CN116925790B - 一种干熄焦装置、干熄焦系统和干熄焦工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及熄焦技术领域，具体公开一种干熄焦装置、干熄焦系统和干熄焦工艺。干熄焦系统包含干熄焦装置，干熄焦装置包括干熄炉、第一水冷器和第二水冷器。第一水冷器和第二水冷器贴合于干熄炉的两端面。干熄炉内有一倾斜或竖直的导焦腔。导焦腔的上下两端分别为进焦口和出焦口。干熄炉有连通导焦腔的进气口和出气口。第一水冷器和第二水冷器均有进水口和出水蒸汽口。导焦腔中有多个有导向作用的导焦件，该多个导焦件排成多行，每行有一个或多个导焦件，相邻行的导焦件错位设置。高温焦炭从进焦口进入后，接着经过导焦腔的导焦件，被迅速分散，高温焦炭能和第一水冷器和第二水冷器热交换，流通的气流也带走一部分热量，高温焦炭被高效冷却。

Description

一种干熄焦装置、干熄焦系统和干熄焦工艺

技术领域

本申请涉及熄焦技术领域，更具体地说，涉及一种干熄焦装置、干熄焦系统和干熄焦工艺。

背景技术

煤在炭化室炼成焦炭后，应及时从炭化室推出，红焦推出时温度约为1000℃。为避免焦炭燃烧并适于运输和贮存，不能直接送往高炉炼铁，必须将红焦温度降低。一种熄焦方法是采用喷水将红焦温度降低到300℃以下，即湿熄焦工艺。湿熄焦产生的蒸汽直接排放到大气中，一是浪费大量热量，二是蒸汽夹带氰化物、硫化物等腐蚀性介质，造成空气污染。

目前采用的另一种熄焦方法是干熄焦。干熄焦是采用不和焦炭反应的气体（如氮气）将红焦冷却的一种方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温氮气由循环风机鼓入干熄炉冷却室红焦层内，吸收红焦热量，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体经干熄焦锅炉进行热交换，冷却后的氮气由循环风机重新鼓入干熄炉，循环使用。但是该干熄焦工艺冷却红焦的效率较低。

发明内容

鉴于目前干熄焦工艺冷却红焦的效率较低的问题，本申请提出了一种改进的干熄焦装置、干熄焦系统和干熄焦工艺，以提高冷却红焦的效率。为此，本申请所述采用方案具体如下。

第一方面，本申请提出一种干熄焦装置，并采用如下技术方案。

一种干熄焦装置，包括干熄炉、第一水冷器和第二水冷器。所述第一水冷器和所述第二水冷器相对的贴合在所述干熄炉的两端面上。

所述干熄炉的内部具有一倾斜或竖直走向的导焦腔；所述导焦腔的上下两端分别为进焦口和出焦口。

所述第一水冷器具有第一进水口和第一出水蒸汽口；所述第二水冷器具有第二进水口和第二出水蒸汽口。

所述干熄炉具有安装在所述导焦腔之中的多个具有导向作用的导焦件，多个所述导焦件排成多行，每行有一个或多个所述导焦件，相邻行的所述导焦件错位设置。

所述干熄炉设置有进气口和出气口，均连通所述导焦腔。

通过采用上述技术方案，该干熄焦装置可以高效的对1000℃左右的高温焦炭（红焦）进行冷却，使其以100~200℃左右的温度排出干熄焦装置。导焦腔可以直立设置（和地面夹角90°），也可以倾斜设置，如和地面的夹角为45°~90°（不含90°）。相应的，干熄炉也可以直立设置，也可以倾斜设置，如和地面的夹角为45°~90°。使用该干熄焦装置时：首先对所述第一水冷器和所述第二水冷器注入水，并在导焦腔的进气口通入气流，气流从出气口流出；接着从进焦口倒入高温焦炭后，高温焦炭经过导焦腔的导焦件而被迅速分散，高温焦炭能较大面积的和所述第一水冷器和所述第二水冷器进行热交换，并且流通的气流和焦炭对流，也带走一部分热量，水冷、对流两种冷却方式同时吸收高温焦炭的热量，能高效的将高温焦炭冷却。

干熄炉可以采用碳化硅材质来制备。碳化硅耐高温，熔点2700℃，能耐1000℃左右的焦炭的长时间炙烤，并且化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，能高效的将热量传导给第一水冷器和第二水冷器。第一水冷器和第二水冷器的材质可以是碳化硅，也可以是金属材料，如铁、304不锈钢、430不锈钢或者一些合金材料等。

作为该干熄焦装置的一种改进，每个所述导焦件均包括相连的两个倾斜板，均立于所述导焦腔之中；所述两个倾斜板的夹角为30°~150°，所述两个倾斜板的夹角开口朝下。

通过采用上述技术方案，焦炭粒子流经过每个导焦件后均被导向两侧，焦炭被充分分散。若两个倾斜板的夹角过大，如170°，则焦炭容易滞留在倾斜板上，夹角过小，如15°，则对焦炭的分散效果不显著。

作为该干熄焦装置的一种改进，所述干熄炉具有从上至下的若干行所述导焦件，并且这若干行所述导焦件在从上至下方向，每行所述导焦件的数量依次增加一个。

通过采用上述技术方案，在这若干行导焦件中，从上一行掉落的各个方向的焦炭粒子流，均能被下一行的导焦件给再次分散，分散充分，降温效率高。

作为该干熄焦装置的一种改进，所述干熄炉包括五行所述导焦件，由上至下分别为：第一行一个所述导焦件，第二行二个所述导焦件，第三行三个所述导焦件，第四行四个所述导焦件，第五行三个所述导焦件；前四行呈三角形排布，第五行收窄于所述第四行之内。

通过采用上述技术方案，焦炭粒子流在前四行依次分散，并在第五行稍微收聚，并进一步汇集至出焦口而输出。

作为该干熄焦装置的一种改进，所述干熄炉具有扁平的主体部；所述主体部包括两平行的端面，以及连接两个所述端面的两个上侧面和两个下侧面；沿从上至下的方向，两个所述上侧面的距离逐渐增大并连接于两个所述下侧面，两个所述下侧面逐渐靠近，使得所述主体部呈现从上至下先扩大再缩小的形状；所述导焦腔适配所述主体部外形的开设在所述主体部之中；所述第一水冷器和所述第二水冷器覆盖于所述主体部的两个端面。

通过采用上述技术方案，设置先扩大再缩小的主体部，从而可以设置多行导焦件，每行数量先增多再减少，先将焦炭分散降温，再汇集流出。主体部呈扁平，和所述第一水冷器和所述第二水冷器的接触面积大，可以充分进行热交换，降温效率高。

作为该干熄焦装置的一种改进，所述干熄炉具有两个所述进气口和两个所述出气口，均连通所述导焦腔。两个所述进气口设置于两个所述下侧面；两个所述出气口设置于两个所述上侧面。所述干熄焦装置还包括进气管、出气管、第一供水器、进水管和出水蒸汽管。所述进气管分叉为两支管连接于两个所述进气口。所述出气管分叉为两支管连接于两个所述出气口。所述进水管的一端连接于所述第一供水器，另一端分叉为两支管分别连接于所述第一进水口和所述第二进水口。所述出水蒸汽管分叉为两支管分别连接于所述第一出水蒸汽口和所述第二出水蒸汽口。所述第一进水口设置于所述第一水冷器的下端，所述第一出水蒸汽口设置于所述第一水冷器的上端。所述第二进水口设置于所述第二水冷器的下端，所述第二出水蒸汽口设置于所述第二水冷器的上端。所述第一供水器的最低水位平齐或高于所述第一出水蒸汽口以及所述第二出水蒸汽口之中的较高者，同时设置所述出水蒸汽管邻近所述第一水冷器和所述第二水冷器的一段高于所述第一供水器的最高水位。

通过采用上述技术方案，从两下侧面进气，再从两上侧面出气，气流能和下落的焦炭充分对流，降温效率高。水从下端进入，水蒸汽从上端流出，使得第一供水器流出的液态水能基本充满第一水冷器和第二水冷器，增大对干熄炉的有效降温面积，从而能对干熄炉进行充分热交换冷却，第一水冷器和第二水冷器的液态水又不会流入出水蒸汽管的后段，保护了第一供水器的水资源。

作为该干熄焦装置的一种改进，所述干熄炉包括支撑板、上盖、两个升降器、两个水平推移器和两条滑轨。所述上盖包括盖板和下环体；所述下环体垂直固定在所述盖板的下表面；所述干熄炉在所述进焦口处开设有的环形凹槽；所述下环体能适配的插入所述环形凹槽之中。两个所述水平推移器和两条所述滑轨固定在所述支撑板上；每个所述水平推移器的输出端各水平的连接一个所述升降器；两个所述升降器分别安装在两条所述滑轨上；两个所述升降器的输出端分别向上连接于所述上盖的两端。

通过采用上述技术方案，上盖可以被驱动而升降、平移，从而移离出焦口或盖住进焦口，进焦口的环形凹槽可以覆盖耐火隔热材料，环形凹槽之中可以充入水或耐高温油脂，增加上盖和进焦口之间的密闭性，减少干熄炉内的气流从进焦口逸出。出焦口由于焦炭常态化流出，气流从出焦口逸出的量也较少，热量散失较少。

第二方面，本申请还提出一种干熄焦系统，并采用如下技术方案。

一种干熄焦系统，所述干熄焦系统包括如上所述的干熄焦装置，还包括气源、循环风机、第二供水器、蒸发器、汽轮机、发电机、净化管路、净化器、干燥器、排风机和排气塔。

所述进气管和所述出气管连通；所述气源从侧向接入所述进气管；所述气源提供冷却气体；所述循环风机安装在所述进气管上；所述蒸发器安装在所述出气管上；所述蒸发器的一端穿出所述出气管连接所述第二供水器，另一端穿出所述出气管连接于所述汽轮机；所述出水蒸汽管也连接于所述汽轮机；所述汽轮机联动连接于所述发电机。所述第二供水器的高度高于所述蒸发器并且低于所述汽轮机。

所述净化管路从侧向接入所述进气管和所述出气管的连通处。所述净化器、所述干燥器、所述排风机和所述排气塔按气流经过的先后顺序安装在所述净化管路上。

所述进气管邻近所述出气管的一端设置进气阀门；所述净化管路邻近所述出气管的一端设置排气阀门。

通过采用上述技术方案，该气源可以是氮气源，提供循环冷却焦炭用的介质，氮气吹过焦炭时吸热，被焦炭加热后的气流可以被第一水冷器、第二水冷器降低一定温度，但仍以较高温度流出干熄炉，流经蒸发器时和蒸发器进行热交换，使得氮气流被冷却，同时蒸发器中的水受热蒸发形成水蒸汽。第一水冷器、第二水冷器和蒸发器生成的水蒸汽均通入汽轮机，驱动汽轮旋转，带动发电机的转子旋转，将焦炭的热能转化为电能。水冷、循环气流两种方式同时进行热交换，热能损失少，转化为电能的转化率高。气流循环一定时间后，积累一定有害气体，可以通过净化管路将这些气体净化后排出，减小污染。

作为上述的干熄焦系统的一种改进，所述净化器中装有净化液，所述净化液含有氢氧化钠、氢氧化钙和氨基磺酸铁。

通过采用上述技术方案，氢氧化钠和氢氧化钙均可以吸收气流中的硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和氰化氢。氢氧化钠还可以催化氨基磺酸铁络合气流中的甲苯，使得气体得到较好的净化后再排出系统，对环境污染小。

第三方面，本申请还提出一种干熄焦工艺，并采用如下技术方案。

一种干熄焦工艺，采用上述的干熄焦系统进行干熄焦。所述干熄焦工艺包括换气阶段、降温阶段和排气阶段；

换气阶段包括：关闭所述进气阀门，开启所述气源、所述循环风机和所述排气阀门，所述气源输出的气体通入所述进气管，再进入所述干熄炉和所述出气管，最后通过所述排气阀门从所述净化管路排出；

降温阶段包括：关闭所述排气阀门和所述气源，开启所述进气阀门和所述循环风机，使气流在所述进气管、所述干熄炉和所述出气管之间循环；打开所述进焦口和所述出焦口；所述进焦口接收焦炭，焦炭再经过所述导焦件，所述导焦件将经过的焦炭分散，同时焦炭被循环气流冷却，焦炭也和相对两端面的所述第一水冷器和所述第二水冷器交换热量而被冷却，冷却后的焦炭从所述出焦口排出；所述第一水冷器和所述第二水冷器被加热后，产生水蒸汽，通过所述出水蒸汽管进入所述汽轮机；所述蒸发器中的水被加热后，产生水蒸汽也进入所述汽轮机；所述汽轮机受两股水蒸汽的驱动而旋转，带动所述发电机工作而发电；

排气阶段包括：关闭所述进焦口和所述出焦口，关闭所述进气阀门，开启所述排气阀门，开启所述气源和所述循环风机，开启所述排风机，循环气流依次经过所述净化器、所述干燥器、所述排风机和所述排气塔而排出。

通过采用上述技术方案，循环气流和两个水冷器同时和干熄炉中的高温焦炭进行热交换，相比于只用循环气流对高温焦炭进行降温的方式，显著提升了降温效率。吸热后的循环气流加热蒸发器，蒸发器产生的水蒸汽和两个水冷器产生的水蒸汽均通入汽轮机，充分利用蒸汽能驱动汽轮机工作，带动发电机发电。循环一定时间后，气流中累积的污染物增多，开启排气作业，循环气流得到净化，并能重新进行循环降温。

综上所述，本申请的干熄焦装置、干熄焦系统和干熄焦工艺具有以下有益效果：

该干熄焦装置，从进焦口倒入高温焦炭后，高温焦炭经过导焦腔的导焦件，被迅速分散，高温焦炭能较大面积的和所述第一水冷器和所述第二水冷器进行热交换，并且通入的气流和焦炭对流，也带走一部分热量，水冷、对流两种冷却方式同时作用，能高效的将高温焦炭冷却。

该干熄焦系统和干熄焦工艺，循环气流和高温焦炭热交换，被焦炭加热后的气流和蒸发器进行热交换，使得循环气体被冷却，同时蒸发器中的水蒸发形成水蒸汽，第一水冷器、第二水冷器和蒸发器生成的水蒸汽均通入汽轮机，驱动汽轮旋转，带动发电机的转子旋转，将焦炭的热能转化为电能，水冷、循环气流两种方式同时进行热交换效率高，相比于只用循环气流对高温焦炭进行降温的方式，显著提升了降温效率。气流循环一定时间后，气流中累积的污染物增多，开启排气作业，循环气流得到净化，并能重新进行循环降温。

附图说明

图1为一种干熄焦装置的侧面结构图。

图2为图1的干熄焦装置的爆炸图。

图3为图1的干熄焦装置之中的干熄炉的剖视图。

图4为图1的干熄焦装置之中的干熄炉的部位分解示意图。

图5为具有进气管、出气管、第一供水器、进水管和出水蒸汽管的干熄焦装置的立体图。

图6为图5的干熄焦装置的侧视图。

图7为图5的干熄焦装置的安装了保护壳后的结构图。

图8为图5的干熄焦装置的加装了能开关进焦口的组件的结构图。

图9为图8的干熄焦装置中A区域的放大图。

图10为图9结构中的组件升起上盖后的仰视角结构图。

图11为图9结构的俯视角结构图。

图12为图8干熄焦装置中B区域的放大图。

图13为图12结构的后视角爆炸图。

图14为一种干熄焦系统的立体结构图。

图15为图14的干熄焦系统的正视图。

图16为图15的干熄焦系统的隐藏部分出气管段后的结构图。

图17为给图15的干熄焦系统安装一些支撑架后的正视角结构图。

图18为图17的干熄焦系统的立体图。

附图标记：干熄炉1、第一水冷器2、第二水冷器3、导焦腔101、进焦口102、出焦口103、第一进水口201、第一出水蒸汽口202、第二进水口301、第二出水蒸汽口302、导焦件104、进气口105、出气口106、主体部107、端面1071、上侧面1072、下侧面1073、进气管4、出气管5、第一供水器6、进水管7、出水蒸汽管8、保护壳9、支撑板10、上盖11、升降器12、水平推移器13、滑轨14、盖板111、下环体112、环形凹槽1021、圆柱辊15、旋转器16、轴承17、圆柱孔151、气源18、循环风机19、第二供水器20、蒸发器21、汽轮机22、发电机23、净化管路24、净化器25、干燥器26、排风机27、排气塔28、供气阀门29、进气管和出气管的连通处45、进气阀门30、排气阀门31、第一过滤器32、第二过滤器33、集粉槽34、锥形腔51。

具体实施方式

以下结合附图对干熄焦装置、干熄焦系统和干熄焦工艺的一些实施方式进行具体说明。

如图1，一种干熄焦装置，包括干熄炉1、第一水冷器2和第二水冷器3。请参考图2，第一水冷器2和第二水冷器3相对的贴合在干熄炉1的两端面上。

干熄炉1可以采用如碳化硅等耐1000℃以上高温并且热传导性好的材料制备而成。碳化硅耐高温，熔点2700℃，能耐1000℃左右的焦炭的长时间炙烤，并且化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，能高效的将热量传导给第一水冷器2和第二水冷器3。第一水冷器2和第二水冷器3的材质可以是碳化硅，也可以是金属材料，如铁、304不锈钢、430不锈钢或者一些合金材料等。

干熄炉1可以直立设置，也可以倾斜设置，如倾斜60°，并使用支撑装置进行支撑固定。

如图3，干熄炉1的内部具有一倾斜或竖直的导焦腔101，如倾斜60°的导焦腔101，导焦腔101的上下两端分别为进焦口102和出焦口103，即进出焦炭的开口。

第一水冷器2具有第一进水口201和第一出水蒸汽口202。第二水冷器3具有第二进水口301和第二出水蒸汽口302。

干熄炉1具有安装在导焦腔101之中的多个具有导向作用的导焦件104，多个导焦件104排成多行，每行有一个或多个导焦件104，相邻行的导焦件104错位设置。可选的，干熄炉1倾斜设置，第一水冷器2相对第二水冷器3靠下，所有导焦件104可以安装在邻近第一水冷器2的干熄炉1内壁面上。若干熄炉1直立设置，第一水冷器2和第二水冷器3也直立设置，则所有导焦件104可以安装在邻近第一水冷器2或者邻近第二水冷器3的干熄炉1内壁面上。

可选的，在上面几行导焦件104中，从上至下导焦件104数量依次增加一个。在这多行导焦件104中，从上一行掉落的各个方向的焦炭粒子流，均能被下一行的导焦件104给再次分散，分散充分，降温效率高。例如，干熄炉1包括五行导焦件104，由上至下分别为：第一行一个导焦件104，第二行二个导焦件104，第三行三个导焦件104，第四行四个导焦件104，第五行三个导焦件104；前四行呈三角形排布，第五行收窄于第四行之内。焦炭粒子流在前四行依次分散，并在第五行稍微收聚，并进一步汇集至出焦口103而输出。

焦炭在通过多行导焦件104被分散过程，和第一水冷器2以及第二水冷器3交换热量，从而焦炭被冷却。

为了进一步提高对焦炭降温的效率，焦炭在通过多行导焦件104被分散过程，还在干熄炉1中通入气流来对焦炭降温。为此，干熄炉1设置有进气口105和出气口106，均连通导焦腔101。可以从进气口105通入氮气等不和焦炭反应的气体，流经导焦腔101和其中的焦炭接触，给焦炭降温，该气体再从出气口106流出。

基于以上干熄炉1的构造，该干熄焦装置可以高效的对从炭化室转移至该干熄炉1的1000℃左右的赤热焦炭（红焦）进行冷却，使焦炭以100~200℃左右的温度排出。具体可以采用以下方式，首先通水通气，包括向第一水冷器2和第二水冷器3注入可自动续加的水，并在导焦腔101的进气口105通入不和焦炭反应的气流，如氮气流，氮气流经过导焦腔101后从出气口106流出；从进焦口102倒入赤热焦炭后，焦炭经过导焦腔101的导焦件104，被迅速而广泛的分散，广泛分散的焦炭和氮气流对冲，氮气流充分吸热，同时，氮气流能较大接触面积的和第一水冷器2和第二水冷器3进行热交换，焦炭也和第一水冷器2接触而被降温，水冷、对气流两种冷却方式同时作用，能较高效的将高温焦炭冷却。

在一个优选实施例中，每个导焦件104均包括两个倾斜板，两个倾斜板大小可以相同，均立于导焦腔101之中，每个倾斜板可以是垂直于导焦腔101，也可以是斜向下和导焦腔101呈60°~90°的夹角。两个倾斜板相连并呈30°~150°的夹角，夹角的开口朝下，例如呈90°夹角，使得导焦件104呈L形，其中一个倾斜板具有朝一个方向导向的倾斜面，另一个倾斜板具有朝另一个方向导向的倾斜面。焦炭粒子流经过每个导焦件104后均被导向两侧，被充分分散。若第一倾斜板和第二倾斜板的夹角大于150°，焦炭容易滞留在倾斜板上，若夹角小于30°则分散效果不显著。

请参考图4，为了增强对焦炭的降温效果，可以增大干熄炉1和第一水冷器2和第二水冷器3的接触面积。可选的，干熄炉1具有扁平的主体部107。主体部107包括两平行的端面1071，以及连接两个端面1071的两个上侧面1072和两个下侧面1073。从上至下，两个上侧面1072的距离逐渐增大然后连接于两个下侧面1073，两个下侧面1073逐渐靠近，使得主体部107从上至下呈现先扩大再缩小的形状，近似呈棱形柱形。导焦腔101适配主体部107外形的开设在主体部107之中，即导焦腔101的形状和主体部107外形相近。导焦腔101近似扁平的菱形柱形或扁平的橄榄形，能适配的安装多行数量先增多再减少的导焦件104。第一水冷器2和第二水冷器3覆盖于主体部107的两个端面1071。两上侧面1072和两下侧面1073均可以为斜平面，也可以是斜弧面。两上侧面1072和两下侧面1073相当于菱形柱的四侧面或橄榄形的四个侧边。扁平的主体部107和第一水冷器2和第二水冷器3的接触面积大，可以充分进行热交换，对焦炭的降温效率高。

请参考图3和图4，为了进一步提升通入气流和焦炭流的对流效果，设置该干熄炉1具有两个进气口105和两个出气口106，均连通导焦腔101。两个进气口105设置于两个下侧面1073，两个出气口106设置于两个上侧面1072。从两下侧面1073进气，再从两上侧面1072出气，气流能和下落的焦炭充分对流，充分吸收焦炭热量。

请参考图5和图6，干熄焦装置还可以包括进气管4、出气管5、第一供水器6、进水管7和出水蒸汽管8。第一供水器6用支撑装置进行支撑固定。进气管4分叉为两支管连接于两个进气口105。出气管5分叉为两支管连接于两个出气口106。进水管7的一端连接于第一供水器6，另一端分叉为两支管分别连接于第一进水口201和第二进水口301。出水蒸汽管8分叉为两支管分别连接于第一出水蒸汽口202和第二出水蒸汽口302。

在一个优选实施例中，第一进水口201设置于第一水冷器2的下端，第一出水蒸汽口202设置于第一水冷器2的上端，第二进水口301设置于第二水冷器3的下端，第二出水蒸汽口302设置于第二水冷器3的上端。水从下端进入，水蒸汽从上端喷出，有利于水充满第一水冷器2和第二水冷器3，以提供较大的水冷面积。

请参考图6，在一些可选实施例中，第一供水器6的最低水位高于第一出水蒸汽口202以及第二出水蒸汽口302，第一供水器6的最低水位也可以和第一出水蒸汽口202以及第二出水蒸汽口302之间的较高者平齐，同时设置出水蒸汽管8邻近第一水冷器2和第二水冷器3的一段高于第一供水器6的最高水位，使得第一供水器6流出的液态水不会流入出水蒸汽管8的后段而进入后段的设备中，并且液态水还能基本充满第一水冷器2和第二水冷器3，增大对干熄炉1的有效降温面积，提升冷却效率。

如图7，上述的干熄焦装置还可以包括保护壳9，该保护壳9包裹第一水冷器2、主体部107的两上侧面1072和两下侧面1073以及第二水冷器3。该保护壳9既有保护抗撞击作用，又有保温作用，提升热能利用率。保护壳9内还可以有海绵层，进一步提升保温效果。进气管4、出气管5、进水管7和出水蒸汽管8均穿过该保护壳9。

请参考图8和图9，可选的，在进焦口102处，干熄炉1还设置有能打开或关闭进焦口102的组件，该组件包括支撑板10、上盖11、两个升降器12、两个水平推移器13和两条滑轨14。升降器12和水平推移器13均可以是液压机。

如图10，上盖11包括盖板111和下环体112。下环体112垂直固定在盖板111的下表面。

如图11，干熄炉1在进焦口102处开设有能进行水封或油封的环形凹槽1021。环形凹槽1021内外覆盖耐火隔热材料。下环体112能适配的插入环形凹槽1021之中。两个水平推移器13和两条滑轨14均固定在支撑板10上。每个水平推移器13的输出端各水平的连接一个升降器12。两个升降器12分别安装在两条滑轨14上。两个升降器12的输出端分别向上连接于上盖11的两端。

在上述进焦口102处的结构设置中，上盖11可以被两个升降器12驱动而升降，两个升降器12又可以被两个水平推移器13驱动而水平移动，从而上盖11可以被升降和水平移动，使得上盖11可以受驱动而移离出焦口103或盖住进焦口102。进焦口102的环形凹槽1021还能充入水或耐高温油脂，例如深圳市赛克润滑材料有限公司生产的AMKE金牛油，进行水封或油封可以增加上盖11和上焦口之间的密闭性，降低干熄炉1内的气体从进焦口102逸出的概率。出焦口103由于有焦炭常态化流出，气流从出焦口103逸出的量也较少，热量散失较少。

如图12为了能开关出焦口103，设置该干熄炉1还包括圆柱辊15和旋转器16。旋转器16可以是电机，电机可以用支架进行支撑固定。旋转器16的输出端固定连接圆柱辊15的一端，圆柱辊15的另一端连接轴承17，圆柱辊15的侧面紧密抵接在出焦口103上。

如图13，和圆柱辊15侧面形状相匹配的，出焦口103呈向上内凹的圆弧面形。圆柱辊15上开设垂直于圆柱辊15的圆柱孔151。旋转器16驱动圆柱辊15旋转，能使得圆柱孔151对准出焦口103实现开启出焦口103，也能使得圆柱孔151不对准该出焦口103，达到关闭出焦口103的目的。出焦口103的开启大小可以根据需要调整，使出来的焦炭温度达到适宜的温度，如100~200℃。

如图14和15，基于以上的干熄焦装置，本实施方式还提出一种干熄焦系统。该干熄焦系统包括如上所述的干熄焦装置，还包括气源18、循环风机19、第二供水器20、汽轮机22、发电机23、净化管路24、净化器25、干燥器26、排风机27和排气塔28。如图16，该干熄焦系统还包括安装在出气管5之中的蒸发器21。

在该干熄焦系统中，进气管4和出气管5连通，形成循环气流通道。气源18从侧向接入进气管4，循环风机19安装在进气管4上。气源18所在支路上设置有供气阀门29。在循环气流前进方向上，循环风机19可以安装在气源18的前端，也可以安装在气源18的后端，优选安装在气源18的前端，吸力强，可以抽取气源18输出的气体向前端流动，若安装在后端有将气源18输出的气体压回气源18的出气阻力。供气阀门29可以是电磁阀，也可以是手动阀、气动阀等。

在该干熄焦系统中，蒸发器21安装在出气管5上，蒸发器21的下端穿出出气管5连接第二供水器20，蒸发器21的上端穿出出气管5连接于汽轮机22，出水蒸汽管8也连接于汽轮机22，汽轮机22联动连接于发电机23。第二供水器20高于蒸发器21，以使蒸发器21能充满液态水。第二供水器20低于汽轮机22，以使第二供水器20的液态水不会流入汽轮机22。第一供水器6也优选低于汽轮机22。

在该干熄焦系统中，净化管路24从侧向接入进气管和出气管的连通处45，相当于循环气流通道的一条支路。净化器25、干燥器26、排风机27和排气塔28依次安装在净化管路24上，净化器25最为邻近进气管和出气管的连通处45。

进气管4邻近出气管5的一端设置进气阀门30，该进气阀门30相比净化器25更为邻近进气管和出气管的连通处45。净化管路24邻近出气管5的一端设置排气阀门31，该排气阀门31比气源18和循环风机19都更为接近进气管和出气管的连通处45。进气阀门30和排气阀门31均可以是电磁阀，也可以是手动阀、气动阀等。

上述的气源18内的气体为不和焦炭反应的气体，例如是氮气源18，提供循环冷却焦炭用的介质，被焦炭加热后的高温氮气流首先可以和第一水冷器2、第二水冷器3进行热交换而降低一定的温度，但仍能保持较高的温度，该氮气流经过蒸发器21时，和蒸发器21进行热交换，氮气流被冷却，同时蒸发器21中的水蒸发形成水蒸汽，第一水冷器2、第二水冷器3和蒸发器21生成的水蒸汽均通入汽轮机22，驱动汽轮旋转，从而带动发电机23的转子旋转，实现焦炭的热能转化为电能。水冷、气流循环两种方式同时进行热交换，热量损失少，热能转化为电能的转化率高。气流循环一定时间后，积累了较多的有害气体，同时该气体对焦炭的冷却效率有所降低，可以通过净化管路24将气体净化后排出，减小污染，保持循环气流较高的冷却效率。

在一个优选的实施例中，净化器25中装有净化液，净化液含有氢氧化钠、氢氧化钙和氨基磺酸铁。氢氧化钠和氢氧化钙均可以吸收气流中的硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和氰化氢。氢氧化钠还可以催化氨基磺酸铁络合气流中的甲苯，使得气体得到较好的净化后再排出系统，对环境污染小。甲苯中的甲基有供电效应，氢氧化钠具有吸引甲基氢的效应，氨基磺酸铁中的氨基和铁有吸引苯环电子云的效应，使得氨基磺酸铁可以络合甲苯。

在该净化液中，氢氧化钠的浓度可以是1~100g/L，氢氧化钙的浓度可以是0.1~1.5g/L，氨基磺酸铁的浓度可以是1~100g/L。

对净化液进行试验时，若净化液只含有氢氧化钠和氢氧化钙，而不含有氨基磺酸铁，则净化液只能吸收硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和氰化氢，而对甲苯的吸收较少。例如，收集干熄炉1中气体10L，采用气相色谱测定该干熄炉1气体含有的甲苯浓度为2.4mg/m³，室温下，取2L该气体经过含有10g/L氢氧化钠和1g/L氢氧化钙而不含有氨基磺酸铁的1L净化液后，收集该气体，使用气相色谱测得该经过该1L净化液后的气体中含有的甲苯的浓度为2.2mg/m³，该净化液对甲苯的吸收率只有8%。可见，含有氢氧化钠和氢氧化钙而不含有氨基磺酸铁的净化液对甲苯的吸收率低，不能达到甲苯低排放要求。

使用含有10g/L氢氧化钠、1g/L氢氧化钙和10g/L氨基磺酸铁的1L净化液进行试验，重新取2L收集的干熄炉1中气体通入该1L净化液，使用气相色谱测得该经过净化液后的气体中含有的甲苯的浓度为0.3mg/m³，该净化液对甲苯的吸收率达到87.5%。可见，含有氢氧化钠、氢氧化钙和氨基磺酸铁的净化液对甲苯的吸收率高，达到甲苯低排放要求。

如图16，可选的，该干熄焦系统还可以包括可以拦截大颗粒煤粉（直径0.1~1mm）的第一过滤器32、过滤小颗粒煤粉（直径0.1mm以下）的第二过滤器33和集粉槽34。第一过滤器32可以安装在干熄炉1至蒸发器21之间的出气管5上。第二过滤器33可以安装在蒸发器21至进气管和出气管的连通处45之间的出气管5上。在第一过滤器32处，出气管5可以设置向下凸出的锥形腔51，锥形腔51底部设置可以开关的开口，集粉槽34安装在该开口下方。系统中的气流循环一定时间后，该锥形腔51积累一定煤粉，打开该开口，煤粉落入集粉槽34，收集的煤粉可以用于制备碳黏土等。

请参阅图17和图18，其分别为给上述的干熄焦系统安装一些支撑架后的正视图和立体图。

一种干熄焦工艺为，采用上述的干熄焦系统进行干熄焦。该干熄焦工艺包括换气阶段、降温阶段和排气阶段。

换气阶段包括：关闭进气阀门30，开启气源18、循环风机19和排气阀门31，气源18输出的气体通入进气管4，再进入干熄炉1和出气管5，最后通过排气阀门31从净化管路24排出。

降温阶段包括：关闭排气阀门31和气源18，开启进气阀门30和循环风机19，使气流在进气管4、干熄炉1和出气管5之间循环；打开进焦口102和出焦口103；出焦口103的开启大小可以根据需要而定，以使焦炭以适宜的温度流出，如100~200℃；其中，进焦口102接收焦炭；焦炭再经过导焦件104，导焦件104将经过的焦炭分散，同时焦炭被循环气流冷却，焦炭也和相对两端面的第一水冷器2和第二水冷器3交换热量而被冷却，冷却后的焦炭从出焦口103排出；第一水冷器2和第二水冷器3被加热后，产生水蒸汽，通过出水蒸汽管8进入汽轮机22；蒸发器21中的水被加热后，产生水蒸汽也进入汽轮机22；汽轮机22受两股水蒸汽的驱动而旋转，带动发电机23工作而发电。

排气阶段包括：关闭进焦口102和出焦口103；关闭进气阀门30；开启排气阀门31，开启气源18和循环风机19；开启排风机27，循环气流依次经过净化器25、干燥器26、排风机27和排气塔28而排出。

以上的干熄焦工艺中，先将气源18气体交换循环管路中的空气，可以有效熄灭燃烧的高温焦炭，阻止焦炭持续燃烧浪费能源。循环气流和水冷器同时和干熄炉1中的高温焦炭进行热交换，相比于只用循环气流对高温焦炭进行降温的方式，显著提升了降温效率。吸热后的循环气流加热蒸发器21，蒸发器21产生的水蒸汽和两个水冷器产生的水蒸汽均通入汽轮机22，驱动汽轮机22工作，旋转的汽轮机22带动发电机23发电。循环一定时间后，气流中累积的污染物增多，开启排气阶段作业，循环气流得到净化，然后再重新进入降温阶段。

以上仅是本申请的一些实施例，本申请的保护范围并不局限于上述实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创意设计前提下的若干改进和润饰，也应落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种干熄焦装置，其特征在于，包括干熄炉（1）、第一水冷器（2）和第二水冷器（3）；所述第一水冷器（2）和所述第二水冷器（3）相对的贴合在所述干熄炉（1）的两端面上；

所述干熄炉（1）的内部具有一倾斜或竖直走向的导焦腔（101）；所述导焦腔（101）的上下两端分别为进焦口（102）和出焦口（103）；

所述第一水冷器（2）具有第一进水口（201）和第一出水蒸汽口（202）；所述第二水冷器（3）具有第二进水口（301）和第二出水蒸汽口（302）；

所述干熄炉（1）具有安装在所述导焦腔（101）之中的多个具有导向作用的导焦件（104），多个所述导焦件（104）排成多行，每行有一个或多个所述导焦件（104），相邻行的所述导焦件（104）错位设置；

所述干熄炉（1）设置有进气口（105）和出气口（106），均连通所述导焦腔（101）。

2.根据权利要求1所述的干熄焦装置，其特征在于，每个所述导焦件（104）均包括相连的两个倾斜板，均立于所述导焦腔（101）之中；所述两个倾斜板的夹角为30°~150°，所述两个倾斜板的夹角开口朝下。

3.根据权利要求1或2所述的干熄焦装置，其特征在于，所述干熄炉（1）具有从上至下的若干行所述导焦件（104），并且这若干行所述导焦件（104）在从上至下方向，每行所述导焦件（104）的数量依次增加一个。

4.根据权利要求3所述的干熄焦装置，其特征在于，所述干熄炉（1）包括五行所述导焦件（104），由上至下分别为：第一行一个所述导焦件（104），第二行二个所述导焦件（104），第三行三个所述导焦件（104），第四行四个所述导焦件（104），第五行三个所述导焦件（104）；前四行呈三角形排布，第五行收窄于所述第四行之内。

5.根据权利要求1所述的干熄焦装置，其特征在于，所述干熄炉（1）具有扁平的主体部（107）；所述主体部（107）包括两平行的端面（1071），以及连接两个所述端面（1071）的两个上侧面（1072）和两个下侧面（1073）；沿从上至下的方向，两个所述上侧面（1072）的距离逐渐增大并连接于两个所述下侧面（1073），两个所述下侧面（1073）逐渐靠近，使得所述主体部（107）呈现从上至下先扩大再缩小的形状；所述导焦腔（101）适配所述主体部（107）外形的开设在所述主体部（107）之中；所述第一水冷器（2）和所述第二水冷器（3）覆盖于所述主体部（107）的两个端面（1071）。

6.根据权利要求5所述的干熄焦装置，其特征在于，所述干熄炉（1）具有两个所述进气口（105）和两个所述出气口（106），均连通所述导焦腔（101）；

两个所述进气口（105）设置于两个所述下侧面（1073）；两个所述出气口（106）设置于两个所述上侧面（1072）；

所述干熄焦装置还包括进气管（4）、出气管（5）、第一供水器（6）、进水管（7）和出水蒸汽管（8）；

所述进气管（4）分叉为两支管连接于两个所述进气口（105）；

所述出气管（5）分叉为两支管连接于两个所述出气口（106）；

所述进水管（7）的一端连接于所述第一供水器（6），另一端分叉为两支管分别连接于所述第一进水口（201）和所述第二进水口（301）；

所述出水蒸汽管（8）分叉为两支管分别连接于所述第一出水蒸汽口（202）和所述第二出水蒸汽口（302）；

所述第一进水口（201）设置于所述第一水冷器（2）的下端，所述第一出水蒸汽口（202）设置于所述第一水冷器（2）的上端；

所述第二进水口（301）设置于所述第二水冷器（3）的下端，所述第二出水蒸汽口（302）设置于所述第二水冷器（3）的上端；

所述第一供水器（6）的最低水位平齐或高于所述第一出水蒸汽口（202）以及所述第二出水蒸汽口（302）之中的较高者，同时设置所述出水蒸汽管（8）邻近所述第一水冷器（2）和所述第二水冷器（3）的一段高于所述第一供水器（6）的最高水位。

7.根据权利要求1所述的干熄焦装置，其特征在于，所述干熄炉（1）包括支撑板（10）、上盖（11）、两个升降器（12）、两个水平推移器（13）和两条滑轨（14）；

所述上盖（11）包括盖板（111）和下环体（112）；所述下环体（112）垂直固定在所述盖板（111）的下表面；所述干熄炉（1）在所述进焦口（102）处开设有的环形凹槽（1021）；所述下环体（112）能适配的插入所述环形凹槽（1021）之中；

两个所述水平推移器（13）和两条所述滑轨（14）固定在所述支撑板（10）上；每个所述水平推移器（13）的输出端各水平的连接一个所述升降器（12）；两个所述升降器（12）分别安装在两条所述滑轨（14）上；两个所述升降器（12）的输出端分别向上连接于所述上盖（11）的两端。

8.一种干熄焦系统，其特征在于，所述干熄焦系统包括如权利要求6所述的干熄焦装置，还包括气源（18）、循环风机（19）、第二供水器（20）、蒸发器（21）、汽轮机（22）、发电机（23）、净化管路（24）、净化器（25）、干燥器（26）、排风机（27）和排气塔（28）；

所述进气管（4）和所述出气管（5）连通；所述气源（18）从侧向接入所述进气管（4）；所述气源（18）提供冷却气体；所述循环风机（19）安装在所述进气管（4）上；所述蒸发器（21）安装在所述出气管（5）上；所述蒸发器（21）的一端穿出所述出气管（5）连接所述第二供水器（20），另一端穿出所述出气管（5）连接于所述汽轮机（22）；所述出水蒸汽管（8）也连接于所述汽轮机（22）；所述汽轮机（22）联动连接于所述发电机（23）；所述第二供水器（20）的高度高于所述蒸发器（21）并且低于所述汽轮机（22）；

所述净化管路（24）从侧向接入所述进气管（4）和所述出气管（5）的连通处；所述净化器（25）、所述干燥器（26）、所述排风机（27）和所述排气塔（28）按气流经过的先后顺序安装在所述净化管路（24）上；

所述进气管（4）邻近所述出气管（5）的一端设置进气阀门（30）；所述净化管路（24）邻近所述出气管（5）的一端设置排气阀门（31）。

9.根据权利要求8所述的干熄焦系统，其特征在于，所述净化器（25）中装有净化液，所述净化液含有氢氧化钠、氢氧化钙和氨基磺酸铁。

10.一种干熄焦工艺，其特征在于，采用权利要求8或9所述的干熄焦系统进行干熄焦；所述干熄焦工艺包括换气阶段、降温阶段和排气阶段；

换气阶段包括：关闭所述进气阀门（30），开启所述气源（18）、所述循环风机（19）和所述排气阀门（31），所述气源（18）输出的气体通入所述进气管（4），再进入所述干熄炉（1）和所述出气管（5），最后通过所述排气阀门（31）从所述净化管路（24）排出；

降温阶段包括：关闭所述排气阀门（31）和所述气源（18），开启所述进气阀门（30）和所述循环风机（19），使气流在所述进气管（4）、所述干熄炉（1）和所述出气管（5）之间循环；打开所述进焦口（102）和所述出焦口（103）；所述进焦口（102）接收焦炭，焦炭再经过所述导焦件（104），所述导焦件（104）将经过的焦炭分散，同时焦炭被循环气流冷却，焦炭也和相对两端面的所述第一水冷器（2）和所述第二水冷器（3）交换热量而被冷却，冷却后的焦炭从所述出焦口（103）排出；所述第一水冷器（2）和所述第二水冷器（3）被加热后，产生水蒸汽，通过所述出水蒸汽管（8）进入所述汽轮机（22）；所述蒸发器（21）中的水被加热后，产生水蒸汽也进入所述汽轮机（22）；所述汽轮机（22）受两股水蒸汽的驱动而旋转，带动所述发电机（23）工作而发电；

排气阶段包括：关闭所述进焦口（102）和所述出焦口（103），关闭所述进气阀门（30），开启所述排气阀门（31），开启所述气源（18）和所述循环风机（19），开启所述排风机（27），循环气流依次经过所述净化器（25）、所述干燥器（26）、所述排风机（27）和所述排气塔（28）而排出。