CN113416559A - 一种锅炉烟气干熄焦系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锅炉烟气干熄焦系统及使用方法，通过在烟气‑兰炭换热系统中所布置的布气系统对兰炭进行降温措施，烟气‑兰炭换热系统的侧壁盘绕设置盘炉烟气管道，烟气‑兰炭换热系统的侧壁内嵌若干喷嘴；盘炉烟气管道的输入端连接炉前烟气管道的输出端，盘炉烟气管道的输出端连接若干喷嘴，盘炉烟气管道将锅炉烟气通过喷嘴输送至烟气‑兰炭换热系统中，使得锅炉烟气与兰炭直接接触换热，保证对兰炭进行有效降温，通过锅炉烟气降温后的兰炭经过水夹套换热器进行二次降温，经过排焦仓对兰炭进行熄灭操作，实现对兰炭的有效回收，锅炉烟气与兰炭直接接触换热，吸收了高温兰炭热量，进入炭化段参与炭化反应，降低炭化炉能耗并提高兰炭尾气质量。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工中低温热解技术领域，具体为一种锅炉烟气干熄焦系统及使用方法。
背景技术
以侏罗纪不粘结煤和弱粘结煤为原料生产高质量的兰炭，同时得到较多的煤焦油为目标产品，其基本工艺为：中低温-内热式-气体热载体-隔绝空气的热解工艺。热解温度控制在650～750℃，炽热兰炭经过水夹套等冷却至260℃以下。目前，后续密封降温排焦基本采用水封密封降温，即水捞焦，水分一般在18-20％。兰炭水分过大需进行煤气直燃烘干，这一过程既耗能又增加了污染。通过在排焦仓加装布水管或喷头，将熄焦水喷至下移的高温兰炭表面进行熄焦降温，该方法熄焦时间短、水分与兰炭接触不均，不能保证均匀熄焦，兰炭外冷内热，存在部分兰炭温度偏高、水分偏低、出焦结构密封不严等问题，给后续输送及储存带来较大隐患，例如烧毁皮带、堆放自燃等，水分一般在6-8％。
发明内容
针对现有技术中对兰炭水分进行煤气直燃烘干通过在排焦仓加装布水管或喷头，将熄焦水喷至下移的高温兰炭表面进行熄焦降温存在熄焦时间短、水分与兰炭接触不均，不能保证均匀熄焦，兰炭外冷内热，存在部分兰炭温度偏高、水分偏低、出焦结构密封不严的问题，本发明提供一种锅炉烟气干熄焦系统及使用方法，系统结构简单，操作方便，可有效的解决现有技术中存在的熄焦效果差、兰炭水分过高影响产品质量及火电机组降低二氧化碳排放等问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种锅炉烟气干熄焦系统，包括锅炉脱硫塔、调节阀、炉前烟气管道和内燃直立炭化炉单元；锅炉脱硫塔的输出端经炉前烟气管道接入至内燃直立炭化炉单元，调节阀在炉前烟气管道上设置；
内燃直立炭化炉单元包括由上至下依次连接的烟气-兰炭换热系统、水夹套换热器、排焦仓和刮板机；烟气-兰炭换热系统上设有兰炭入料口，排焦仓的底端设置兰炭出料口，排焦仓上设有插板阀和推焦机；
烟气-兰炭换热系统的侧壁盘绕设置盘炉烟气管道，烟气-兰炭换热系统的侧壁内嵌若干喷嘴；盘炉烟气管道的输入端连接炉前烟气管道的输出端，盘炉烟气管道的输出端连接若干喷嘴；
调节阀分别与烟气-兰炭换热系统的进出口以及水夹套换热器的进出口所设置的若干热电阻通过信号线相连。
优选的，烟气-兰炭换热系统通过耐火砖砌筑而成，耐火砖内设有若干通风口。
优选的，在锅炉脱硫塔与调节阀之间设有阀门和风机。
优选的，在炉前烟气管道上设有切断阀，切断阀与调节阀之间布置有压力表、温度表和流量表以及氧含量检测仪。
进一步的，炉前烟气管道上还设有安全放散阀，安全放散阀靠近切断阀设置，氧含量检测仪与安全放散阀通过信号线相连。
优选的，排焦仓的出料口处设置排焦阀，排焦阀联锁控制兰炭出料速度和温度。
优选的，排焦仓包括第一漏斗、第二漏斗和第三漏斗，其中第一漏斗、第二漏斗平行设置，第一漏斗和第二漏斗的入料口分别连接水夹套换热器的出口，第一漏斗和第二漏斗的出料口分别连接第三漏斗的入料口；插板阀设置在第一漏斗和第二漏斗的出料口上，推焦机在第三漏斗上设置。
一种锅炉烟气干熄焦系统的使用方法，包括如下步骤：炽热兰炭连续通过兰炭入料口进入烟气-兰炭换热系统后，烟气-兰炭换热系统内通过若干喷嘴所输出的烟气对兰炭进行吸热后，兰炭的温度得到下降，兰炭依次进入水夹套换热器和排焦仓兰炭的温度再次得到下降，通过启动插板阀和推焦机使得兰炭熄灭冷却，熄灭冷却后的兰炭沿着排焦仓的兰炭出料口进入刮板机内。
优选的，若干喷嘴通过盘炉烟气管道与炉前烟气管道连通，炉前烟气管道与锅炉脱硫塔连通，炉前烟气管道上设有调节阀，调节阀分别与烟气-兰炭换热系统的进出口以及水夹套换热器的进出口所设置的若干热电阻通过信号线相连，通过检测烟气-兰炭换热系统进出口兰炭的温度以及水夹套换热器进出口兰炭的温度来调节锅炉来烟气量和冷却水循环量。
优选的，通入烟气-兰炭换热系统进行熄焦的烟气包括锅炉烟气氮气、二氧化碳和炭化炉自产荒煤气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供了一种锅炉烟气干熄焦系统，通过在烟气-兰炭换热系统中所布置的布气系统对兰炭进行降温措施，烟气-兰炭换热系统的侧壁盘绕设置盘炉烟气管道，烟气-兰炭换热系统的侧壁内嵌若干喷嘴；盘炉烟气管道的输入端连接炉前烟气管道的输出端，盘炉烟气管道的输出端连接若干喷嘴，盘炉烟气管道将锅炉烟气通过喷嘴输送至烟气-兰炭换热系统中，使得锅炉烟气与兰炭直接接触换热，保证了对兰炭进行有效降温，通过锅炉烟气降温后的兰炭经过水夹套换热器进行二次降温，经过排焦仓对兰炭进行熄灭操作，实现了对兰炭的有效回收，本发明锅炉烟气与兰炭直接接触换热，提高了固体换热效率，同时吸收了高温兰炭热量，进入炭化段参与炭化反应，提高了能源效率，降低炭化炉能耗并提高兰炭尾气质量。
进一步的，烟气-兰炭换热系统通过耐火砖砌筑而成，耐火砖内设有若干通风口，为兰炭的换热工作提供环境，烟气-兰炭换热系统中有效的将锅炉脱硫塔中的锅炉烟气引入对炽热的兰炭进行吸热，大大的降低的兰炭的温度，提高了能源效率，降低炭化炉能耗并提高兰炭尾气质量。
进一步的，锅炉脱硫塔与调节阀之间设有阀门和风机，便于锅炉脱硫塔中锅炉烟气输送与控制。
进一步的，在炉前烟气管道上设有切断阀，切断阀与调节阀之间布置有压力表、温度表和流量表以及氧含量检测仪，有效的对锅炉烟气在炉前烟气管道的温度，压力以及流量进行测量。
更进一步的，炉前烟气管道上还设有安全放散阀，安全放散阀靠近切断阀设置，氧含量检测仪与安全放散阀通过信号线相连，通过信号控制提高了炉前烟气管道中锅炉烟气的引出量。
进一步的，排焦仓的出料口处设置排焦阀，排焦阀联锁控制兰炭出料速度和温度，便于将熄灭后的兰炭落入刮板机得到有效回收。
进一步的，排焦仓包括第一漏斗、第二漏斗和第三漏斗，其中第一漏斗、第二漏斗平行设置，第一漏斗和第二漏斗的入料口分别连接水夹套换热器的出口，第一漏斗和第二漏斗的出料口分别连接第三漏斗的入料口；插板阀设置在第一漏斗和第二漏斗的出料口上，推焦机在第三漏斗上设置，插板阀控制兰炭出料速度，推焦机也起到控制兰炭出料速度的作用，同时也起到对第三漏斗的密封作用，避免能量流失。
一种锅炉烟气干熄焦系统的使用方法，充分耦合火力发电与中低温热解技术，实现企业绿色低碳发展，挖掘减碳潜力，降低锅炉二氧化碳排放量；锅炉烟气与兰炭直接接触换热，提高了固体换热效率，同时吸收了高温兰炭热量，进入炭化段参与炭化反应，提高了能源效率，降低炭化炉能耗并提高兰炭尾气质量；本发明既熄灭了兰炭、回收了高温兰炭热量，又提高了兰炭品质。
进一步的，调节阀分别与烟气-兰炭换热系统的进出口以及水夹套换热器的进出口所设置的若干热电阻通过信号线相连，通过检测烟气-兰炭换热系统进出口兰炭的温度以及水夹套换热器进出口兰炭的温度来调节锅炉来烟气量和冷却水循环量，通过信号控制使得调节阀可根据烟气-兰炭换热系统进出口兰炭的温度以及水夹套换热器进出口兰炭的温度来进行调节，提高了对兰炭在进行锅炉烟气干熄焦过程中的充分利用。
进一步的，通入烟气-兰炭换热系统进行熄焦的烟气包括锅炉烟气氮气、二氧化碳和炭化炉自产荒煤气，提高了对烟气-兰炭换热系统进行熄焦的烟气的适用性，避免单一烟气操作。
附图说明
图1为本发明中锅炉烟气干熄焦的系统结构示意图；
图2为本发明中锅炉烟气干熄焦的系统主视图；
图3为本发明中锅炉烟气干熄焦的系统俯视图；
图4为本发明中锅炉烟气干熄焦的系统左视图；
图5为本发明中锅炉烟气干熄焦的系统的烟气-兰炭换热系统喷嘴及通风孔示意图。
图中：1-锅炉脱硫塔；2-阀门；3-风机；4-调节阀；5-氧含量检测仪；6-切断阀；7-安全放散阀；8-炉前烟气管道；9-烟气-兰炭换热系统；10-水夹套换热器；11-排焦仓；12-插板阀；13-推焦机；14-排焦阀；15-刮板机；16-喷嘴；17-盘炉烟气管道；18-通风口；19-耐火砖。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明一个实施例中，提供了一种锅炉烟气干熄焦系统，系统结构简单，操作方便，可有效的解决现有技术中存在的熄焦效果差、兰炭水分过高影响产品质量及火电机组降低二氧化碳排放等问题。
具体的，该系统包括锅炉脱硫塔1、调节阀4、炉前烟气管道8和内燃直立炭化炉单元；锅炉脱硫塔1的输出端经炉前烟气管道8接入至内燃直立炭化炉单元，调节阀4在炉前烟气管道8上设置；
参见图2所示，内燃直立炭化炉单元包括从炽热兰炭入口至冷却兰炭出口至上而下依次连接的烟气-兰炭换热系统9、水夹套换热器10、排焦仓11和刮板机15；烟气-兰炭换热系统9上设有兰炭入料口，排焦仓11的底端设置兰炭出料口，排焦仓11上设有插板阀12和推焦机13；其中在炭化炉冷却段排焦口安装烟气-兰炭换热系统9，烟气-兰炭换热系统9的输出端安装水夹套换热器10，并在水夹套换热器10上下安装温度测点，根据兰炭温度通过控制锅炉来烟气量及水夹套循环水量10以及排焦阀转速联锁控制兰炭出料速度和温度。
烟气-兰炭换热系统9是由锅炉脱硫塔1引出烟气，锅炉烟气干熄焦系统由增压系统、控制系统、监测系统、输送系统、布气系统及换热系统组成
参见图3和图4所示，烟气-兰炭换热系统9的侧壁盘绕设置盘炉烟气管道17，烟气-兰炭换热系统9的侧壁内嵌若干喷嘴16，形成了烟气-兰炭换热系统9上的布气系统，盘炉烟气管道17的输入端连接炉前烟气管道8的输出端，盘炉烟气管道17的输出端连接若干喷嘴16；
调节阀4分别与烟气-兰炭换热系统9的进出口以及水夹套换热器10的进出口所设置的若干热电阻通过信号线相连。
具体的，参见图5所示，烟气-兰炭换热系统9通过耐火砖19砌筑而成，耐火砖19内设有若干通风口8。
具体的，在锅炉脱硫塔1与调节阀4之间设有阀门2和风机3。
具体的，在炉前烟气管道8上设有切断阀6，切断阀6与调节阀4之间布置有压力表、温度表和流量表以及氧含量检测仪5，炉前烟气管道8上还设有安全放散阀7，安全放散阀7靠近切断阀6设置，氧含量检测仪5与安全放散阀7通过信号线相连。
具体的，排焦仓11的出料口处设置排焦阀14，排焦阀14联锁控制兰炭出料速度和温度。
具体的，排焦仓11包括第一漏斗、第二漏斗和第三漏斗，其中第一漏斗、第二漏斗平行设置，第一漏斗和第二漏斗的入料口分别连接水夹套换热器10的出口，第一漏斗和第二漏斗的出料口分别连接第三漏斗的入料口；插板阀12设置在第一漏斗和第二漏斗的出料口上，推焦机13在第三漏斗上设置。第一漏斗、第二漏斗和第三漏斗的仓体内壁均呈切斜设置。
本发明涉及低变质煤在内燃直立炉内中低温热解过程中利用锅炉烟气干熄焦系统及使用方法。
综上，本发明提供了一种锅炉烟气干熄焦系统，通过在烟气-兰炭换热系统中所布置的布气系统对兰炭进行降温措施，烟气-兰炭换热系统的侧壁盘绕设置盘炉烟气管道，烟气-兰炭换热系统的侧壁内嵌若干喷嘴；盘炉烟气管道的输入端连接炉前烟气管道的输出端，盘炉烟气管道的输出端连接若干喷嘴，盘炉烟气管道将锅炉烟气通过喷嘴输送至烟气-兰炭换热系统中，使得锅炉烟气与兰炭直接接触换热，保证了对兰炭进行有效降温，通过锅炉烟气降温后的兰炭经过水夹套换热器进行二次降温，经过排焦仓对兰炭进行熄灭操作，实现了对兰炭的有效回收，本发明锅炉烟气与兰炭直接接触换热，提高了固体换热效率，同时吸收了高温兰炭热量，进入炭化段参与炭化反应，提高了能源效率，降低炭化炉能耗并提高兰炭尾气质量。
本发明中一种锅炉烟气干熄焦系统的使用方法，包括如下步骤：炽热兰炭连续通过兰炭入料口进入烟气-兰炭换热系统9后，烟气-兰炭换热系统9内通过若干喷嘴16所输出的烟气对兰炭进行吸热后，兰炭的温度下降至150℃，烟气吸热后进入炭化炉中部炭化段参与炭化反应，有效利用；兰炭依次进入水夹套换热器10和排焦仓11兰炭的温度再次下降至80℃，通过启动插板阀12和推焦机13使得兰炭熄灭冷却，熄灭冷却后的兰炭沿着排焦仓11的兰炭出料口进入刮板机15内。
根据烟气-兰炭换热系统9及水夹套换热器10进出口兰炭温度调节锅炉来烟气量和冷却水循环量，通过调节排焦阀14的转速联锁控制兰炭出料速度和温度，并通过调节阀4与兰炭温度联锁调节，通过氧含量检测仪5监测烟气中氧含量，避免过高防止发生安全事故。最终将兰炭温度降至80℃以下，熄焦水份控制在3-6％。
具体的，若干喷嘴16通过盘炉烟气管道17与炉前烟气管道8连通，炉前烟气管道8与锅炉脱硫塔1连通，炉前烟气管道8上设有调节阀4，调节阀4分别与烟气-兰炭换热系统9的进出口以及水夹套换热器10的进出口所设置的若干热电阻通过信号线相连，通过检测烟气-兰炭换热系统9进出口兰炭的温度以及水夹套换热器10进出口兰炭的温度来调节锅炉来烟气量和冷却水循环量。
具体的，通入烟气-兰炭换热系统9进行熄焦的烟气包括锅炉烟气氮气、二氧化碳和炭化炉自产荒煤气。
本发明回收了高温兰炭热量，又提高了兰炭换热效率，降低了炭化炉能耗；高效利用了锅炉烟气中二氧化碳和水蒸气，实现了减碳目标；将兰炭温度降至80℃以下，熄焦水份控制在3-6％，提高了兰炭品质；同时，换热后烟气进入炭化炉参与反应，兼顾熄焦过程中节能减排及减碳，同时提高了熄焦效果及兰炭品质。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锅炉烟气干熄焦系统，其特征在于，包括锅炉脱硫塔(1)、调节阀(4)、炉前烟气管道(8)和内燃直立炭化炉单元；锅炉脱硫塔(1)的输出端经炉前烟气管道(8)接入至内燃直立炭化炉单元，调节阀(4)在炉前烟气管道(8)上设置；
内燃直立炭化炉单元包括由上至下依次连接的烟气-兰炭换热系统(9)、水夹套换热器(10)、排焦仓(11)和刮板机(15)；烟气-兰炭换热系统(9)上设有兰炭入料口，排焦仓(11)的底端设置兰炭出料口，排焦仓(11)上设有插板阀(12)和推焦机(13)；
烟气-兰炭换热系统(9)的侧壁盘绕设置盘炉烟气管道(17)，烟气-兰炭换热系统(9)的侧壁内嵌若干喷嘴(16)；盘炉烟气管道(17)的输入端连接炉前烟气管道(8)的输出端，盘炉烟气管道(17)的输出端连接若干喷嘴(16)；
调节阀(4)分别与烟气-兰炭换热系统(9)的进出口以及水夹套换热器(10)的进出口所设置的若干热电阻通过信号线相连。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气干熄焦系统，其特征在于，烟气-兰炭换热系统(9)通过耐火砖(19)砌筑而成，耐火砖(19)内设有若干通风口(8)。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气干熄焦系统，其特征在于，在锅炉脱硫塔(1)与调节阀(4)之间设有阀门(2)和风机(3)。
4.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气干熄焦系统，其特征在于，在炉前烟气管道(8)上设有切断阀(6)，切断阀(6)与调节阀(4)之间布置有压力表、温度表和流量表以及氧含量检测仪(5)。
5.根据权利要求4所述的一种锅炉烟气干熄焦系统，其特征在于，炉前烟气管道(8)上还设有安全放散阀(7)，安全放散阀(7)靠近切断阀(6)设置，氧含量检测仪(5)与安全放散阀(7)通过信号线相连。
6.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气干熄焦系统，其特征在于，排焦仓(11)的出料口处设置排焦阀(14)，排焦阀(14)联锁控制兰炭出料速度和温度。
7.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气干熄焦系统，其特征在于，排焦仓(11)包括第一漏斗、第二漏斗和第三漏斗，其中第一漏斗、第二漏斗平行设置，第一漏斗和第二漏斗的入料口分别连接水夹套换热器(10)的出口，第一漏斗和第二漏斗的出料口分别连接第三漏斗的入料口；插板阀(12)设置在第一漏斗和第二漏斗的出料口上，推焦机(13)在第三漏斗上设置。
8.一种锅炉烟气干熄焦系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：炽热兰炭连续通过兰炭入料口进入烟气-兰炭换热系统(9)后，烟气-兰炭换热系统(9)内通过若干喷嘴(16)所输出的烟气对兰炭进行吸热后，兰炭的温度得到下降，兰炭依次进入水夹套换热器(10)和排焦仓(11)兰炭的温度再次得到下降，通过启动插板阀(12)和推焦机(13)使得兰炭熄灭冷却，熄灭冷却后的兰炭沿着排焦仓(11)的兰炭出料口进入刮板机(15)内。
9.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气干熄焦系统的使用方法，其特征在于，若干喷嘴(16)通过盘炉烟气管道(17)与炉前烟气管道(8)连通，炉前烟气管道(8)与锅炉脱硫塔(1)连通，炉前烟气管道(8)上设有调节阀(4)，调节阀(4)分别与烟气-兰炭换热系统(9)的进出口以及水夹套换热器(10)的进出口所设置的若干热电阻通过信号线相连，通过检测烟气-兰炭换热系统(9)进出口兰炭的温度以及水夹套换热器(10)进出口兰炭的温度来调节锅炉来烟气量和冷却水循环量。
10.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气干熄焦系统的使用方法，其特征在于，通入烟气-兰炭换热系统(9)进行熄焦的烟气包括锅炉烟气氮气、二氧化碳和炭化炉自产荒煤气。
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