CN114774138A - 配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出工艺及系统，焦炉单元各炭化室产生的荒煤气在集气管内汇合后，进入荒煤气重整单元转化为氢气和一氧化碳为主的还原性气体，再经增压后送往脱硫单元或高压脱硫单元，脱硫前或脱硫后的一部分还原性气体进一步增压后成为高压还原性气体返回焦炉单元；高压脱硫前的高压还原性气体直接返回焦炉单元；当某一炭化室完成推焦开始装煤时，将高压还原性气体自桥管上部向下沿荒煤气流动方向喷射，在炭化室内形成负压，从而避免荒煤气的外逸。
Description
技术领域
本发明涉及焦化生产技术领域，尤其涉及一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出工艺及系统。
背景技术
焦炭是炼铁的重要原料，在传统炼焦过程中，一座焦炉设有多个炭化室，煤炭在各个炭化室内经高温干馏制成焦炭，同时生成的荒煤气从各个炭化室顶部对应的上升管逸出，在桥管内经过循环氨水喷洒冷却后，不同炭化室产生的荒煤气在集气管内汇合，统一经过吸煤气管道输送，进入煤气净化系统。
炼焦煤经干馏转化成为焦炭并由推焦车将炭化室内的焦炭推出后，炭化室将装入新的炼焦煤继续生产焦炭。在整个装煤的过程中，为避免处于装煤状态下的炭化室出现荒煤气外逸的现象，通常在桥管顶部通过喷射高压氨水的方法使得该炭化室内空间形成负压，使外部大气压力高于炭化室内压力，从而避免荒煤气的外逸。
为应对全球气候环境变化，实现碳达峰、碳中和的目标，氢冶金工艺在未来钢铁生产中的占比将会越来越大。同时，通过高温荒煤气获取氢气是目前获取还原性气体最经济的工艺方案，也是绿色能源电解制氢成本下降前最有效的过渡手段。
高温荒煤气重整制氢工艺是将从炭化室顶部上升管逸出的焦炉荒煤气统一收集后，不经过降温直接进行部分氧化重整的工艺。由于荒煤气不经过降温直接重整，整个工艺流程的能耗更低，温度制度更合理。但同时，由于取消了循环氨水喷淋，无法通过高压氨水减少焦炉装煤过程中烟尘的外逸(因为少量高压氨水喷射进入未经降温的高温荒煤气中会急剧气化产生体积膨胀，无法使炭化室产生负压)。
因此，需要一种适用于配套荒煤气重整的焦炉在装煤过程中的气体导出工艺，在高温荒煤气无法通过循环氨水冷却的情况下，实现高温荒煤气的高效导出，避免焦炉装煤过程中烟尘的外逸。
发明内容
本发明提供了一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出工艺及系统，将一部分荒煤气重整后的还原性气体加压后返回焦炉单元，自桥管处喷入荒煤气中，在炭化室内形成负压，从而避免荒煤气的外逸。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出工艺，包括如下步骤：
1)焦炉单元内，单孔炭化室顶部逸出的荒煤气经上升管进入桥管，再转而向下进入集气管；
2)焦炉单元各炭化室产生的荒煤气在集气管内汇合后进入荒煤气重整单元；
3)在荒煤气重整单元内，荒煤气发生不完全氧化反应，转化为氢气和一氧化碳为主的还原性气体；
4)还原性气体在荒煤气重整单元内经余热回收降温及除尘后送出，经增压后送往脱硫单元或高压脱硫单元，脱硫前或脱硫后的一部分还原性气体进一步增压后成为高压还原性气体返回焦炉单元；高压脱硫前的高压还原性气体直接返回焦炉单元；
5)焦炉单元内，当某一炭化室完成推焦开始装煤时，将高压还原性气体自桥管上部向下沿荒煤气流动方向喷射；当对应炭化室完成装煤作业后，关闭对应炭化室的炉门，同时停止喷射高压还原性气体。
一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出系统，包括焦炉单元、荒煤气重整单元、压缩机、增压装置、脱硫单元、高压还原性气体喷嘴和控制阀；所述焦炉单元的集气管通过荒煤气管道连接荒煤气重整单元，荒煤气重整单元通过还原性气体管道依次连接增压装置及脱硫单元，增压装置下游或脱硫单元下游的还原性气体管道通过还原性气体分支管道依次连接压缩机及设于焦炉单元中桥管上部的高压还原性气体喷嘴，高压还原性气体喷嘴上游的还原性气体分支管道上设控制阀。
一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出系统，包括焦炉单元、荒煤气重整单元、增压装置、高压脱硫单元、高压还原性气体喷嘴和控制阀；所述焦炉单元的集气管通过荒煤气管道连接荒煤气重整单元，荒煤气重整单元通过还原性气体管道依次连接增压装置及高压脱硫单元，增压装置下游的还原性气体管道通过高压还原性气体管道连接设于焦炉单元中桥管上部的高压还原性气体喷嘴，高压还原性气体喷嘴上游的高压还原性气体管道上设控制阀。
所述高压还原性气体喷嘴的中心线与桥管下段荒煤气流动方向的夹角不大于20°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
将一部分荒煤气重整后的还原性气体加压后返回焦炉单元，自桥管处喷入荒煤气中，在炭化室内形成负压，从而避免荒煤气的外逸。
附图说明
图1是本发明实施例1所述配套荒煤气重整的焦炉在装煤过程中的气体导出系统的结构示意图。
图2是本发明实施例2所述配套荒煤气重整的焦炉在装煤过程中的气体导出系统的结构示意图。
图3是本发明实施例3所述配套荒煤气重整的焦炉在装煤过程中的气体导出系统的结构示意图。
图4是图1～图3中的A部放大图。
图中：1.焦炉单元 11.上升管 12.桥管 13.集气管 2.荒煤气重整单元 3.压缩机4.增压装置 5.脱硫单元 5＇.高压脱硫单元 6.高压还原性气体喷嘴 7.控制阀
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：
如图1-图4所示，本发明所述一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出工艺，包括如下步骤：
1)焦炉单元1内，单孔炭化室顶部逸出的荒煤气经上升管11进入桥管12，再转而向下进入集气管13；
2)焦炉单元1各炭化室产生的荒煤气在集气管13内汇合后进入荒煤气重整单元2；
3)在荒煤气重整单元2内，荒煤气发生不完全氧化反应，转化为氢气和一氧化碳为主的还原性气体；
4)还原性气体在荒煤气重整单元2内经余热回收降温及除尘后送出，经增压后送往脱硫单元5(如图1、图2所示)或高压脱硫单元5＇(如图3所示)，脱硫前或脱硫后的一部分还原性气体进一步增压后成为高压还原性气体返回焦炉单元1；高压脱硫前的高压还原性气体直接返回焦炉单元1；
5)焦炉单元1内，当某一炭化室完成推焦开始装煤时，将高压还原性气体自桥管12上部向下沿荒煤气流动方向喷射；当对应炭化室完成装煤作业后，关闭对应炭化室的炉门，同时停止喷射高压还原性气体。
如图1、图2所示，本发明所述一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出系统，包括焦炉单元1、荒煤气重整单元2、压缩机3、增压装置4、脱硫单元5、高压还原性气体喷嘴6和控制阀7；所述焦炉单元1的集气管13通过荒煤气管道连接荒煤气重整单元2，荒煤气重整单元2通过还原性气体管道依次连接增压装置4及脱硫单元5，增压装置4下游或脱硫单元5下游的还原性气体管道通过还原性气体分支管道依次连接压缩机3及设于焦炉单元1中桥管12上部的高压还原性气体喷嘴6，高压还原性气体喷嘴6上游的还原性气体分支管道上设控制阀7。
如图3所示，本发明所述一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出系统，包括焦炉单元1、荒煤气重整单元2、增压装置4、高压脱硫单元5＇、高压还原性气体喷嘴6和控制阀7；所述焦炉单元1的集气管13通过荒煤气管道连接荒煤气重整单元2，荒煤气重整单元2通过还原性气体管道依次连接增压装置4及高压脱硫单元5＇，增压装置4下游的还原性气体管道通过高压还原性气体管道连接设于焦炉单元1中桥管12上部的高压还原性气体喷嘴6，高压还原性气体喷嘴6上游的高压还原性气体管道上设控制阀7。
所述高压还原性气体喷嘴6的中心线与桥管12下段荒煤气流动方向的夹角不大于20°。
所述焦炉单元1具有多个炭化室，根据炉型或炉组不同炭化室的数量在20～160个之间，如图4所示，每个炭化室的顶部均设置一个上升管11，每个上升管11均通过对应的桥管12连接集气管13，沿上升管11向上流动的荒煤气转而向下进入集气管13。本发明所述焦炉单元1中，每一个桥管12的上部都设置了高压还原性气体喷嘴6以及配套的控制阀7。
所述控制阀7在炭化室开始装煤作业的同时开启，在炭化室炉门关闭时同步关闭。
所述高压还原性气体喷嘴6，气体的喷射方向为向下，并且喷嘴的中心线与桥管12中荒煤气流动方向(竖直方向)的夹角不大于20°。
所述压缩机3入口处的还原性气体来自增压装置4下游的还原性气体管道，也可以来自脱硫单元5下游的还原性气体管道。
如果还原性气体脱硫时采用高压脱硫工艺，则取消压缩机3。高压脱硫单元5＇上游经增压装置4增压后的高压还原性气体可以直接引至焦炉单元1。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例1】
如图1所示，本实施例中，一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程中气体导出工艺，包括如下步骤：
1)焦炉单元1内单孔炭化室顶部逸出的荒煤气经过其顶部的上升管11后进入桥管12，然后转而向下进入集气管13；
2)各个炭化室产生的荒煤气在集气管13内汇合后，统一进入荒煤气重整单元2；
3)荒煤气重整单元2内，荒煤气发生不完全氧化反应，转化为氢气和一氧化为主的还原性气体；
4)还原性气体在荒煤气重整单元2内经过余热回收降温以及除尘，然后通过增压装置4增压，大部分送往脱硫单元5，在脱硫单元5内进一步降温后脱硫。少部分通过压缩机3进一步增压后成为高压还原性气体返回焦炉单元1；
5)焦炉单元1内，当某一炭化室完成推焦开始装煤时，控制阀7开启。经过压缩机3增压后的高压还原性气体，自桥管12上部通过高压还原性气体喷嘴6向下喷射；当对应炭化室完成装煤作业后，炭化室的炉门闭合，同时关闭控制阀7。
【实施例2】
如图2所示，本实施例中，一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程中气体导出工艺的步骤与实施例1基本相同，不同之处在于步骤4)，具体是：还原性气体在荒煤气重整单元2内经过余热回收降温以及除尘，然后通过增压装置4增压后全部送往脱硫单元5，在脱硫单元5内进一步降温后脱硫。少部分脱硫后的还原性气体通过压缩机3进一步增压后成为高压还原性气体返回焦炉单元1。
【实施例3】
如图3所示，本实施例中，一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程中气体导出工艺的步骤与实施例1基本相同，不同之处在于步骤4)，具体是：还原性气体在荒煤气重整单元2内经过余热回收降温以及除尘，然后通过增压装置4增压，其中大部分送往高压脱硫单元5＇，在高压脱硫单元5＇内进一步降温后脱硫，少部分高压还原性气体直接返回焦炉单元1。
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 (4)
1.一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)焦炉单元内，单孔炭化室顶部逸出的荒煤气经上升管进入桥管，再转而向下进入集气管；
2)焦炉单元各炭化室产生的荒煤气在集气管内汇合后进入荒煤气重整单元；
3)在荒煤气重整单元内，荒煤气发生不完全氧化反应，转化为氢气和一氧化碳为主的还原性气体；
4)还原性气体在荒煤气重整单元内经余热回收降温及除尘后送出，经增压后送往脱硫单元或高压脱硫单元，脱硫前或脱硫后的一部分还原性气体进一步增压后成为高压还原性气体返回焦炉单元；高压脱硫前的高压还原性气体直接返回焦炉单元；
5)焦炉单元内，当某一炭化室完成推焦开始装煤时，将高压还原性气体自桥管上部向下沿荒煤气流动方向喷射；当对应炭化室完成装煤作业后，关闭对应炭化室的炉门，同时停止喷射高压还原性气体。
2.用于实现如权利要求1所述工艺的一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出系统，其特征在于，包括焦炉单元、荒煤气重整单元、压缩机、增压装置、脱硫单元、高压还原性气体喷嘴和控制阀；所述焦炉单元的集气管通过荒煤气管道连接荒煤气重整单元，荒煤气重整单元通过还原性气体管道依次连接增压装置及脱硫单元，增压装置下游或脱硫单元下游的还原性气体管道通过还原性气体分支管道依次连接压缩机及设于焦炉单元中桥管上部的高压还原性气体喷嘴，高压还原性气体喷嘴上游的还原性气体分支管道上设控制阀。
3.用于实现如权利要求1所述工艺的一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出系统，其特征在于，包括焦炉单元、荒煤气重整单元、增压装置、高压脱硫单元、高压还原性气体喷嘴和控制阀；所述焦炉单元的集气管通过荒煤气管道连接荒煤气重整单元，荒煤气重整单元通过还原性气体管道依次连接增压装置及高压脱硫单元，增压装置下游的还原性气体管道通过高压还原性气体管道连接设于焦炉单元中桥管上部的高压还原性气体喷嘴，高压还原性气体喷嘴上游的高压还原性气体管道上设控制阀。
4.根据权利要求2或3所述的一种配套荒煤气重整的焦炉装煤过程气体导出系统，其特征在于，所述高压还原性气体喷嘴的中心线与桥管下段荒煤气流动方向的夹角不大于20°。
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