CN110591735A - 一种半焦炭干熄焦装置及双参数全干熄焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半焦炭干熄焦装置，包括：锅筒、冷焦箱、水夹套冷却器、过渡膨胀连接装置；所述冷焦箱、水夹套冷却器并排由上到下依次设置，并且所述冷焦箱、水夹套冷却器之间通过过渡膨胀连接装置固定连接；所述锅筒的底部设置下降管，所述下降管的另一端与所述冷焦箱的底部连通，所述锅筒的侧壁上设置导气管，所述导气管的另一端与所述冷焦箱的顶部连通；所述锅筒的内部设置汽水分离装置，所述汽水分离装置上设置蒸汽出口，所述蒸汽出口穿过所述锅筒的内壁，置于所述锅筒的顶部。本发明处理半焦炭的装置及方法可以避免污染环境，又能节约资源，还能将半焦炭的热量回收利用。

Description

一种半焦炭干熄焦装置及双参数全干熄焦方法

技术领域

本发明涉及煤炭化工技术领域，更具体的说是涉及一种半焦炭干熄焦装置及双参数全干熄焦方法。

背景技术

煤炭热解工艺将煤炭分解为半焦炭、可燃气体和煤焦油等，其中半焦炭将逐渐替代冶金焦，广泛用于对电石、铁合金、炭化硅等产品的生产。

半焦炭在热解后生成，具有约700℃的高温，含有大量的物体显热。传统的工艺是将其投入水中或通过喷洒大量的水来降低温度，这样的操作不仅会浪费水资源，还会对空气造成污染，降温后的半焦炭上会有残留水分，还需要通过燃烧煤气将半焦炭烘干，会浪费大量的资源。

近年来，有极少数半焦炭生产厂对半焦炭的降温工艺进行了改造，但是，改进后的降温工艺对半焦炭进行降温只能达到350-400℃，不能使降温工艺做到理想程度，后续仍需少量喷水和烘干工艺来保证焦炭的质量达标。仍存在污染和能源的浪费问题。

因此，研究出一种可以避免污染环境，又能节约资源，还能将半焦炭的热量进行利用的，熄焦装置及方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种降温效果好，将半焦炭的热量进行再利用，又能节约资源的半焦炭干熄焦装置及双参数全干熄焦方法

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种半焦炭干熄焦装置，包括：锅筒、冷焦箱、水夹套冷却器、过渡膨胀连接装置；所述冷焦箱、水夹套冷却器并排由上到下依次设置，并且所述冷焦箱、水夹套冷却器之间通过过渡膨胀连接装置固定连接；所述锅筒的底部设置下降管，所述下降管的另一端与所述冷焦箱的底部连通，所述锅筒的侧壁上设置导气管，所述导气管的另一端与所述冷焦箱的顶部连通；所述锅筒的内部设置汽水分离装置，所述汽水分离装置上设置蒸汽出口，所述蒸汽出口穿过所述锅筒的内壁，置于所述锅筒的顶部。

针对上述内容，本发明中锅筒与冷焦箱构成循环回路，对半焦炭的热量进行回收利用，防止资源的浪费，通过冷焦箱和水夹套冷却器的共同作用，使得半焦炭可以降温到120℃以下，达到半焦炭所需降温的合适温度，不仅不会污染环境，还会对半焦炭的热量进行利用，防止资源的浪费，冷焦箱与水夹套冷却器之间通过过渡膨胀连接装置进行连接，过渡膨胀连接装置可以吸收冷焦箱与水夹套冷却器膨胀产生的应力，使冷焦箱与水夹套冷却器更好的对半焦炭进行吸热降温。

优选的，所述冷焦箱的侧壁采用膜式水冷壁，模式水冷壁围成方形密闭通道，可以更好的吸收半焦炭的高温热量。

优选的，所述水夹套换热器内部设有独立的水循环系统，此循环系统与冷焦箱内的循环系统互不影响，水夹套换热器中通过强制循环低温水使得半焦炭的温度可以降低到120摄℃以下。

优选的，所述冷焦箱内部沿竖直方向被分割成多个隔间，所述水夹套冷却器内部也被分割成多个隔间，所述冷焦箱内的隔间与所述水夹套冷却器内的隔间错开一定的距离。冷焦箱和水夹套冷却器内设隔间的设置，可以增加换热面，提高热交换效率。

优选的，还包括供热系统，所述供热系统的一端与所述水夹套冷却器的顶部连接，另一端与所述水夹套冷却器的底部连接。供热系统可以将水夹套冷却器中的热量传输出去，使水夹套冷却器可以更好的对半焦炭进行降温。

优选的，还包括：炭化室、原料煤输送机、低温焦炭输送机；所述原料煤输送机置于所述炭化室的入口处，所述炭化室的出口与所述冷焦箱的入口处固定连接，所述低温焦炭输送机置于所述水夹套冷却器的出口处。原料煤输送机将原料煤运输到炭化室内部，经过炭化室的热解后得到半焦炭，经过降温后的半焦炭会通过低温焦炭输送机输送到指定位置。

优选的，所述水夹套冷却器的出口位置安装推送机。推送机可以对水夹套冷却器中的半焦炭的下降速度进行控制，保证半焦炭在水夹套冷却器内可以降到120℃以下的合适温度。

一种半焦炭双参数全干熄焦方法，包括如下步骤：

步骤1：按照传热学的计算方法，优化冷焦箱和水夹套冷却器的降温比例，然后确定各自的换热量，进行换热面积的计算，最终确定冷焦箱和水夹套冷却器各自的换热总面积、落差的高度和半焦炭下落的速度；

步骤2：计算水循环动力，进而确定锅筒与冷焦箱的高度差；

步骤3：根据半焦炭和水的比热数以及半焦炭的降温要求，计算水夹套冷却器内低温水的流量；

步骤4：经过炭化炉热解后得到的半焦炭会进入冷焦箱内进行冷却处理，冷焦箱内壁中的水会吸收半焦炭的热量，蒸发成水蒸汽，水蒸气会顺着导气管进入到锅筒内，锅筒内的汽水分离装置会将进入到锅筒内的水蒸气进行分离，带有热量的蒸汽会由蒸汽出口排出，将蒸汽运送到用汽场所；经过汽水分离装置的液体会留在锅筒内，再通过下降管回流到冷焦箱的内壁中，实现对半焦炭热量的回收利用，在冷焦箱内半焦炭的温度会下降到300-350℃；

步骤5：所述步骤4中经过冷焦箱冷却后的半焦炭会进入到水夹套冷却器内，该水夹套冷却器内循环流动大量的低温水，使得半焦炭在水夹套冷却器降温到120℃以下，得到冷却后的半焦炭；

步骤6：所述步骤5中的半焦炭会下落到低温焦炭输送机上，通过低温焦炭输送机将半焦炭运输到其他位置。

针对上述内容，通过对锅筒、冷焦箱、水夹套冷却器中各个数据进行计算，使半焦炭的降温效果更好，热量的利用率高，确保经过冷却处理后能将半焦炭的温度降低到120℃以下。

优选的，水夹套冷却器内的水循环与锅筒内的水循环是相互独立的。水夹套冷却器内的水采用强制循环，并不断流入低温水，对半焦炭进行降温，而锅筒与冷焦箱内的循环回路，采用自然循环，不仅可以对半焦炭进行降温，还能将半焦炭的热量进行利用，由于锅筒内水的温度一般在120-190℃以上，很难将半焦炭的温度降到120℃以下，将两个水循环分割开，可以防止两个水循环的相互干扰，保证半焦炭的降温效果。

优选的，步骤5中水夹套冷却器的出口处设置推送机，根据推送频率控制半焦炭的下落速度，将半焦炭温度降到120℃以下。

本发明的有益效果：

(1)本发明中锅筒与冷焦箱形成循环回路，不仅可以对半焦炭进行降温，还可以将半焦炭的热量进行回收，供其他场所使用，做到资源的回收利用；

(2)利用冷焦箱和水夹套冷却器的共同作用，使得半焦炭的温度可以降低到120℃以下，保证了半焦炭的降温效果；

(3)不同的场所内锅筒、冷焦箱、水夹套冷却器的换热总面积、落差的高度和半焦炭下落的速度不同，在使用前，先对锅筒、冷焦箱、水夹套冷却器的使用参数进行计算，得到合适的参数，以确保对半焦炭降温的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的干熄焦装置的结构示意图。

其中，图中，

1-锅筒；2-下降管；3-导气管；4-原料煤输送机；5-冷焦箱；6-水夹套冷却器；7-低温焦炭输送机；8-过渡膨胀连接装置；9-供热系统；10-炭化室；11-蒸汽出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种半焦炭干熄焦装置，包括：锅筒1、冷焦箱5、水夹套冷却器6、过渡膨胀连接装置8；冷焦箱5、水夹套冷却器6并排由上到下依次设置，并且冷焦箱5、水夹套冷却器6之间通过过渡膨胀连接装置8固定连接；锅筒1的底部设置下降管2，下降管2的另一端与冷焦箱5的底部连通，锅筒1的侧壁上设置导气管3，导气管3的另一端与冷焦箱5的顶部连通；锅筒1的内部设置汽水分离装置，汽水分离装置上设置蒸汽出口11，所述蒸汽出口11穿过所述锅筒1的内壁，置于所述锅筒1的顶部。

针对上述内容，冷焦箱5的出口处置于水夹套冷却器6的入口处，半焦炭先后落入到冷焦箱5、水夹套冷却器6内，在掉落过程中实现降温过程。

进一步地，锅筒1的筒身上还设置主汽阀、安全阀、压力表、给水接管、筒身前后设有两组水位表，对锅筒1的压力、水位进行控制，使得锅筒1在使用中更加的安全，锅筒1的底部还设置加药管和排污管，可以对锅筒1的内部进行清洁，上述这些结构均未在附图1中标识出，其安装位置和连接方式可以根据实际使用情况进行安装，或依照现有技术中的安装方式安装，此处便不在详细赘述。

进一步地，锅筒1置于单独的平台上，且由锅筒支架进行支撑。

进一步地，本发明中的冷焦箱5采用膜式壁冷焦箱，冷焦箱5的侧壁采用膜式水冷壁，冷焦箱5与锅筒1连通形成回路，半焦炭由上向下移动，锅筒1的水从下降管2进入到冷焦箱5内，通过热辐射加热水温，同时降低了半焦炭的温度。

进一步地，水夹套换热器6内部设有独立的水循环系统；水夹套冷却器6中间设置隔墙膜式水冷壁，水夹套冷却器设置成回型，回型中间有介质水流动带走能量；还包括供热系统9，供热系统9的一端与水夹套冷却器6的顶部连接，另一端与水夹套冷却器6的底部连接。水夹套换热器6内部通过强制循环低温水对半焦炭进行降温处理，供热系统9可以将水夹套换热器6内部的吸收的半焦炭的热量传输出去，使水夹套换热器6可以更好的对半焦炭吸热降温。

进一步地，冷焦箱5的膜式水冷壁由多根钢管组成，冷焦箱5内部水平方向设有多根连接管，连接管与钢管相连接，锅筒1中的水进入到钢管底部，经过吸热后形成蒸汽从钢管的顶部逸出。冷焦箱5内连接管将冷焦箱5内部沿竖直方向被分割成多个隔间，水夹套冷却器6内部也被分割成多个隔间，冷焦箱5内的隔间与水夹套冷却器6内的隔间错开一定的距离。半焦炭在冷焦箱5和水夹套冷却器6内部的隔间中下落，可以增加换热面，提高热交换效率，并将冷焦箱5和水夹套冷却器6内部的隔间错开一定的距离，可以提高半焦炭的降温效果。冷焦箱5和水夹套冷却器6内部未公开的结构均采用现有结构的排列布置方式，在此便不一一赘述。

进一步地，还包括：炭化室10、原料煤输送机4、低温焦炭输送机7；原料煤输送机4置于炭化室8的入口处，炭化室8的出口与冷焦箱5的入口处固定连接，低温焦炭输送机7置于水夹套冷却器6的出口处。

进一步地，水夹套冷却器6的出口位置安装推送机。通过推送机的推送频率控制半焦炭的下降速度，保证半焦炭的降温效果。

一种半焦炭双参数全干熄焦方法，包括如下步骤：

步骤1：按照传热学的计算方法，优化冷焦箱5和水夹套冷却器6的降温比例，然后确定各自的换热量，进行换热面积的计算，最终确定冷焦箱5和水夹套冷却器6各自的换热总面积、落差的高度和半焦炭下落的速度；冷焦箱5和水夹套冷却器6的换热面积，高度以及半焦炭的下落速度相结合，可以保证半焦炭的温度可以降低到120℃以下，提高半焦炭的降温效果。

步骤2：计算水循环动力，进而确定锅筒1与冷焦箱5的高度差；可以保证锅筒1与冷焦箱5实现循环回路，提高对半焦炭的降温效果。

步骤3：根据半焦炭和水的比热数以及半焦炭的降温要求，计算水夹套冷却器6内低温水的流量。

步骤4：经过炭化炉10热解后得到的半焦炭会进入冷焦箱5内进行冷却处理，冷焦箱5内壁中的水会吸收半焦炭的热量，蒸发成水蒸汽，水蒸气会顺着导气管进入到锅筒1内，锅筒1内的汽水分离装置会将进入到锅筒1内的水蒸气进行分离，带有热量的蒸汽会由蒸汽出口11排出，将蒸汽运送到用汽场所；经过汽水分离装置的液体会留在锅筒1内，再通过下降管2回流到冷焦箱5的内壁中，实现对半焦炭热量的回收利用，在冷焦箱5内半焦炭的温度会下降到300-350℃。

步骤5：步骤4中经过冷焦箱5冷却后的半焦炭会进入到水夹套冷却器6内，该水夹套冷却器6内循环流动大量的低温水，使得半焦炭在水夹套冷却器6降温到120℃以下，得到冷却后的半焦炭。

步骤6：步骤5中的半焦炭会下落到低温焦炭输送机7上，通过低温焦炭输送机7将半焦炭运输到其他位置。

进一步地，水夹套冷却器6内的水循环与锅筒1内的水循环是相互独立的。

进一步地，步骤5中水夹套冷却器6的出口处设置推送机，根据推送频率控制半焦炭的下落速度，将半焦炭温度降到120℃以下。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种半焦炭干熄焦装置，其特征在于，包括：锅筒(1)、冷焦箱(5)、水夹套冷却器(6)、过渡膨胀连接装置(8)；

所述冷焦箱(5)、水夹套冷却器(6)并排由上到下依次设置，并且所述冷焦箱(5)、水夹套冷却器(6)之间通过过渡膨胀连接装置(8)固定连接；

所述锅筒(1)的底部设置下降管(2)，所述下降管(2)的另一端与所述冷焦箱(5)的底部连通，所述锅筒(1)的侧壁上设置导气管(3)，所述导气管(3)的另一端与所述冷焦箱(5)的顶部连通；所述锅筒(1)的内部设置汽水分离装置，所述汽水分离装置上设置蒸汽出口(11)，所述蒸汽出口(11)穿过所述锅筒(1)的内壁，置于所述锅筒(1)的顶部。

2.根据权利要求1中所述的一种半焦炭干熄焦装置，其特征在于，所述冷焦箱(5)的侧壁采用膜式水冷壁。

3.根据权利要求1中所述的一种半焦炭干熄焦装置，其特征在于，所述水夹套换热器(6)内部设有独立的水循环系统。

4.根据权利要求1-3任一项中所述的一种半焦炭干熄焦装置，其特征在于，所述冷焦箱(5)内部沿竖直方向被分割成多个隔间，所述水夹套冷却器(6)内部也被分割成多个隔间，所述冷焦箱(5)内的隔间与所述水夹套冷却器(6)内的隔间错开一定的距离。

5.根据权利要求4中所述的一种半焦炭干熄焦装置，其特征在于，还包括供热系统(9)，所述供热系统(9)的一端与所述水夹套冷却器(6)的顶部连接，另一端与所述水夹套冷却器(6)的底部连接。

6.根据权利要求1中所述的一种半焦炭干熄焦装置，其特征在于，还包括：炭化室(10)、原料煤输送机(4)、低温焦炭输送机(7)；

所述原料煤输送机(4)置于所述炭化室(8)的入口处，所述炭化室(8)的出口与所述冷焦箱(5)的入口处固定连接，所述低温焦炭输送机(7)置于所述水夹套冷却器(6)的出口处。

7.根据权利要求1、3、5、6任一项中所述的一种半焦炭干熄焦装置，其特征在于，所述水夹套冷却器(6)的出口位置安装推送机。

8.一种半焦炭双参数全干熄焦方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：按照传热学的计算方法，优化冷焦箱(5)和水夹套冷却器(6)的降温比例，然后确定各自的换热量，进行换热面积的计算，最终确定冷焦箱(5)和水夹套冷却器(6)各自的换热总面积、落差的高度和半焦炭下落的速度；

步骤2：计算水循环动力，确定锅筒(1)与冷焦箱(5)的高度差；

步骤3：根据半焦炭和水的比热数以及半焦炭的降温要求，计算水夹套冷却器(6)内低温水的流量；

步骤4：经过炭化炉(10)热解后得到的半焦炭会进入冷焦箱(5)内进行冷却处理，冷焦箱(5)内壁中的水会吸收半焦炭的热量，蒸发成水蒸汽，水蒸气会顺着导气管(3)进入到锅筒(1)内，锅筒(1)内的汽水分离装置会将进入到锅筒(1)内的水蒸气进行分离，带有热量的蒸汽会由蒸汽出口(11)排出，将蒸汽运送到用汽场所；经过汽水分离装置的液体会留在锅筒(1)内，再通过下降管(2)回流到冷焦箱(5)的内壁中，实现对半焦炭热量的回收利用，在冷焦箱(5)内半焦炭的温度会下降到300-350℃；

步骤5：所述步骤4中经过冷焦箱(5)冷却后的半焦炭会进入到水夹套冷却器(6)内，该水夹套冷却器(6)内循环流动大量的低温水，使得半焦炭在水夹套冷却器(6)降温到120℃以下，得到冷却后的半焦炭；

步骤6：所述步骤5中的半焦炭会下落到低温焦炭输送机(7)上，通过低温焦炭输送机(7)将半焦炭运输到指定位置。

9.根据权利要求8中所述的一种半焦炭双参数全干熄焦方法，其特征在于，水夹套冷却器(6)内的水循环与锅筒(1)内的水循环是相互独立的。

10.根据权利要求9中所述的一种半焦炭双参数全干熄焦方法，其特征在于，步骤5中水夹套冷却器(6)的出口处设置推送机，根据推送频率控制半焦炭的下落速度，将半焦炭温度降到120℃以下。