CN112410045A - 一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法及装置 - Google Patents

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虞文胜
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汪叶华
冯家俊
李腾姣
胡林
邵胜平
何军
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Abstract

本发明公开了一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法及装置，涉及煤焦炉领域，该方法是将干熄焦一次除尘焦粉沉落于灰斗，通过出口控制其流量，建立灰斗焦粉料位，将三角形分布的余热回收换热程埋于料位焦粉之下，随着焦粉的缓慢排出，热焦粉缓慢下降，焦粉下降流动与换热管相互接触，高温焦粉将连续热量传递给换热管内工质；本发明同时给出了一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收装置，包括一次除尘的灰斗筒体1、筛板2、挡板3、换热管4、控制阀5、料位控制系统6、大焦块收集管7及其两道平衡阀8；本发明消除了一次除尘随红焦出焦歇式的运行及其带了红焦余热回收的歇式的运行的交变温度载荷，使余热回收系统连续稳定运行。

Description

一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法及装置
技术领域
本发明涉及煤焦炉干熄焦领域，具体地涉及一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法及装置，尤其适用于焦炉干熄焦一次除尘焦粉的高品质余热回收方法及装置。
背景技术
焦炉干熄焦的一次除尘是借助惰性的循环气体冷却900～960℃红焦，来自高温循环气体从干熄炉的高温惰性的循环气体经过一次除尘器分离粗颗粒焦粉落入焦粉灰斗。当前，焦粉灰斗采用夹套式结构，在夹套内通入大量循环水将900～960℃红焦焦粉进行冷却。实用新型专利（专利号：201820161448.5）“一种干熄焦焦粉热量回收装置”将原来的水冷套管式结构，中使用的循环水，增加了一套除盐水系统，回收900～960℃红焦焦粉余热。发明专利（专利号：201510167839.9）“一种干熄焦除尘焦粉的热量回收装置及工艺”是在一次除尘灰斗下排灰管上安装水冷套管，在水冷套管中建立一套除盐水循环系统回收900～960℃红焦焦焦粉余热。
目前，红焦回收高温余热的问题是：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
炼焦是一炉炉的炼，900～960℃红焦出焦也是一炉一炉的间歇式的出焦，一次除尘随红焦出焦也是歇式的运行，这样就带了红焦余热回收的歇式的运行，系统很不稳定。
Figure DEST_PATH_IMAGE004
夹套式的水冷结构没有解决惰性的循环气体在一次出焦时循环气体流场带来的焦粉对于灰斗的冲刷，而带来的磨损。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
900～960℃红焦焦粉余热是高品质热能，夹套是水冷结构的内筒承受外压力，内筒结构的稳定性强度远低于材料的断裂强度，所以不能够高品质回收这部分焦粉的高品质热能。
Figure DEST_PATH_IMAGE008
间歇式的红焦流动给夹套式水冷结构带来了交变温度的应力疲劳问题，疲劳破坏危害性远远大于拉伸强度破坏性，所以，系统的安全隐患很高。
发明内容
基于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种能够连续稳定运行、实现高品质回收焦粉高品质热能的干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法及装置。
本发明的一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法，其技术方案为：该方法是将干熄焦一次除尘焦粉沉落于灰斗的出口对其流量进行控制，建立灰斗焦粉料位，将三角形分布的余热回收换热管管程埋于焦粉料位之下，随着焦粉的缓慢排出，热焦粉缓慢下降，焦粉下降流动与换热管相互接触，高温焦粉将热量传递给换热管内工质；料位控制系统通过调节控制阀流量将干熄焦一次除尘的焦粉在灰斗内的间歇式流动，控制成为连续缓慢地焦粉流动，进而控制成为焦粉料面高度的恒定，使换热管始终埋于焦粉料位之下，也使换热管内工质与焦粉的换热成为连续的传热过程，换热管内工质将焦粉热量连续带走，工质将焦粉热量带走实现焦粉余热连续性回收利用。
进一步，所述灰斗内焦粉料位之上还设有筛板，筛板之下设置有挡板，使得焦粉分布均匀，避免大块焦炭落入焦罐带来的因撞击造成的焦罐灰斗砸伤损害；所述筛板有一定的倾斜度，使大焦块能自动流入指定位置排出。
本发明的一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收装置，包括一次除尘的灰斗筒体（1）、筛板（2）、挡板（3）、换热管（4）、控制阀（5）、料位控制系统（6）、大焦块收集管（7）及其两道平衡阀（8）；所述筒体（1）的筒壁附有耐磨隔热材料；所述筛板（2）倾斜式布置于筒体（1）的上端，倾斜角度保障大焦块能自动移动至最低点；所述挡板（3）布置于与筛板（2）的下方，或者布置于与筛板（2）的上方；所述换热管（4）布置于筛板（2）和挡板（3）下面的焦粉料位下面，换热管（4）呈三角形式排列，其管内通有换热工质；所述料位控制系统（6）通过上下传感器调节控制阀（5）的焦粉排料量；所述大焦块收集管（7）设置于筛板（2）的最低端边缘，大焦块收集管（7）下接两道平衡阀（8），两道平衡阀（8）能够自动排出筛板筛选出的大焦块，且上下两道平衡阀（8）不同时工作。
进一步，所述挡板（3）是人字型挡板，为两层排列，或者为单层或多层设置，上下位置为三角形排列，上层的两块挡板边缘之间的距离小于下层挡板的宽度。
进一步，所述换热管（4）外表面设有耐磨层。
进一步，所述换热管（4）分为上部高温段换热管和下部低温段换热管，高温段换热管吸收高于工质饱和温度以上的高温余热，下部低温段换热管回收低于工质饱和温度及以下的低温余热。
进一步，所述两道平衡阀（8）两端受力平衡，当焦块落入上阀板足够多时，平衡阀失衡，焦块压下平衡阀阀板，排掉焦块的阀板恢复平衡，迅速恢复原来位置实现密封；当焦块落入下阀板足够多时，下平衡阀失衡，焦块压下平衡阀阀板，排掉焦块的阀板再平衡，迅速恢复原来位置实现密封，上下两个平衡阀不同时工作。
本发明在焦罐中设置料位控制排料阀排料速度使余热回收管排连续埋于焦粉之下，消除了红焦焦粉歇式的热源供应运行，消除了套筒及夹套式结构内筒（管）的外压受力强度降低问题，可以高品质回收900～960℃红焦焦粉高品质热能。除尘飘落下来的900～960℃红焦焦粉经过筛板筛出大焦块颗粒，避免卡于换热管之间，细颗粒经过筛板后的挡板更均匀的分布于灰斗料位面，焦粉下沉飘落于灰斗料面之上，吸收了焦粉下沉飘落能量，消除了焦粉对灰斗筒体及换热管造成冲击、冲刷及磨损，避免了焦粉对于灰斗和管热管的损害。与红焦焦粉换热是换热管受内压力，消除了外压受力问题，可以实现高品质余热回收；料位的稳定连续，消除了炼焦一炉一炉间歇热源供给，成为连续的热源供给，消除了疲劳破坏问题；料位的建立减缓了出焦速度，使得红焦可以与换热换充分换热，提高了传热效率。
本发明的显著优点是：
1、消除了一次除尘随红焦出焦间歇式的运行，及其带了红焦余热回收的歇式的运行，使余热回收系统连续稳定运行。
2、焦粉粉尘沉落于焦粉料面之上，消除了焦粉对于灰斗的冲刷，而带来的磨损。
3、换热管受内压力消除了夹套是水冷结构的内筒承受外压工况，可以将900～960℃红焦焦粉余热是高品质热能，实现高品质余热资源的高效能回收利用。
4、焦粉料位的建立控制，消除了间歇式的红焦流动给夹套式水冷结构带来了交变温度的应力疲劳问题，消除了系统的疲劳破坏安全隐患。
5、焦粉料位建立和焦粉缓慢连续排放，可以使900～960℃红焦焦粉与换热管具有缓慢地相对速度和充分换热，避免焦粉快速流动带来筒体和换热管的磨损。
附图说明
图1为本发明灰斗系统结构示意图；
图2为本发明灰斗结构俯视示意图；
图3为本发明大焦块收集管结构示意图；
其中，灰斗筒体1、筛板2、挡板3、换热管4、控制阀5、料位控制系统6、大块焦收集管7、平衡阀8。
具体实施方式
本发明的一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法，该方法是将干熄焦一次除尘焦粉沉落于灰斗的出口控制其流量，建立灰斗焦粉料位，将三角形分布的余热回收换热管管程埋于焦粉料位之下，随着焦粉的缓慢排出，热焦粉缓慢下降，焦粉下降流动与换热管相互接触，高温焦粉将热量传递给换热管内工质；料位控制系统通过调节控制阀流量将干熄焦一次除尘的焦粉在灰斗内的间歇式流动，控制成为连续缓慢地焦粉流动排出，进而控制成为焦粉料面高度的恒定，使换热管始终埋于焦粉料位之下，也使换热管内工质与焦粉的换热成为连续的传热过程，换热管内工质将焦粉热量连续带走，工质将焦粉热量带走实现焦粉余热连续性回收利用。
焦粉料位在换热管之上，使得沉降下来的焦粉撞击在焦粉料面，防止了其撞击冲刷灰斗筒体和换热管，避免了焦粉对于灰斗筒体和换热管的冲蚀，保障了设备寿命及安全性能；所述灰斗焦粉料位之上还设有筛板，筛板之下设置有挡板，挡板也可以设置在筛板之上，挡板使得焦粉分布均匀，筛板避免大块焦炭落入焦罐带来的因撞击造成的焦罐灰斗砸伤损害，也相当于均匀了灰斗内焦粉的温度场。筛板有一定厚度或者为一定宽度的钢板连接而成，一定厚度既保证了寿命，同时可以将通过的惰性气体冷却风在一次除尘器内形成的紊流涡流风场消除，避免焦粉的二次带走，同时还可以消除焦粉下沉的速度尤其是斜向速度，消除壁面冲刷；所述筛板有一定的倾斜度，使大焦块能自动流入指定位置排出。
采用换热管消除了夹套式结构内筒外压力的稳定行载荷的强度降低，可以实现900～960℃红焦焦粉余热高品质热能的高品质回收利用，达到高品质焦粉余热资源的高能效回收利用；采用料面控制消除了红焦歇式供热，使得余热回收系统连续稳定供给换热管工质，消除了实用新型专利（专利号：201820161448.5）“一种干熄焦焦粉热量回收装置”和发明专利（专利号：201510167839.9）“一种干熄焦除尘焦粉的热量回收装置及工艺”中所提到的夹套结构交变温度带来的疲劳破坏问题，消除了疲劳破坏安全隐患；焦粉料位建立和焦粉缓慢连续排放，降低了管热管及筒体与焦粉的相对运动速度，可以使900～960℃红焦焦粉与换热管充分换热，避免焦粉快速流动带来筒体和换热管的磨损伤害。
如图1-2所示，本发明还提供一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收装置，一次除尘的灰斗筒体1、筛板2、挡板3、换热管4、控制阀5、料位控制系统6、大焦块收集管7及其两道平衡阀8；所述筒体1的筒壁附有耐磨隔热材料；所述筛板2倾斜式布置于筒体1的上端，倾斜角度保障大焦块能自动滚动至最低点；所述挡板3布置于与筛板2的下方，或者布置于与筛板2的上方；所述换热管4布置于筛板2和挡板3下面，尤其是在焦粉料位下面，换热管4的排列成三角形式排列，其管内通有换热工质；所述料位控制系统6通过上下传感器调节控制阀5的焦粉排料量；所述大焦块收集管7设置于筛板2的最低端边缘，大焦块收集管7下接两道平衡阀8，两道平衡阀8能够自动排出筛板筛选输出的大焦块，且上下两道平衡阀8不同时工作。
作为本发明的一个具体实施例，所述大焦块收集管7的管内可设置耐磨浇注料砖块，避免大焦块磨损收集管。
所述挡板3是人字型挡板，挡板一般为人字型挡板，落下的焦粉可以通过人字形板斜面将焦粉自由滑下均匀落入焦粉料位上面，人字挡板一般两层排列，也可以单层或多层设置，上下位置为三角形排列，上边的两块挡板边缘之间的距离小于下面挡板的宽度，这样的排列方式，同样可以消除红焦冷却惰性气体风场对于焦粉再次卷起，消除冷却惰性气体紊流风场，人字形挡板也可以设置在筛板的上方，其功能相同。
所述换热管4外表面设有耐磨层，耐磨层可以增加换热管的安全性，换热管承受内压力，可以承受高压力，实现高品质余热回收利用。
所述换热管4分为上部高温段换热管，工质饱和压力以上的温度用上部高温段换热管回收，工质饱和压力以下温度的焦粉余热用下部低温段换热管回收，下部低温段换热管相当于锅炉省煤器。
如图3所示，所述两道平衡阀8两端受力平衡，当焦块落入上阀板足够多时，平衡阀失衡，焦块压下平衡阀阀板，排掉焦块的阀板再平衡，迅速恢复原来位置实现密封；焦块到达下平衡阀时，当焦块落入下阀板足够多时，平衡阀失衡，焦块压下平衡阀阀板，排掉焦块的阀板再平衡，迅速恢复原来位置实现密封，两道阀不同时工作，使收集管始终保持密封状态，防止空气流入或惰性气体流出。料位控制系统6采用控制阀5的排焦粉速度控制灰斗焦粉料位，是实现连续排焦和连续供热的核心保障部分。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解 ：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法，其特征在于，该方法是将干熄焦一次除尘焦粉沉落于灰斗的出口对其流量进行控制，建立灰斗焦粉料位，将三角形分布的余热回收换热管管程埋于焦粉料位之下，随着焦粉的缓慢排出，热焦粉缓慢下降，焦粉下降流动与换热管相互接触，高温焦粉将热量传递给换热管内工质；料位控制系统通过调节控制阀流量将干熄焦一次除尘的焦粉在灰斗内的间歇式流动，控制成为连续缓慢地焦粉流动，进而控制成为焦粉料面高度的恒定，使换热管始终埋于焦粉料位之下，也使换热管内工质与焦粉的换热成为连续的传热过程，换热管内工质将焦粉热量连续带走，工质将焦粉热量带走实现焦粉余热连续性回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收方法，其特征在于，所述灰斗内焦粉料位之上还设有筛板，筛板之下设置有挡板，使得焦粉分布均匀，避免大块焦炭落入焦罐带来的因撞击造成的焦罐灰斗砸伤损害；所述筛板有一定的倾斜度，使大焦块能自动流入指定位置排出。
3.一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收装置，其特征在于，包括一次除尘的灰斗筒体（1）、筛板（2）、挡板（3）、换热管（4）、控制阀（5）、料位控制系统（6）、大焦块收集管（7）及其两道平衡阀（8）；所述筒体（1）的筒壁附有耐磨隔热材料；所述筛板（2）倾斜式布置于灰斗筒体（1）的上端，倾斜角度保障大焦块能自动移动至最低点；所述挡板（3）布置于与筛板（2）的下方，或者布置于与筛板（2）的上方；所述换热管（4）布置于筛板（2）和挡板（3）下面的焦粉料位下面，换热管（4）呈三角形式排列，其管内通有换热工质；所述料位控制系统（6）通过上下传感器调节控制阀（5）的焦粉排料量；所述大焦块收集管（7）设置于筛板（2）的最低端边缘，大焦块收集管（7）下接两道平衡阀（8），两道平衡阀（8）能够自动排出筛板筛选出的大焦块，且上下两道平衡阀（8）不同时工作。
4.根据权利要求3所述的一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收装置，其特征在于，所述挡板（3）是人字型挡板，为两层排列，或者为单层或多层设置，上下位置为三角形排列，上层的两块挡板边缘之间的距离小于下层挡板的宽度。
5.根据权利要求3所述的一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收装置，其特征在于，所述换热管（4）外表面设有耐磨层。
6.根据权利要求3所述的一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收装置，其特征在于，所述换热管（4）分为上部高温段换热管和下部低温段换热管，高温段换热管吸收高于工质饱和温度以上的高温余热，下部低温段换热管回收低于工质饱和温度及以下的低温余热。
7.根据权利要求3所述的一种干熄焦一次除尘焦粉余热回收装置，其特征在于，所述两道平衡阀（8）两端受力平衡，当焦块落入上阀板足够多时，平衡阀失衡，焦块压下平衡阀阀板，排掉焦块的阀板恢复平衡，迅速恢复原来位置实现密封；当焦块落入下阀板足够多时，下平衡阀失衡，焦块压下平衡阀阀板，排掉焦块的阀板再平衡，迅速恢复原来位置实现密封，上下两个平衡阀不同时工作。
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