CN1257959C - 一种清洁型炼焦发电联产的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种清洁型炼焦发电联产的方法及设备，其设备包括由单个焦炉互相串联为列的互联式炉顶装煤焦炉，炉顶上的轨道、电动装煤车，炉底火道小烟道和相通的总烟道，总烟道相联的余热蒸汽锅炉，串联的脱硫塔、除尘器、引风机、烟囱，由余热蒸汽锅炉高压蒸汽管路相联的汽轮机发电机组等，特点是在每列焦炉的端部炉顶上设有加煤塔，大倾角皮带输送煤装置，熄焦供水管路，及炉前皮带输送焦炭装置与皮带输送车。其工艺包括：冷装煤、分层捣固、炼焦、余热蒸汽锅炉产生高压蒸汽与发电、脱硫除尘、熄焦和冷出焦等。焦电联产，工艺流程短，具有节约能源，环保达标，设备投资较小等优点。

Description

一种清洁型炼焦发电联产的方法及设备

技术领域

本发明属于煤加工转化炼焦和发电联产技术及装备，特别是涉及到采用不回收煤化工产品技术，采用互联式炼焦炉炼焦、余热发电、废气脱硫、除尘处理、及废水利用无污染零排放等综合生产方法及其设备。

背景技术

目前，随着全球化环境保护意识的增强，各国政府都在对工业产生的环境污染加大治理，积极和大力扶植推动清洁型生产工业。对于煤化工产品的生产提出了无污染清洁生产的高标要求，特别是对于焦化生产制定了严格的烟气排放和废水排放标准。为此，这一传统产业的改造和技术创新势在必行。涌现出各种不同焦化生产方法及其设备，如中国专利94106130.2，公开的一种连续焦化的方法及其设备，主要用于煤加工转化技术中生产冶金焦和民用煤气的连续性生产装置。该装置是中间为炭化室，两侧为燃烧室，炭化室的外侧为煤气收集室、并在炭化室内设有煤料预热干燥、干馏、高温、水蒸汽化反应和冷却段等，其方法炉料经捣固后由提升机送入炉顶装煤斗，并在煤料的重力和压煤机的作用下，等等。又如中国专利88105131.4公开的无回收、无污染机械小焦炉，主要由装煤车、炉顶装煤孔、炭化室、炉顶燃烧室、下降火道、底火道等等所构成。以及中国专利00243170公开的一种无回收、互联式焦炉，由多个孔炉并排组成，每个炉孔在炉底的上面设烟道式下燃室、下燃室上方设炭化室和上燃室，上下燃室通过小烟道连通、下燃烧室通过导烟道与集气总烟道连通，炉门与炉顶分别设有进气孔、并用调节门、在上燃烧室相邻两孔炉的隔墙上设有互联孔。以上代表了大型立式机械焦炉、小型无回收机械化焦炉和带有捣固装料装置、出焦装置的无回收、互联式焦炉，其不同的炉型有着不同炼焦方法。但是，以上所述的炼焦方法和装置，对于装煤出焦来说其互联式需要大型的机械捣固装置、装煤和出焦装置，设备总体重量大、投资较高。对于无回收小型炉来说，虽然，设备简单、投资较少，但不适应规模化和集约化生产。而以上的装置在余热综合利用和废气废水等都无相应处理工艺方案。

发明内容

本发明的目的针对以上炼焦生产方法及设备所存在的不足，提供一种利用互联式、顶装煤(冷装)、炉内熄焦(冷出)、烟气回收余热发电、废气脱硫除尘处理、以及废水利用而达无污染零排放的清洁型炼焦发电联产的方法及设备。

一种清洁型炼焦发电联产设备及方法，其设备包括互联式焦炉、每单个焦炉的炉顶设有加煤孔、炉顶轨道、及装煤电动机车、炉底设有火道及小烟道、并连通的总烟道、以及与总烟道相联的余热蒸汽锅炉、其后串联的脱硫塔、除尘器、引风机及排烟烟囱，还包括由余热蒸汽锅炉的高压蒸汽管路相连的汽轮机发电机组；其特征是：在每列焦炉的端部炉顶上设有加煤塔，在加煤塔侧设有大倾角皮带输送煤装置，以及设有熄焦供水管路；在每列焦炉前设有运送焦炭至分选场的皮带输送装置与皮带输送车。

其方法为：包括由汽车运煤至原料坑，用加煤塔、大倾角输送装置和电动车装煤从炉顶加煤孔向炉中冷装煤，并在炉内分层捣固，互联点火负压炼焦，成焦后炉内喷水熄焦，冷态出焦并由皮带输送车与皮带输送焦炭装置运送焦炭至分选场；高温烟气经炉内顶部空间侧火道、底火道、小烟道、大烟道至余热蒸汽锅炉产生高温蒸汽供汽轮机发电机组发电并上网或者自用，其烟气由蒸汽锅炉出来后，再经脱硫塔，除尘器净化处理，达环保要求由引风机抽入烟囱排向大气。

本发明采用上述设备及工艺后，可实现炼焦发电联产，它与背景技术中所述的互联式焦炉、机械化小焦炉相比较，其特点如下：

1、焦炉：具有互联焦炉的全部特点，又有小焦炉成本低、投资少的特点，其炉顶设置的加煤孔，使捣固装煤设备大为减少，又可实现机械化操作。

2、装煤：装煤采用了大倾角输送带设备，炉顶加煤塔和电动装煤车，机械化成度较高而设备结构简单，采用含水份7～10％洗精湿煤填装，炉内分层夯实捣固，冷态装煤及整个装煤工艺过程中无粉尘污染，经捣固炼焦，焦炭产品的强度、块度、灰份等指标可达特级铸造用焦炭质量标准。

3、熄、出焦：采用发电生产废水补充熄焦用水，炉内熄焦、冷出焦，用移动式皮带输送车(机)和皮带输送焦炭装置将焦炭输送到分选焦场，利用机械筛分。其熄焦水闭路循环，焦电联产无废水零排放，实现了对水资源的保护和充分利用，达到环保要求。

4、焦电联产：综合利用炼焦余热发电，发电成本低，即可自用又可上网，吨焦能耗低于200kg/吨标煤，节约了能源。

5、烟气排放：采用脱硫塔、除尘器、引风机、烟囱等设施，使烟气排放达到环保排放标准，有效地保护了大气，从而实现了清洁生产。

6、焦电联产工艺流程短，设备投资少、建设周期短，投资回收期短等。

附图说明

图1是清洁型炼焦发电联产焦炉及装煤装置结构示意图；

图2是清洁型炼焦发电联产设备及平面布置图；

图3是清洁型炼焦发电联产工艺路线图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式

图1所示，焦炉和装煤装置。焦炉为互联式，由多个单炉并排组成一列，每个单炉包括炉墙101、钢制炉门、炉顶102、炉底103、燃烧室104和炭化室105、炉顶部的加煤孔106、其炉底上设底火道107、炉床108和炭化室，上部为燃烧室，炉墙内设有立火道109，并与底火道相通，底火道中间设小烟道110，且与总烟道5相通，在立火道的顶部、即炉顶设有倒焰孔调节板，相邻炉之间的炉墙上还设有引火孔111，炉前为钢制炉门，为出焦门，炉后设钢制小门为通风门与观火门。在炉顶的上面设有轨道201，轨道上设有运煤电动装煤车2，在每列炉的端部设有向电动装煤在加煤的加煤塔3及大倾角输送装置4。

图2所示，清洁型炼焦发电联产设备及平面布置图，其设备及设施包括：列式互联焦炉1、装煤电动车2、加煤塔3、大倾角输送装置4、总烟道5、皮带输送装置6、皮带输送车7、焦场余热蒸汽锅炉9、脱硫塔10、除尘器11、引风机12和烟囱13、汽轮发电机组14、循环冷却水塔15、熄焦水池16、化学制软水装置17，外部供水(清洁水)系统18。互联式焦炉1由多个单炉组成一列焦炉，每两列之间设置总烟道5，每个单炉烟道与总烟道相通，在每列炉顶上设有电动装煤车2，每列端部的炉顶设加煤塔3和大倾角向加煤塔加煤的输送装置4。在每列炉前设有皮带输送装置6和可进入炉体内的皮带输送车7，由皮带输送车和输送装置将炉内的成品焦运到分选场8，经机械筛分选焦炭。

总烟道的废气温度达600-750℃，总烟道连接余热蒸汽锅炉9，锅炉烟气出口串联脱硫塔10、除尘器11、引风机12和烟囱13。烟气经余热蒸汽锅炉后温度下降至200℃左右，经脱硫、除尘后由引风机抽取排入烟囱至大气。

图3所示，清洁型炼焦发电联产的工艺路线。工艺路线包括：由汽车运煤至原料煤坑20、加煤塔3、大倾角输送装置4和电动装煤车2从炉顶装煤孔向炉中冷装煤21在炉内，分层捣固，点火炼焦炉22，成焦后炉内水熄焦炉23，冷出焦并皮带运送装置24，烟气经小烟道7大烟道6至余热蒸汽锅炉9产生高温蒸汽供汽轮机发电机组14发电上网，其烟气再经脱硫塔10、除尘器11，由引风机12抽入烟囱13，清洁的烟气排向大气。其炼焦发电联产的具体工艺和步骤为：

1、冷装煤：原料煤由汽车运到原料煤坑，利用大倾角输送装置的皮带运输到煤塔，煤塔将煤卸在电动装煤车煤斗中，再由电动装煤车运输到单个焦炉顶部的加煤孔上，从加煤孔向炉内装入煤，即为冷炉装煤；煤为湿洗精煤，含水份7～10％。

2、分层捣固：由加煤孔装入焦炉煤，每装一层、由电动夯人工操作夯实捣固、每层间装有一层纸。

3、炼焦：将加入煤后的若干个单孔焦炉的钢制炉门关闭封炉，各单个炉联体，即由炉与炉之间引火孔相通；调整炉膛内负压，点火加热炼焦煤，炼焦产生的煤气在炉内炭化室顶部燃烧，并经炉墙处的烟气通道至炉底火道、烟道的充分燃烧，且烟气排入小烟道与总烟道内。

4、产生高压蒸汽与发电：总烟道的高温烟气600-750℃，进入余热锅炉产生压力2.5Mpa温度400℃高压过热蒸汽，蒸汽经管道输送至汽轮发电机组，发电并网或自用。

5、脱硫除尘：其烟气经余热蒸汽锅炉后温度由600-750℃降至200℃左右，烟气在引风机的作用下进入Ca(OH)₂粉高压静电喷枪荷电干法脱硫塔脱硫，然后，再进入高压静电除尘器除尘，除尘器排出灰和脱硫粉状物，引风机将脱硫除尘后清洁烟气送入烟囱后排向大气。

6、熄焦：关闭炉与炉间的串火孔及小烟道闸板，打开炉顶孔，由炉侧供水装置，在炉内水冷熄焦。

7、冷出焦：采用皮带输送焦炭装置和皮带输送车，皮带输送车进入炉内，人工操作将炼成的焦炭推到皮带输送车的皮带上，再由皮带输送焦炭装置把焦炭送到分选场，机械分筛。

以上步骤中，在一组互联焦炉中，同时，有装煤至少3至5个单炉、炼焦至少3-5个单炉、及熄焦和出焦至少3至5个单炉，交叉作业，均衡循环生产焦炭；并且，始终连续有余热进入总烟道向余热蒸汽锅炉供热烟气，并产生蒸汽与发电。

在以上熄焦和出焦过程中，已有部分若干个单炉正在炼焦过程中，同时，还有部分若干个单炉正在装煤和捣固。整个互联焦炉始终处于装煤、炼焦、熄焦和出焦循环工艺中连续生产，同时，保证其余热连续产生蒸汽发电。

图2所示的以上清洁型炼焦发电联产设备，还包括由外部供应新鲜水18、循环冷却水19、化学制软水25、及补充熄焦水池16，软化水供余热蒸汽锅炉9。蒸汽经汽轮机发电机组发电后转化为冷凝水，也来供余热蒸汽锅炉。汽轮机发电机组冷却由循环水供给，而其余热蒸汽锅炉化学制水和循环冷却水的废水排入熄焦水池16，供熄焦用水，同时，熄焦回水也排入熄焦水池内，当熄焦水池不够供熄焦时由外部供应清水。

以上所述的一种清洁型炼焦发电联产方法，它还包括由外部供循环冷却水给汽轮机发电机组、及供化学制软水给余热蒸汽锅炉，其所产生的废水部分供脱硫塔增湿脱硫使用，其它废水排入熄焦水池，并利用补充熄焦供水系统的水，供熄焦使用，熄焦水闭路循环可返回熄焦水池，使整个炼焦发电联产过程中实现无废水零排放。

图2所示的一种清洁型炼焦发电联产设备，由单个焦炉互相串联为列的互联式焦炉，每两列焦炉背靠背布置，在两列焦炉之间设有总烟道，并与各列的每个单炉小烟道相通，其两列焦炉的两边、即焦炉前设置焦炭皮带输送车与皮带输送焦炭装置。

本发明提供的清洁型炼焦发电联产设备及方法，解决了煤焦生产污染大气，水源问题，达到了环保清洁生产标准。

Claims (5)

1、一种清洁型炼焦发电联产的设备，包括由单个焦炉互相串联为列的互联式焦炉、每个焦炉炉顶设有的加煤孔、炉顶轨道、及电动装煤车、炉底设有的火道及小烟道、并连通的总烟道、以及与总烟道相联的余热蒸汽锅炉、其后串联的脱硫塔、除尘器、引风机及排烟烟囱，还包括由余热蒸汽锅炉的高压蒸汽管路相连的汽轮机发电机组；其特征是：在每列焦炉的端部炉顶上设有加煤塔，在加煤塔侧设有大倾角皮带输送煤装置，以及设有熄焦供水管路；在每列焦炉前设有运送焦炭至分选场的皮带输送装置与皮带输送车。

2、根据权利要求1所述的一种清洁型炼焦发电联产设备的炼焦发电联产方法，其特征在于：包括由汽车运煤至原料坑，用加煤塔、大倾角输送煤装置和电动装煤车，从炉顶加煤孔向炉中冷装煤，并在炉内分层捣固，互联点火炼焦，成焦后炉内喷水熄焦，冷出焦并由皮带输送车与皮带输送焦炭装置运送焦炭至分选场；高温烟气经小烟道、大烟道至余热蒸汽锅炉产生高温蒸汽供汽轮机发电机组发电，并上网或者自用，其烟气由余热蒸汽锅炉换热降温后，再经脱硫塔，除尘器净化处理，达环保要求由引风机抽入烟囱排向大气。

3、根据权利要求2所述的一种清洁型炼焦发电联产的设备的炼焦发电方法，其特征在于：它包括以下工艺及步骤：

(1)、冷装煤：利用大倾角输送煤装置运送焦炉煤到加煤塔上，加煤塔将存储煤卸在电动装煤车煤斗中，再由电动装煤车运输至单个焦炉顶部的加煤孔上，从加煤孔向炉内装入煤，即冷炉装煤；

(2)、分层捣固：由加煤孔装入焦炉煤，每装一层、由电动夯人工操作夯实捣固、每层间装有一层纸；

(3)、炼焦：将加入煤后的至少3至5个单孔焦炉的钢制炉门关闭封炉，各炉联体，即炉与炉之间引火孔相通；调整炉膛内负压，串点火加热炼焦煤，炼焦即12-15天结焦期产生的煤气在炉内炭化室顶部燃烧，并经炉墙处的烟气通道至炉底火道、烟道充分燃烧，且烟气排入小烟道与总烟道内；

(4)、产生高压蒸汽与发电：总烟道的高温烟气，进入余热蒸汽锅炉产生高压过热蒸汽，蒸汽经管道输送至汽轮发电机组，发电并网或者自用；

(5)、脱硫除尘：其总烟道烟气经余热蒸汽锅炉后温度下降，烟气在引风机的作用下进入脱硫塔脱硫，然后，再进入除尘器除尘，除尘器排灰，引风机把脱硫除尘后的清洁烟气送入烟囱后排向大气；

(6)、熄焦：关闭炉与炉间的串火孔及小烟道闸板，打开炉顶孔，由炉侧供水装置，在炉内水冷熄焦；

(7)、冷出焦：采用皮带输送焦炭装置与皮带输送车，皮带输送车进入炉内，人工操作把炼成的焦炭搬到皮带输送车的皮带上，再由皮带输送焦炭装置把焦炭送到分选场，机械分筛，整粒而成品焦；

以上步骤中，在一组互联焦炉中，同时，有装煤至少3至5个单炉、炼焦至少3-5个单炉、及熄焦和出焦至少3至5个单炉，交叉作业，均衡循环生产焦炭；并且，始终连续有余热进入总烟道向余热蒸汽锅炉供热烟气，并产生蒸汽与发电。

4、根据权利要求2或3所述的一种清洁型炼焦发电联产设备的炼焦发电方法，其特征在于：它还包括由外部供循环冷却水给汽轮机发电机组、及供化学制软水给余热蒸汽锅炉，其所产生的废水部分供脱硫塔增湿脱硫使用，其它废水排入熄焦水池，并利用补充熄焦供水系统的水，供熄焦使用，熄焦水闭路循环可返回熄焦水池，使整个炼焦发电联产过程中实现无废水零排放。

5、根据权利要求1所述的一种清洁型炼焦发电联产的设备，其特征在于：所述的串联为列的互联式焦炉，每两列焦炉背靠背布置，在两列焦炉之间设有总烟道，并与各列的每个单炉小烟道相通，其两列焦炉的两边、即焦炉前设置焦炭皮带输送车与皮带输送焦炭装置。

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