温系统20。
所述的熄焦塔包括熄焦塔体7、电动升降门2、喷淋装置8、多个水披环3、三级熄焦塔板式换热器4-1、差压检测装置5、电动翻板阀6；
所述的水处理系统包括循环水沉淀池9，热水循环泵10，污水CPRS阻垢系统11；
所述的熄焦塔底部设置熄焦车进出口，熄焦车进出口处设置有电动升降门2，熄焦塔顶部设置有电动翻板阀6，其中，电动升降门2、熄焦塔体7、电动翻板阀6形成密闭空间，熄焦车1设置在熄焦塔底部，在熄焦车1上方设置有喷淋装置8，在喷淋装置8上方设置有多级熄焦塔板式换热器4-1，每级熄焦塔板式换热器4-1下方均设置有水披环3，在熄焦塔密闭空间的上部设置有差压检测装置5；
在熄焦塔底部还设置有喷淋循环水出口，喷淋循环水出口通过管路和循环水沉淀池9相通，循环水沉淀池9的上部依次通过热水循环泵10、污水CPRS阻垢系统11和熄焦塔内的喷淋装置8连接。
所述的三级换热器，其冷却介质进口和冷却介质出口均设置在熄焦塔密闭空间外，机械鼓风机21和每级熄焦塔板式换热器4-1的冷却介质进口连通，多级熄焦塔板式换热器4-1的冷却介质出口设置在最上一级熄焦塔板式换热器4-1的上方；在机械鼓风机21前端设置有喷雾降温系统20。在室外温度高于20℃时启动喷淋，始终保持熄焦塔板式换热器4-1温度在30℃以下。最大鼓风量360万立方米，风机最大功率1380kw，冬季运行时只需要30-35赫兹。
本实施例中，熄焦塔下部空间设置有缓解气化冲击的空间，其体积优选为熄焦车1体积的2～4倍。
本实施例中，采用的熄焦塔体采用混凝土结构。
本实施例中，采用的熄焦塔板式换热器4-1，材质为普通碳钢，热管热端长度为4米，因为热段要和喷淋水形成的水蒸气接触，水质腐蚀性强，所以外部用搪瓷防腐，冷端长度1.6米，冷端管加铝翅片加强散热，共用热管18496支，重423吨。
本实施例的一种无尾气排放的湿熄焦方法，采用上述装置，包括以下步骤：
步骤1：对多级换热器进行降温
打开机械鼓风机21，机械鼓风机21的冷风出口连通每级熄焦塔板式换热器4-1的冷却介质进口，对熄焦塔换热器进行冷却；本实施例中，温度为30℃，打开喷雾降温系统进行助冷，喷雾降温系统喷吹的水雾气化吸热，会降低空气温度，起到强化冷却作用，冷却至熄焦塔板式换热器4-1在30min温度不下降；
步骤2：熄焦
将装载高温焦炭的熄焦车1置于熄焦塔底部，关闭电动升降门2，密闭熄焦塔；此时，熄焦塔顶部的电动翻板阀6为关闭状态；
打开喷淋装置8进行喷淋熄焦，在熄焦初期，熄焦塔内存留的空气会接触熄焦车1内的高温焦炭，体积迅速膨胀，熄焦塔内压力迅速增加，从而推动熄焦生成的水蒸气上升，水蒸气上方的空气推开电动翻板阀6进行泄压，水蒸气上升过程中，遇到冷却的熄焦塔板式换热器4-1，迅速冷凝，经过三级熄焦塔板式换热器4-1冷凝，水蒸气全部冷凝成水，体积缩小，顶部电动翻板阀6自动关闭，进行持续熄焦；
步骤3：水循环
熄焦生成的高温水靠水位差流入循环水沉淀池9，用热水循环泵10将沉淀后的上层清水通过污水CPRS阻垢系统11活化后，进入喷淋装置8，供喷淋装置熄焦喷淋使用。
步骤4：
熄焦结束后，打开电动升降门2，推出熄焦车1，打开顶部电动翻板阀6，放出里面熄焦时产生的少量煤气，自然通风也便于熄焦塔板式换热器4-1降温。待下次熄焦前关闭。整个熄焦过程除刚刚熄焦时有部分排气外，其余时间几乎没有排放现象。
运行一个月未见熄焦塔板式换热器4-1高温段结垢。
气温在0℃以下运行时，风机电机只运行到30赫兹就可以保证系统正常运行，没有废气排放。
改造后水耗是0.2吨/吨焦，每次喷淋水耗3.6吨左右，主要被焦炭带走。节水效果明显。
实施例2
某焦化企业，改造前每次出焦18吨，每次熄焦3分钟，一小时熄焦5次，熄焦平均耗水0.5吨，每次熄焦丢水9吨，其中焦炭带水1.8吨左右，气化和烟气带走7.2吨，其中气化量约在5.4-6.3吨，其余是被烟气携带走水量，为了安全起见本实施例按照7吨气化水设计。
本实施例的一种无尾气排放的湿熄焦装置，其结构示意图见图2，采用空气为冷却介质，包括熄焦车1、熄焦塔、水处理系统、机械鼓风机21和喷雾降温系统20。
所述的熄焦塔包括熄焦塔体7、电动升降门2、喷淋装置8、多个水披环3、三级熄焦塔板式换热器4-1、差压检测装置5、电动翻板阀6和清洗装置；
所述的水处理系统包括循环水沉淀池9，热水循环泵10，污水CPRS阻垢系统11、风冷换热器12-1、喷淋水池13和喷淋循环泵14；
所述的熄焦塔底部设置熄焦车进出口，熄焦车进出口处设置有电动升降门2，熄焦塔顶部设置有电动翻板阀6，其中，电动升降门2、熄焦塔体7、电动翻板阀6形成密闭空间，熄焦车1设置在熄焦塔底部，在熄焦车1上方设置有喷淋装置8，在喷淋装置8上方设置有多级熄焦塔板式换热器4-1，每级熄焦塔板式换热器4-1下方均设置有水披环3，在熄焦塔密闭空间的上部设置有差压检测装置5；
在熄焦塔底部还设置有喷淋循环水出口，喷淋循环水出口通过管路和循环水沉淀池9相通，循环水沉淀池9的上部依次通过热水循环泵10、污水CPRS阻垢系统11和风冷换热器12-1的热水进料口连接，风冷换热器12-1的热水出料口和喷淋水池13连通，喷淋水池13的出料口通过喷淋循环泵14和熄焦塔中的喷淋装置8连接。
本实施例的清洗装置包括清洗水箱18、清洗水泵19和清洗喷头，清洗水箱18通过清洗水泵19和清洗喷头连接，清洗喷头设置在熄焦塔密闭空间内的每级熄焦塔板式换热器4-1上方，用于对结垢的熄焦塔换热器进行清洗除垢。
所述的三级换热器，其冷却介质进口和冷却介质出口均设置在熄焦塔密闭空间外，机械鼓风机21和每级熄焦塔板式换热器4-1的冷却介质进口连通，多级熄焦塔板式换热器4-1的冷却介质出口设置在最上一级熄焦塔板式换热器4-1的上方；在机械鼓风机21前端设置有喷雾降温系统20。
本实施例的无尾气排放的湿熄焦方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤3中，水循环
熄焦生成的高温水靠水位差流入循环水沉淀池9，用热水循环泵10将沉淀后的上层清水通过污水CPRS阻垢系统11活化后，进入风冷换热器12-1和冷风进行热交换后，进入喷淋水池13通过喷淋循环泵14泵入熄焦塔中的喷淋装置8，供喷淋装置熄焦喷淋使用。
实施例3
某焦化企业，改造前每次出焦18吨，每次熄焦3分钟，一小时熄焦5次，熄焦平均耗水0.5吨，每次熄焦丢水9吨，其中焦炭带水1.8吨左右，气化和烟气带走7.2吨，其中气化量约在5.4-6.3吨，其余是被烟气携带走水量，为了安全起见本实施例按照7吨气化水设计。
本实施例是在原来熄焦塔做的改造，熄焦塔管式换热器4-2外加钢构支撑，封闭原有熄焦塔的散气孔，顶部加装自动翻转阀6，并做了单独钢构支撑，改造后的的一种无尾气排放的湿熄焦装置，其结构示意图见图3，采用水为冷却介质，包括熄焦车1、熄焦塔、水处理系统、冷却循环泵15、换热循环泵16和凉水塔17；
所述的熄焦塔包括熄焦塔体7、电动升降门2、喷淋装置8、多个水披环3、三级熄焦塔管式换热器4-2、差压检测装置5、电动翻板阀6和清洗装置。
所述的水处理系统包括循环水沉淀池9，热水循环泵10，污水CPRS阻垢系统11、浆液冷却器12-2、喷淋水池13、喷淋循环泵14；
所述的熄焦塔底部设置熄焦车进出口，熄焦车进出口处设置有电动升降门2，熄焦塔顶部设置有电动翻板阀6，其中，电动升降门2、熄焦塔体7、电动翻板阀6形成密闭空间，熄焦车1设置在熄焦塔底部，在熄焦车1上方设置有喷淋装置8，在喷淋装置8上方设置有多级熄焦塔管式换热器4-2，每级熄焦塔管式换热器4-2下方均设置有水披环3，在熄焦塔密闭空间的上部设置有差压检测装置5；
在熄焦塔底部还设置有喷淋循环水出口，喷淋循环水出口通过管路和循环水沉淀池9相通，循环水沉淀池9的上部依次通过热水循环泵10、污水CPRS阻垢系统11和浆液冷却器12-2的热水进料口连接，浆液冷却器12-2的热水出料口和喷淋水池13连通，喷淋水池13的出料口通过喷淋循环泵14和熄焦塔中的喷淋装置8连接；浆液冷却器12-2的冷却介质出口和凉水塔17塔顶的凉水进料口连通，凉水塔17塔底的出料口通过冷却循环泵15和浆液冷却器12-2的冷却介质进口连接；
凉水塔17底部的出料口还通过换热循环泵16和每级熄焦塔管式换热器4-2的冷却介质进口连接，熄焦塔管式换热器4-2的冷却介质出口和凉水塔17塔顶的凉水进料口连通。
本实施例的清洗装置包括清洗水箱18、清洗水泵19和清洗喷头，清洗水箱18通过清洗水泵19和清洗喷头连接，清洗喷头设置在熄焦塔密闭空间内的每级熄焦塔管式换热器4-2上方，用于对结垢的熄焦塔换热器进行清洗除垢。
本实施例的熄焦塔管式换热器4-2选择是汽--水管式换热器，材料选择普通碳钢，接触熄焦乏气面做搪瓷防腐。熄焦塔管式换热器4-2换热面积15797平方米，重240吨。喷淋水1000吨，喷淋水降温后的温度＜25℃。
本实施例的一种无尾气排放的湿熄焦方法，采用上述装置，包括以下步骤：
步骤1：对多级换热器进行降温
打开换热循环泵16，换热循环泵16将凉水塔17的冷水泵入每级熄焦塔管式换热器4-2的冷却介质进口，对熄焦塔管式换热器4-2进行冷却；
步骤2：熄焦
熄焦车和拖车进出门加封闭闸门，用拖车将熄焦车1拖入熄焦塔后，脱钩撤出，封闭电动升降门2，然后启动喷淋装置8进行喷淋熄焦，熄焦时间由原来的138秒，延长至200秒，刚刚开始启动熄焦时，由于熄焦塔内有空气，水蒸气迅速膨胀时顶部电动翻板阀6打开，排出部分空气，随后自动关闭，水蒸气遇到低温的熄焦塔管式换热器4-2后迅速冷凝成水，体积迅速减小，后续熄焦过程顶部电动翻转阀6一直未再开启，一直没有熄焦乏气排放。
步骤3：水循环
熄焦生成的高温水靠水位差流入循环水沉淀池9，用热水循环泵10将沉淀后的上层清水通过污水CPRS阻垢系统11活化后，进入浆液冷却器12-2和凉水塔的凉水进行热交换后，进入喷淋水池13通过喷淋循环泵14泵入熄焦塔中的喷淋装置8，供喷淋装置熄焦喷淋使用；
同时，凉水塔的水进入熄焦塔换热器换热后，返回凉水塔冷却，再通过换热循环泵泵入熄焦塔换热器，进行循环。
步骤4：
熄焦结束后，打开电动升降门2，推出熄焦车1，顶部电动翻转阀6开启，放散少量煤气，并通风降温，每次喷淋水耗3.5吨，但是凉水塔凉水过程中会有部分水的损失，平均每次熄焦消耗在4吨左右，所以节水效果不是十分明显。不如空气换热节水。但是动力消耗比空气换热少很多。
实施例4
某焦化企业，改造前每次出焦18吨，每次熄焦3分钟，一小时熄焦5次，熄焦平均耗水0.5吨，每次熄焦丢水9吨，其中焦炭带水1.8吨左右，气化和烟气带走7.2吨，其中气化量约在5.4-6.3吨，其余是被烟气携带走水量。由于喷淋水温太高，气化水量太大，为了降低脱白除雾压力，对喷淋液做了水-水换热降温，用凉水塔的冷却水做冷源，喷淋液由原来的78℃，降温到35℃，气化水损失降到3.5吨左右，为了安全起见本实施例按照4吨气化水设计顶部换热器。
本案换热器选择是汽--水板式换热器。材料选择普碳钢，接触熄焦乏气面做搪瓷防腐。换热器换热面积9000平方米，重138吨。循环水1000吨，循环水温度＜25℃。在原来熄焦塔做的改造，换热器外加钢构支撑，封闭原有散气孔，顶部加装自动翻转阀，并做了单独钢构支撑，本实施例采用的无尾气排放的湿熄焦装置，同实施例3。
本实施例的无尾气排放的湿熄焦方法，包括以下步骤：
步骤1：对多级换热器进行降温
打开换热循环泵16，换热循环泵16将凉水塔17的冷水泵入每级熄焦塔管式换热器4-2的冷却介质进口，对熄焦塔管式换热器4-2进行冷却；
步骤2：熄焦
熄焦车和拖车进出门加封闭闸门，用拖车将熄焦车1拖入熄焦塔后，脱钩撤出，封闭电动升降门2，然后启动喷淋装置8进行喷淋熄焦，熄焦时间由原来的138秒，延长至200秒，刚刚开始启动熄焦时，由于熄焦塔内有空气，水蒸气迅速膨胀时顶部电动翻板阀6打开，排出部分空气，随后自动关闭，水蒸气遇到低温的熄焦塔管式换热器4-2后迅速冷凝成水，体积迅速减小，后续熄焦过程顶部电动翻转阀6一直未再开启，一直没有熄焦乏气排放。
步骤3：水循环
熄焦生成的高温水靠水位差流入循环水沉淀池9，用热水循环泵10将沉淀后的上层清水通过污水CPRS阻垢系统11活化后，进入浆液冷却器12-2和凉水塔的凉水进行热交换后，进入喷淋水池13通过喷淋循环泵14泵入熄焦塔中的喷淋装置8，供喷淋装置熄焦喷淋使用；
同时，凉水塔的水进入熄焦塔换热器换热后，返回凉水塔冷却，再通过换热循环泵泵入熄焦塔换热器，进行循环。
步骤4：
熄焦结束后打开电动升降门2，推出熄焦车1，顶部电动翻转阀6门开启，放散少量煤气，并通风降温，每次喷淋水耗2吨左右，但是凉水塔凉水过程中会有部分水的损失，平均每次熄焦消耗在4吨左右，所以节水效果不是十分明显。不如空气换热节水。但是动力消耗比空气换热少很多。
Claims (10)
1.一种无尾气排放的湿熄焦装置，其特征在于，该无尾气排放的湿熄焦装置包括熄焦车、熄焦塔、水处理系统和冷却介质供应系统；
所述的熄焦塔包括熄焦塔体、升降门、喷淋装置、水披环、熄焦塔换热器、差压检测装置、翻板阀；
所述的水处理系统包括循环水沉淀池和污水CPRS阻垢系统；
所述的熄焦塔底部设置熄焦车进出口，熄焦车进出口设置有升降门，熄焦塔顶部设置有翻板阀，其中，升降门、熄焦塔体、翻板阀形成密闭空间，熄焦车设置在熄焦塔底部，在熄焦车上方设置有喷淋装置，在喷淋装置上方设置有多级熄焦塔换热器，每级熄焦塔换热器下方均设置有水披环，在熄焦塔密闭空间的上部设置有差压检测装置；所述的每级熄焦塔换热器和冷却介质供应系统连接；
在熄焦塔底部还设置有喷淋循环水出口，喷淋循环水出口通过管路和循环水沉淀池相通，循环水沉淀池的上部通过污水CPRS阻垢系统后和熄焦塔内的喷淋装置连接。
2.根据权利要求1所述的无尾气排放的湿熄焦装置，其特征在于，所述的水处理系统还包括喷淋水换热器、喷淋水池和喷淋循环泵；
循环水沉淀池的上部通过污水CPRS阻垢系统和喷淋水换热器的热水进料口连接，喷淋水换热器的热水出料口和喷淋水池连通，喷淋水池的出料口通过喷淋循环泵和熄焦塔中的喷淋装置连接。
3.根据权利要求1所述的无尾气排放的湿熄焦装置，其特征在于，当冷却介质为空气时，冷却介质供应系统包括鼓风机和喷雾降温系统；提供冷却介质的为鼓风机，鼓风机和每级熄焦塔换热器的冷却介质进口连通，多级熄焦塔换热器的冷却介质出口设置在最上一级熄焦塔换热器的上方；在鼓风机前端设置有喷雾降温系统。
4.根据权利要求1所述的无尾气排放的湿熄焦装置，其特征在于，当冷却介质为水时，冷却介质供应系统包括凉水塔、冷却循环泵和换热循环泵；所述的喷淋水换热器为浆液冷却器，浆液冷却器的冷却介质出口和凉水塔塔顶的凉水进料口连通，凉水塔塔底的出料口通过冷却循环泵和浆液冷却器的冷却介质进口连接；
凉水塔底部的出料口还通过换热循环泵和每级熄焦塔换热器的冷却介质进口连接，熄焦塔换热器的冷却介质出口和凉水塔塔顶的凉水进料口连通。
5.根据权利要求1所述的无尾气排放的湿熄焦装置，其特征在于，所述的多级换热器，其冷却介质进口和冷却介质出口均设置在熄焦塔密闭空间外。
6.根据权利要求1所述的无尾气排放的湿熄焦装置，其特征在于，所述的熄焦塔还包括清洗装置，清洗装置包括清洗水箱、清洗水泵和清洗喷头，清洗水箱通过清洗水泵和清洗喷头连接，清洗喷头设置在熄焦塔密闭空间内的每级熄焦塔换热器上方，用于对结垢的熄焦塔换热器进行清洗除垢。
7.根据权利要求1所述的无尾气排放的湿熄焦装置，其特征在于，所述的熄焦塔体采用混凝土结构、钢结构中的一种或两种；
所述的熄焦塔换热器采用单面防腐或双面防腐，当为单面防腐时，走熄焦乏气面做防腐，防腐材料选用搪瓷；
所述的翻板阀为单向阀，单向阀的进气口和熄焦塔密闭空间连通，单向阀的出气口和大气连通。
8.一种无尾气排放的湿熄焦方法，其特征在于，采用权利要求1～7任意一项所述的装置，包括以下步骤：
步骤1：对多级换热器进行降温
通过冷却介质对熄焦塔换热器进行冷却降温，直至熄焦塔换热器冷却至熄焦塔换热器能够达到的温度最低点；
步骤2：熄焦
将装载高温焦炭的熄焦车置于熄焦塔底部，关闭升降门，密闭熄焦塔；
打开喷淋装置进行喷淋熄焦，在熄焦初期，熄焦塔内存留的空气会接触熄焦车内的高温焦炭，体积迅速膨胀，熄焦塔内压力迅速增加，从而推动熄焦生成的水蒸气上升，水蒸气上方的空气推开翻板阀进行泄压，水蒸气上升过程中，遇到冷却的熄焦塔换热器，迅速冷凝，经过多级熄焦塔换热器冷凝，水蒸气全部冷凝成水，体积缩小，顶部翻板阀自动关闭，进行持续熄焦；
步骤3：水循环
熄焦生成的高温水靠水位差流入循环水沉淀池，沉淀后的上层清水通过污水CPRS阻垢系统活化后，进入喷淋装置，供喷淋装置熄焦喷淋使用。
9.如权利要求8所述的无尾气排放的湿熄焦方法，其特征在于，所述的步骤1中，当冷却介质为水时，打开换热循环泵，将凉水塔中的冷水通过换热循环泵通入多级熄焦塔换热器中的每级换热器中的冷却介质进口，对熄焦塔换热器进行冷却；
当冷却介质为空气时，打开鼓风机，鼓风机的冷风出口连通每级熄焦塔换热器的冷却介质进口，对熄焦塔换热器进行冷却；当温度在20～25℃以上，打开喷雾降温系统进行助冷。
10.如权利要求8所述的无尾气排放的湿熄焦方法，其特征在于，所述的步骤3中，沉淀后的上层清水通过污水CPRS阻垢系统活化，再进入喷淋水冷却器冷却后，进入喷淋水池，喷淋水池的清水通过喷淋循环泵泵入喷淋装置，在此过程中，由温度为70～90℃的熄焦生成的高温水降温至10～40℃的冷水，供喷淋装置熄焦喷淋使用；污水CPRS阻垢系统设置在热水循环泵出料口，对进入喷淋水冷却器的水进行活化。
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