CN110760321B - 一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统及工艺，桥管上设煤气切断阀；上升管的顶部与导烟三通A的接口一相连，导烟三通A的接口二上设水封阀，接口三通过连接管道一与导烟三通B的接口一相连，连接管道一上设烟气切断阀；导烟三通B的接口二、接口三分别与对应侧炭化室的导烟三通B的对应接口通过连接管道二相连，多个连接管道二依次串联后形成了炉顶装煤烟尘管道；炉顶装煤烟尘管道通过烟尘输送管道依次连接干式除尘装置、风机及煤气掺混装置；所述炉顶装煤密封装置为套筒式炉顶装煤密封装置。能够有效避免顶装焦炉装煤过程中产生的烟尘导入煤气系统而出现的煤气净化系统和设备顺行不利、焦油产品质量降低等问题，促进煤调湿工艺的应用。

Description

一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统及工艺

技术领域

本发明涉及煤焦化技术领域，尤其涉及一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统及工艺。

背景技术

在炼焦生产中，应用最为广泛的是蓄热式焦炉，从装煤的方式上，通常可分为顶装焦炉和捣固焦炉两类。无论是顶装焦炉还是捣固焦炉，其炼焦用煤料的装入基本上都是采用热装方式，即在炭化室处于高温状态下向炭化室内装入炼焦用煤。在装煤过程中，装入炭化室的煤料与炭化室炽热内壁接触或在炭化室内高温环境下，会瞬间产生大量烟气，产生的大量烟气中会携带一定量的煤料颗粒。为了防止或减少向炭化室装煤过程中产生的大量烟尘从炭化室内外逸而对周围环境造成的污染，针对装煤过程，通常采用Proven、OPR等无烟装煤工艺，或利用高压氨水喷射结合对炉顶外逸烟尘、机侧炉门外逸烟尘捕集后利用装煤除尘系统净化的工艺。

对于Proven、OPR等无烟装煤工艺，其是在炭化室顶部的装煤孔利用装煤机械进行有效密封，同时通过提高焦炉煤气集气管的吸力，在炭化室内形成微负压，将装煤时产生的大量烟尘通过与焦炉煤气集气管相连通的上升管、桥管导入集气管，从而实现无烟装煤操作。在这个过程中，虽然装煤时产生的烟气被导入煤气系统，但其携带的煤尘也被带入煤气系统，在通过桥管时，大部分煤尘被用于煤气降温的氨水洗涤下来而随着焦油氨水进入焦油中，在后续的焦油氨水分离过程中形成焦油渣，还有一部分煤尘进入到后续的初冷器及电捕焦油器中，会增加初冷器的运行阻力、降低初冷器的冷却效率，同时因煤尘进入焦油，会降低焦油的质量，生成一定量需要专门处理的焦油渣。

对于利用高压氨水喷射结合对炉顶外逸烟尘、机侧炉门外逸烟尘捕集后采用装煤除尘系统净化的工艺，一方面，需要在装煤时在炭化室顶部的装煤孔利用装煤机械进行有效密封，利用装煤车上设置的或机侧炉门上方设置的装煤烟尘捕集设施对外逸的装煤烟尘进行捕集，再将捕集的烟尘通过除尘管道送入装煤除尘系统中进行净化处理，为此需要建设相应的装煤除尘地面站系统或车载装煤除尘系统，运行时也需要消耗一定量的水、压缩空气、蒸汽、电能等动力介质。另一方面，在装煤炭化室对应的桥管处或邻近炭化室对应的桥管处，需要设置高压氨水喷射设施，利用高压氨水喷射形成的吸力，将装煤过程中产生的大部分烟尘通过上升管、桥管导入集气管，为此需要设置高压氨水系统，在高压氨水系统运行时消耗一定量的电能的同时，被带入煤气系统的煤尘仍然会给后续的煤气净化系统带来前述的不利影响以及降低焦油的质量等相关问题。

随着焦化行业的发展以及对节能降耗的愈加重视，对入炉煤在装入炭化室之前通过干燥预热等手段降低入炉煤水分的煤调湿技术受到了业内的关注，人们试图通过煤调湿技术降低炼焦能耗，但在实施该项技术的实践中，不可避免地遇到了因煤料水分变少而导致装煤过程中被导入煤气系统的煤尘大量增加的问题，煤尘的大量增加给后续的煤气净化系统的顺行和焦油质量均带来了严重影响，往往因此而使众多企业对煤调湿技术的使用望而却步，使煤调湿技术的推广遭遇较大阻力。

从整个炼焦过程看，若对装煤时产生的烟气全部回收，可以回收约2％～4％的煤气。现有的装煤烟尘治理工艺，虽然将装煤时产生的部分或全部烟气导入了煤气系统，实现了煤气资源的有效回收，但也带来了上述问题，而且此时烟气温度较低，烟气中水分含量较高，有效的煤气成分不高，同时由于烟气导入系统产生的吸力，会增加烟气中氧气的含量，对后续的煤气净化系统的安全运行也具有一定的威胁。

综上所述，为了有效避免装煤过程中由装煤烟尘治理引起的上述问题，提高煤气净化系统的顺行性和焦油质量，促进煤调湿等节能技术的推广实施，有必要针对装煤过程产生的烟尘采用新的技术路线和技术手段，开发一种新的装煤烟尘处理工艺。

发明内容

本发明提供了一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统及工艺，能够有效避免顶装焦炉装煤过程中产生的烟尘导入煤气系统而出现的煤气净化系统和设备顺行不利、焦油产品质量降低等问题，促进煤调湿工艺的应用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统，包括炉顶装煤密封装置、煤气切断阀、导烟三通A、烟气切断阀、导烟三通B、干式除尘装置、风机及煤气掺混装置；顶装焦炉的炭化室顶部设上升管，上升管的中部通过桥管连接集气管，桥管上设煤气切断阀；上升管的顶部与导烟三通A的接口一相连，导烟三通A的接口二与接口一相对设置，接口二上设水封阀；所述导烟三通A的接口三通过连接管道一与导烟三通B的接口一相连，连接管道一上设烟气切断阀；所述导烟三通B的接口二、接口三分别与对应侧炭化室的导烟三通B的对应接口通过连接管道二相连，多个连接管道二依次串联后形成了炉顶装煤烟尘管道；炉顶装煤烟尘管道通过烟尘输送管道依次连接干式除尘装置、风机及煤气掺混装置；所述炉顶装煤密封装置设置在炉顶装煤车上，为套筒式炉顶装煤密封装置。

所述连接管道一、烟尘输送管道均倾斜设置。

沿烟气流动方向，所述炉顶装煤烟尘管道的起始端与集气管通过连通管相连，连通管上设平衡阀。

所述炉顶装煤密封装置由自内向外依次设置的内套筒、滑动套筒、密封连接套筒及外套筒组成，所述内套筒为下煤通道，其顶部与装煤车的煤斗出料口相连；滑动套筒能够沿内套筒竖直滑动；密封连接套筒通过外套筒与煤斗相连接，密封连接套筒的底端设球面结构与装煤孔座配合实现对装煤孔的密封；外套筒上设有可伸缩柔性连接结构。

所述外套筒上还设有烟尘导出口，所述滑动套筒与密封连接套筒之间的环形通道作为导烟通道，通过烟尘导出口与装煤车上的烟尘收集管道相连，烟尘收集管道另外连接干式除尘装置。

所述干式除尘装置为袋式除尘器，干式除尘器上游的烟尘输送管道上设预喷涂粉料入口，预喷涂粉料采用来自于焦炉出焦除尘或干熄焦除尘收集的焦粉，干式除尘装置清灰及预喷涂粉料输送均采用压缩氮气为动力源。

一种顶装焦炉装煤烟尘处理工艺，包括如下步骤：

1)向炭化室内装煤操作开始前，通过关闭桥管上的煤气切断阀将对应炭化室的上升管与集气管隔断，同时关闭水封阀，使上升管与大气隔绝；

2)装煤车移动至对应炭化室上方，打开装煤孔盖后，滑动套筒及密封连接套筒下落，通过密封连接套筒底端的球面结构与装煤孔座紧密接触对装煤孔进行密封；

3)开启待装煤炭化室对应的烟气切断阀，使其上升管与炉顶装煤烟尘管道连通；

4)装煤时产生的大量烟尘在风机的作用下依次通过上升管、导烟三通A、烟气切断阀、导烟三通B、炉顶装煤烟尘管道进入干式除尘装置，利用压缩氮气将预喷涂用焦粉送入干式除尘装置上游的烟尘输送管道中，在干式除尘装置内，滤袋将烟尘中的煤尘及吸附有焦油及其它粘性成分的焦粉脱除，净化后的烟气在风机的作用下进入煤气掺混装置，然后送入供焦炉加热的煤气管道中用于顶装焦炉自身的供热；

5)装煤结束后，滑动套筒及密封连接套筒升起，装煤车移开，装煤孔用装煤孔盖密封；此时，打开桥管上的煤气切断阀，将对应炭化室的上升管与集气管连通；关闭之前打开的烟气切断阀，使上升管与炉顶装煤烟尘管道之间的通道隔断。

采用具有烟尘收集管道的炉顶装煤密封装置时，装煤过程中，自装煤孔处外逸的烟尘由滑动套筒与密封连接套筒之间的导烟通道导出，经烟尘收集管道送入干式除尘装置内进行净化处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)提高煤气净化系统的顺行能力，提升煤气和焦油品质；

通过将焦炉装煤时产生的带有大量煤尘的烟气单独收集处理，避免了携带大量煤尘的烟气进入煤气净化系统，消除了因烟气中携带煤尘造成煤气初冷装置阻力增加、冷却能力降低因素，提高煤气净化系统的顺行能力，同时提高了煤气的品质和收集到的焦油的质量，减少了焦油渣的产生。

2)降低装煤烟尘治理投资和运行费用；

通过将焦炉装煤时产生的带有大量煤尘的烟气单独收集处理，省却了高压氨水、Proven、OPR等无烟装煤系统，利用干式除尘装置，结合预喷涂工艺的应用，可实现对烟尘的有效净化，避免采用湿法除尘带来的水的二次污染，可显著降低项目建设的投资和系统长期运行的能耗。

3)充分利用煤气资源，减少高品质煤气消耗；

通过将焦炉装煤时产生的带有大量煤尘的烟气单独收集处理后供给焦炉加热系统，实现了低品质煤气资源的有效利用，降低了高品质焦炉煤气的消耗，具有一定的经济效益。

4)提高煤气净化系统运行的安全性；

相对于现有技术中利用高压氨水喷射产生的吸力或提高煤气集气管中的吸力将装煤时产生的烟气导入煤气净化系统的工艺，本发明利用风机将焦炉装煤时产生的带有大量煤尘的烟气单独收集处理，不必考虑因烟气收集系统吸力过大而引起进入煤气净化系统中的氧气含量超标给煤气净化系统的安全带来严重威胁的问题，在保证装煤过程对产生的烟尘进行有效捕集的同时，提高了煤气净化系统运行的安全性。

5)有利于煤调湿工艺的应用与推广；

通过将焦炉装煤时产生的带有大量煤尘的烟气单独收集，消除了因实施煤调湿技术而在装煤时产生烟尘中煤尘大量增加对煤气净化系统的影响，解除了煤调湿技术实施时产生的“副作用”对煤调湿工艺应用的束缚，将有利于煤调湿工艺的应用与推广。

附图说明

图1是本发明所述一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统的结构示意图。

图2是本发明所述上升管与集气管、炉顶装煤烟尘管道连接结构示意图。

图3是本发明所述炉顶装煤密封装置的工作状态示意图一(装煤前)。

图4是本发明所述炉顶装煤密封装置的工作状态示意图二(装煤中)。

图5是本发明所述炉顶装煤密封装置的工作状态示意图三(装煤前)。

图6是本发明所述炉顶装煤密封装置的工作状态示意图四(装煤中)。

图中：1.顶装焦炉 2.炉顶装煤密封装置 21.煤斗 22.内套筒 23.滑动套筒 24.密封连接套筒 25.外套筒 26.可伸缩柔性连接结构 27.球面结构 28.烟尘收集管道 3.上升管 4.煤气切断阀 5.导烟三通A 6.烟气切断阀 7.导烟三通B 8.干式除尘装置 9.风机10.煤气掺混装置 11.平衡阀 12.烟尘输送管道 13.入炉煤 14.集气管 15.水封阀 16.装煤孔

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

【实施例1】

如图1、图2所示，本发明所述一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统，包括炉顶装煤密封装置2、煤气切断阀4、导烟三通A 5、烟气切断阀6、导烟三通B 7、干式除尘装置8、风机9及煤气掺混装置10；顶装焦炉1的炭化室顶部设上升管3，上升管3的中部通过桥管连接集气管14，桥管上设煤气切断阀4；上升管3的顶部与导烟三通A 5的接口一相连，导烟三通A 5的接口二与接口一相对设置，接口二上设水封阀15；所述导烟三通A 5的接口三通过连接管道一与导烟三通B 7的接口一相连，连接管道一上设烟气切断阀6；所述导烟三通B 7的接口二、接口三分别与对应侧炭化室的导烟三通B 7的对应接口通过连接管道二相连，多个连接管道二依次串联后形成了炉顶装煤烟尘管道；炉顶装煤烟尘管道通过烟尘输送管道12依次连接干式除尘装置8、风机9及煤气掺混装置10；所述炉顶装煤密封装置2设置在炉顶装煤车上，为套筒式炉顶装煤密封装置。

煤气切断阀4可以采用现有技术中的水封阀，也可以是能够通过开启和关闭实现上升管3与集气管14之间煤气通道的导通和切断功能的任何形式的装置。水封阀15采用现有常规使用的上升管水封阀。

所述连接管道一、烟尘输送管道12均倾斜设置，能够避免装煤烟尘中的煤尘在烟尘通道内沉积而使烟尘通道堵塞。

沿烟气流动方向，所述炉顶装煤烟尘管道的起始端与集气管14通过连通管相连，连通管上设平衡阀11。通过设置平衡阀11，消除运行时风机9可能出现的喘振问题，保障风机9安全稳定的运行。

如图3、图4所示，所述炉顶装煤密封装置2由自内向外依次设置的内套筒22、滑动套筒23、密封连接套筒24及外套筒25组成，所述内套筒22为下煤通道，其顶部与装煤车的煤斗21出料口相连；滑动套筒23能够沿内套筒22竖直滑动；密封连接套筒24通过外套筒25与煤斗21相连接，密封连接套筒24的底端设球面结构27与装煤孔座配合实现对装煤孔16的密封；外套筒25上设有可伸缩柔性连接结构26。

在装煤时，炭化室内产生的烟尘在密封连接套筒24底端与装煤孔座之间的球面密封及风机9造成的负压作用下无法从装煤孔16外逸，从而实现装煤过程的无烟装煤。与现有炉顶装煤密封装置不同的是，本发明采用密封连接套筒24与装煤孔座球面配合密封的形式，在防止装煤烟尘外逸的同时，可有效避免对装煤烟尘捕集过程中环境空气的吸入，提高装煤烟尘捕集和处理系统的安全性。

所述干式除尘装置8为袋式除尘器，干式除尘器8上游的烟尘输送管道12上设预喷涂粉料入口，预喷涂粉料采用来自于焦炉出焦除尘或干熄焦除尘收集的焦粉，干式除尘装置8清灰及预喷涂粉料输送均采用压缩氮气为动力源，以避免因采用压缩空气而增加烟尘中氧气含量使系统具有爆炸危险性。

一种顶装焦炉装煤烟尘处理工艺，包括如下步骤：

1)向炭化室内装煤操作开始前，通过关闭桥管上的煤气切断阀4将对应炭化室的上升管3与集气管14隔断，同时关闭水封阀15，使上升管3与大气隔绝；避免装煤时产生的装煤烟尘误入煤气净化系统；

2)装煤车移动至对应炭化室上方，打开装煤孔盖后，滑动套筒23及密封连接套筒24下落，通过密封连接套筒24底端的球面结构27与装煤孔座紧密接触对装煤孔16进行密封；避免装煤时炭化室内产生的装煤烟尘通过装煤孔16逸散到顶装焦炉周围而造成环境污染。

3)开启待装煤炭化室对应的烟气切断阀6，使其上升管3与炉顶装煤烟尘管道连通；此时在风机9的作用下，在炭化室内形成一定的负压，有利于装煤时产生的装煤烟尘被有效捕集；

4)装煤时产生的大量烟尘在风机9的作用下依次通过上升管3、导烟三通A 5、烟气切断阀6、导烟三通B 7、炉顶装煤烟尘管道进入干式除尘装置8，利用压缩氮气将预喷涂用焦粉送入干式除尘装置8上游的烟尘输送管道12中，在干式除尘装置8内，滤袋将烟尘中的煤尘及吸附有焦油及其它粘性成分的焦粉脱除，净化后的烟气在风机9的作用下进入煤气掺混装置10，然后送入供焦炉加热的煤气管道中用于顶装焦炉1自身的供热；煤气掺混装置10可将脱除煤尘的装煤烟气与供焦炉加热的煤气充分混合以用于顶装焦炉的燃烧供热，可替代一部分经过净化的焦炉煤气，实现煤气资源的充分高效利用。

5)装煤结束后，滑动套筒23及密封连接套筒24升起，装煤车移开，装煤孔16用装煤孔盖密封；此时，打开桥管上的煤气切断阀4，将对应炭化室的上升管3与集气管14连通；关闭之前打开的烟气切断阀6，使上升管3与炉顶装煤烟尘管道之间的通道隔断。此时炭化室内煤料在无氧环境下进入干馏过程，在煤料稳定的状态下，干馏产生的煤气仅携带极少的粉尘，因此在非装煤期间导入煤气净化系统的煤气对后续的净化处理设施由粉尘带来的不利影响基本消除，焦油的质量也必将得到大幅提升。

【实施例2】

本实施例中，在采用实施例1技术方案的基础上，如图5、图6所示，所述外套筒25上还设有烟尘导出口，所述滑动套筒23与密封连接套筒24之间的环形通道作为导烟通道，通过烟尘导出口与装煤车上的烟尘收集管道28相连，烟尘收集管道28另外连接干式除尘装置8。

当采用具有烟尘收集管道28的炉顶装煤密封装置2时，装煤过程中，装煤孔16处自炭化室内外逸的烟尘由滑动套筒23与密封连接套筒24之间的导烟通道导出，经烟尘收集管道28送入干式除尘装置8内进行净化处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统，其特征在于，包括炉顶装煤密封装置、煤气切断阀、导烟三通A、烟气切断阀、导烟三通B、干式除尘装置、风机及煤气掺混装置；顶装焦炉的炭化室顶部设上升管，上升管的中部通过桥管连接集气管，桥管上设煤气切断阀；上升管的顶部与导烟三通A的接口一相连，导烟三通A的接口二与接口一相对设置，接口二上设水封阀；所述导烟三通A的接口三通过连接管道一与导烟三通B的接口一相连，连接管道一上设烟气切断阀；所述导烟三通B的接口二、接口三分别与对应侧炭化室的导烟三通B的对应接口通过连接管道二相连，多个连接管道二依次串联后形成了炉顶装煤烟尘管道；所述连接管道一、烟尘输送管道均倾斜设置；炉顶装煤烟尘管道通过烟尘输送管道依次连接干式除尘装置、风机及煤气掺混装置；所述炉顶装煤密封装置设置在炉顶装煤车上，为套筒式炉顶装煤密封装置，由自内向外依次设置的内套筒、滑动套筒、密封连接套筒及外套筒组成，所述内套筒为下煤通道，其顶部与装煤车的煤斗出料口相连；滑动套筒能够沿内套筒竖直滑动；密封连接套筒通过外套筒与煤斗相连接，密封连接套筒的底端设球面结构与装煤孔座配合实现对装煤孔的密封；外套筒上设有可伸缩柔性连接结构。

2.根据权利要求1所述的一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统，其特征在于，沿烟气流动方向，所述炉顶装煤烟尘管道的起始端与集气管通过连通管相连，连通管上设平衡阀。

3.根据权利要求1所述的一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统，其特征在于，所述外套筒上还设有烟尘导出口，所述滑动套筒与密封连接套筒之间的环形通道作为导烟通道，通过烟尘导出口与装煤车上的烟尘收集管道相连，烟尘收集管道另外连接干式除尘装置。

4.根据权利要求1所述的一种顶装焦炉装煤烟尘处理系统，其特征在于，所述干式除尘装置为袋式除尘器，干式除尘器上游的烟尘输送管道上设预喷涂粉料入口，预喷涂粉料采用来自于焦炉出焦除尘或干熄焦除尘收集的焦粉，干式除尘装置清灰及预喷涂粉料输送均采用压缩氮气为动力源。

5.一种基于权利要求1所述系统的顶装焦炉装煤烟尘处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1）向炭化室内装煤操作开始前，通过关闭桥管上的煤气切断阀将对应炭化室的上升管与集气管隔断，同时关闭水封阀，使上升管与大气隔绝；

2）装煤车移动至对应炭化室上方，打开装煤孔盖后，滑动套筒及密封连接套筒下落，通过密封连接套筒底端的球面结构与装煤孔座紧密接触对装煤孔进行密封；

3）开启待装煤炭化室对应的烟气切断阀，使其上升管与炉顶装煤烟尘管道连通；

4）装煤时产生的大量烟尘在风机的作用下依次通过上升管、导烟三通A、烟气切断阀、导烟三通B、炉顶装煤烟尘管道进入干式除尘装置，利用压缩氮气将预喷涂用焦粉送入干式除尘装置上游的烟尘输送管道中，在干式除尘装置内，滤袋将烟尘中的煤尘及吸附有焦油及其它粘性成分的焦粉脱除，净化后的烟气在风机的作用下进入煤气掺混装置，然后送入供焦炉加热的煤气管道中用于顶装焦炉自身的供热；

5）装煤结束后，滑动套筒及密封连接套筒升起，装煤车移开，装煤孔用装煤孔盖密封；此时，打开桥管上的煤气切断阀，将对应炭化室的上升管与集气管连通；关闭之前打开的烟气切断阀，使上升管与炉顶装煤烟尘管道之间的通道隔断。

6.根据权利要求5所述的顶装焦炉装煤烟尘处理工艺，其特征在于，采用具有烟尘收集管道的炉顶装煤密封装置时，装煤过程中，自装煤孔处外逸的烟尘由滑动套筒与密封连接套筒之间的导烟通道导出，经烟尘收集管道送入干式除尘装置内进行净化处理。