CN213803630U - 一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，包括干熄焦系统、空气强制鼓入系统及可燃气体供给分布系统；所述空气强制鼓入系统包括强制鼓风机及鼓风主管道；所述可燃气体供给分布系统包括可燃气体主管道、可燃气体分支管道及可燃气体分配器；本实用新型能够有效消除干熄焦系统故障或焦炉检修维护对干熄焦蒸汽产量的影响，稳定并提高干熄焦蒸汽产量；此外还能够解决采用全干熄工艺时单套干熄焦设备运行负荷低造成的设备投资浪费，同时避免了干熄焦锅炉因长时间低负荷运行而可能造成的损害。

Description

一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统

技术领域

本实用新型涉及干熄焦技术领域，尤其涉及一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统。

背景技术

常规干熄焦系统的生产工艺如图1所示，红热高温焦炭经过机械提升装置从干熄炉顶入口装入到干熄炉1内，与从干熄炉1底部鼓入的惰性循环气体V1逆流接触换热，冷却后的焦炭从干熄炉1底部排出完成干法熄焦，而被加热到900～1000℃的惰性循环气体V2夹裹着大量的焦粉从干熄炉1的环形风道出口排出进入重力沉降除尘器2，在重力沉降除尘器2中，大颗粒焦粉沉积下来后被收集，而净化后的高温惰性循环气体V3继续流动进入干熄焦锅炉3，与锅炉给水W3逆流换热温度降到180℃以下，同时锅炉给水W3吸热汽化产生高温高压或中温中压蒸汽S1供下游工段使用，冷却后的循环气体V4继续流动进入离心力沉降除尘器4，经离心力沉降后，细颗粒焦粉沉积下来后被收集，而净化后的惰性循环气体V5继续流动进入循环风机5，加压后排出的加压惰性循环气体V6进入到锅炉给水预热装置6，在锅炉给水预热装置6中，加压惰性循环气体V6通过预热锅炉给水W1进一步降温，之后从干熄炉1下部进入炉内与焦炭换热。

常规的干熄焦系统运行过程中，干熄炉内的焦炭会有可燃性挥发组分析出进入到循环气体中，同时循环气体中的水分与干熄炉内的焦炭发生反应生成CO、CH₄等可燃性气体，这些因素造成循环气体中可燃组分不断积累，浓度到达一定值时会有爆炸风险，需要通过空气自然吸入系统7向气体循环系统供给空气，将可燃组分燃烧掉，保证整个系统稳定运行，同时通过干熄炉内压力控制管道8将部分循环气体释放到系统外部，以保证整个系统循环气体的流量稳定。

当常规的干熄焦系统发生故障时，干熄炉无法装入红热高温焦炭或无法排出冷却后的焦炭。此时，干熄焦系统无热量输入，循环气体流量相应减小，提供给干熄焦锅炉的热量减小，干熄焦锅炉输出的蒸汽流量减小，这对下游蒸汽用户(如汽轮发电机厂)造成了不利影响。

另外，常规的干熄焦系统运行时会受到焦炉生产的影响；焦炉在一个周转时间内需要对设备进行检修维护。焦炉检修维护阶段焦炉不出焦，此时干熄焦系统无红热的焦炭供给，因而也无热量输入。在此阶段干熄焦系统需降低焦炭排出量和循环气体流量，在干熄炉内焦炭料位保持一定的条件下，向干熄焦锅炉稳定输入热量。需要注意的是，焦炉检修维护阶段干熄焦锅炉接收到的热量是低于其他阶段的，因此，干熄焦锅炉输出的蒸汽流量也较小，这就造成干熄焦锅炉输出的蒸汽流量会出现周期性性的波动，这对下游蒸汽用户(如汽轮发电机厂)同样造成了不利影响。

当炼焦生产的熄焦过程采用全干熄工艺系统(即不设置备用的湿法熄焦系统，采用多套干熄焦系统组成干熄站实现全时段连续干法熄焦)时，正常工况下，每套干熄焦系统均参与冷却焦炭回收热量，每套干熄焦系统在设计负荷的60％～70％条件下运行，当其中一套干熄焦系统检修维护或年修时，其余干熄焦系统在设计负荷的90％～100％条件下运行。由此可知，全干熄工艺系统的工作制度导致大部分时间内，每套干熄焦设备只在设计能力的60％～70％范围内运行，这不仅是对设备资源的浪费，并造成设备投资成本增加，此外，长时间低负荷运行还会对锅炉系统造成损害。

发明内容

本实用新型提供了一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，能够有效消除干熄焦系统故障或焦炉检修维护对干熄焦蒸汽产量的影响，稳定并提高干熄焦蒸汽产量；此外还能够解决采用全干熄工艺时单套干熄焦设备运行负荷低造成的设备投资浪费，同时避免了干熄焦锅炉因长时间低负荷运行而可能造成的损害。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，包括干熄焦系统；所述干熄焦系统由通过气体流通管道依次连接并且首尾相连形成循环系统的干熄炉、重力沉降除尘器、干熄焦锅炉、离心力沉降除尘器、循环风机及锅炉给水预热装置；还包括空气强制鼓入系统及可燃气体供给分布系统；其中：

所述空气强制鼓入系统包括强制鼓风机及鼓风主管道，所述强制鼓风机通过鼓风主管道连接干熄炉的环形风道；

所述可燃气体供给分布系统包括可燃气体主管道、可燃气体分支管道及可燃气体分配器；所述可燃气体主管道的一端连接可燃气体气源，另一端通过依次连接的可燃气体分支管道及可燃气体分配器与干熄炉的循环气体出口段连通。

所述空气强制鼓入系统还包括自然吸风管道、吸风切断阀、空气流量调节阀及空气流量计；所述鼓风主管道与自然吸风管道相连，自然吸风管道上设吸风切断阀；沿空气流动方向，自然吸风管道下游的鼓风主管道上依次设有空气流量计和空气流量调节阀。

所述可燃气体供给分布系统还包括主管道切断阀、分支管道切断阀、可燃气体流量调节阀、可燃气体流量计及可燃气体压力测量装置；沿可燃气体流动方向，可燃气体主管道上依次设有可燃气体压力测量装置、可燃气体流量计、主管道切断阀及可燃气体流量调节阀；所述可燃气体分支管道在靠近可燃气体分配器的一端设分支管道切断阀。

一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，还包括充氮保护放散系统；所述充氮保护放散系统由氮气主管道、氮气支管一、氮气支管二、氮气支管三、氮气关断阀、放散管及放散阀组成；所述可燃气体主管道在主管道切断阀下游设氮气入口一，所述可燃气体分支管道在分支管道切断阀上游设氮气入口二、在可燃气体分配器上游设氮气入口三；所述氮气主管道的一端连接氮气气源，另一端分别通过氮气支管一连接氮气入口一，通过氮气支管二连接氮气入口二，通过氮气支管三连接氮气入口三；氮气支管一、氮气支管二、氮气支管三上分别设氮气关断阀；所述放散管设于可燃气体供给分布系统的最高处，放散管上设放散阀。

所述空气强制鼓入系统中的吸风切断阀与强制鼓风机联锁控制。

所述可燃气体供给分布系统中的可燃气体压力测量装置与主管道切断阀、分支管道切断阀联锁控制。

所述空气强制鼓入系统中的强制鼓风机与可燃气体供给分布系统中的主管道切断阀、分支管道切断阀联锁控制。

所述空气强制鼓入系统中的空气流量调节阀、可燃气体供给分布系统中的可燃气体流量调节阀与设于干熄焦锅炉中蒸汽管道上的蒸汽流量计连接，组成负反馈调节系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)通过设置可燃气体供给分布系统和空气强制鼓入系统，有效消除干熄焦系统故障或焦炉检修维护对干熄焦蒸汽产量的影响，稳定并提高干熄焦蒸汽产量；

2)解决了采用全干熄工艺时单套干熄焦设备运行负荷低造成的设备投资浪费，同时避免了干熄焦锅炉因长时间低负荷运行而可能造成的损害；

3)设置有完备的安全保护措施。

附图说明

图1是常规干熄焦系统的结构示意图。

图2是本实用新型所述一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统的结构示意图。

图3是本实用新型所述空气强制鼓入系统的结构示意图。

图4是本实用新型所述可燃气体供给分布系统的结构示意图。

图中：1.干熄炉 1-1.环形风道 1-2.循环气体出口段 2.重力沉降除尘器 3.干熄焦锅炉 4.离心力沉降除尘器 5.循环风机 6.锅炉给水预热装置 7.空气自然吸入系统 8.压力控制管道 9.气体流通管道 10.空气强制鼓入系统 10-1.强制鼓风机10-2.鼓风主管道 10-3.自然吸风管道 10-4.吸风切断阀 10-5.空气流量计 10-6.空气流量调节阀 11.可燃气体供给分布系统 11-1.可燃气体主管道 11-2.可燃气体压力测量装置 11-3.可燃气体流量计 11-4.主管道切断阀 11-5.可燃气体流量调节阀11-6.可燃气体分支管道 11-7.分支管道切断阀 11-8.可燃气体分配器 12.蒸汽管道13.蒸汽流量计 14.锅炉给水管道 15-1.氮气主管道 15-2.氮气关断阀 15-3.放散管15-4.放散阀

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图2所示，本实用新型所述一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，包括干熄焦系统；所述干熄焦系统由通过气体流通管道9依次连接并且首尾相连形成循环系统的干熄炉1、重力沉降除尘器2、干熄焦锅炉3、离心力沉降除尘器4、循环风机5及锅炉给水预热装置6；还包括空气强制鼓入系统10及可燃气体供给分布系统11；其中：

如图3所示，所述空气强制鼓入系统10包括强制鼓风机10-1及鼓风主管道10-2，所述强制鼓风机10-1通过鼓风主管道10-2连接干熄炉1的环形风道1-1；

如图4所示，所述可燃气体供给分布系统11包括可燃气体主管道11-1、可燃气体分支管道11-6及可燃气体分配器11-8；所述可燃气体主管道11-1的一端连接可燃气体气源，另一端通过依次连接的可燃气体分支管道11-6及可燃气体分配器11-8与干熄炉1的循环气体出口段1-2连通。

所述空气强制鼓入系统10还包括自然吸风管道10-3、吸风切断阀10-4、空气流量调节阀10-6及空气流量计10-5；所述鼓风主管道10-2与自然吸风管道10-3相连，自然吸风管道10-3上设吸风切断阀10-4；沿空气流动方向，自然吸风管道10-3下游的鼓风主管道10-2上依次设有空气流量计10-5和空气流量调节阀10-6。

所述可燃气体供给分布系统11还包括主管道切断阀11-4、分支管道切断阀11-7、可燃气体流量调节阀11-5、可燃气体流量计11-3及可燃气体压力测量装置11-2；沿可燃气体流动方向，可燃气体主管道11-1上依次设有可燃气体压力测量装置11-2、可燃气体流量计11-3、主管道切断阀11-4及可燃气体流量调节阀11-5；所述可燃气体分支管道11-6在靠近可燃气体分配器11-8的一端设分支管道切断阀11-7。

还包括充氮保护放散系统；所述充氮保护放散系统由氮气主管道15-1、氮气支管一、氮气支管二、氮气支管三、氮气关断阀15-2、放散管15-3及放散阀15-4组成；所述可燃气体主管道11-1在主管道切断阀11-4下游设氮气入口一，所述可燃气体分支管道11-6在分支管道切断阀11-7上游设氮气入口二、在可燃气体分配器11-8上游设氮气入口三；所述氮气主管道15-1的一端连接氮气气源，另一端分别通过氮气支管一连接氮气入口一，通过氮气支管二连接氮气入口二，通过氮气支管三连接氮气入口三；氮气支管一、氮气支管二、氮气支管三上分别设氮气关断阀15-2；所述放散管15-3设于可燃气体供给分布系统的最高处，放散管15-3上设放散阀15-4。

所述空气强制鼓入系统10中的吸风切断阀10-4与强制鼓风机10-1联锁控制。

所述可燃气体供给分布系统11中的可燃气体压力测量装置11-2与主管道切断阀11-4、分支管道切断阀11-7联锁控制。

所述空气强制鼓入系统10中的强制鼓风机10-1与可燃气体供给分布系统11中的主管道切断阀11-4、分支管道切断阀11-7联锁控制。

所述空气强制鼓入系统10中的空气流量调节阀10-6、可燃气体供给分布系统11中的可燃气体流量调节阀11-5与设于干熄焦锅炉3中蒸汽管道12上的蒸汽流量计13连接，组成负反馈调节系统。

基于本实用新型所述系统实现干熄焦蒸汽稳产高产的方法如下：

红热高温焦炭从干熄炉1的顶部入口进入干熄炉1内，与从干熄炉1底部鼓入的循环气体V1逆流接触换热，冷却后的焦炭从干熄炉1底部排出完成干法熄焦，而被加热的循环气体V2从干熄炉1的环形风道1-1出口排出；

可燃气体依次流经可燃气体主管道11-1、可燃气体分支管道11-6、可燃气体分配器11-8，进入干熄炉1的循环气体出口段1-2，与此同时，环境空气经强制鼓风机10-1加压后，通过鼓风主管道10-2进入干熄炉1的环形风道1-1，为可燃气体的燃烧提供助燃剂；

可燃气体、空气与干熄焦系统的循环气体V2混合在一起，在流经重力沉降除尘器2的过程中完全燃烧，燃烧产生的废气及燃烧反应释放的热量随循环气体V3一同进入干熄焦锅炉3；在干熄焦锅炉3中，循环气体V3与锅炉给水W3逆流接触换热，锅炉给水W3吸热汽化产生高温高压或中温中压蒸汽S1供下游工段使用，冷却后的循环气体V4流经离心力沉降除尘器4后，经循环风机5加压，流经锅炉给水预热装置6，从干熄炉1底部进入干熄炉1内与焦炭换热；

可燃气体主管道11-1上的可燃气体流量调节阀11-5、鼓风主管道10-2上的空气流量调节阀10-6、干熄焦锅炉3中的蒸汽管道12上的蒸汽流量计13相连，通过蒸汽流量计13的反馈自动控制可燃气体流量调节阀11-5和空气流量调节阀10-6的开度，即调整可燃气体和空气的供给量，从而调节提供给干熄焦锅炉3的热量和循环气体的流量，以此来消除干熄焦锅炉蒸汽产量波动，提高蒸汽产量，同时保证干熄焦系统在设计负荷高效区运行；调节过程具体如下：

当蒸汽流量呈下降趋势时，可燃气体流量调节阀11-5和空气流量调节阀10-6的开度加大，即增加可燃气体和空气供给量，使燃烧产生的热量增加，干熄焦锅炉3内部热量传递增加，蒸汽流量上升；反之，当蒸汽流量呈上升趋势时，可燃气体流量调节阀11-5和空气流量调节阀10-6的开度减小，即减少可燃气体和空气供给量，使燃烧产生的热量减少，干熄焦锅炉3内部热量传递减少，蒸汽流量减小；

同时，可燃气体流量计11-3和空气流量计10-5分别记录可燃气体、空气的供给量，实现可燃气体和空气的可调节定量供给。

所述干熄焦系统设有安全防护措施；具体为：

正常工况下，吸风切断阀10-4处于关闭状态，当强制鼓风机10-1因故障停机时，吸风切断阀10-4自动打开，空气通过自然吸入的方式进入干熄焦气体循环系统，保证空气供给，同时主管道切断阀11-4、分支管道切断阀11-7自动关闭，停止向气体循环系统供给可燃气体，保证系统安全；

当可燃气体压力测量装置11-2检测到可燃气体主管道11-1中的可燃气体压力持续低于设定值时，主管道切断阀11-4、分支管道切断阀11-7自动关闭，停止向干熄焦气体循环系统供给可燃气体；同时充氮保护放散系统中的氮气关断阀15-2、放散阀15-4自动打开，氮气进入可燃气体主管道11-1及可燃气体分支管道11-6，将其中的可燃气体进行置换后放散至环境中。

本实用新型在常规的干熄焦系统基础上，增加了可燃气体供给分布系统。在干熄炉的循环气体出口段两侧分别设置可燃气体分支管道，通过可燃气体分配器(可采用市售的气体分配器)与干熄炉循环气体出口段连通，可燃气体(如焦炉煤气、高炉煤气，天然气等)通过可燃气体主管道、可燃气体分支管道及可燃气体分配器，进入到干熄炉循环气体出口段内部流道中；惰性循环气体从干熄炉底部鼓入，与高温红热焦炭逆流接触换热，被加热后的循环气体从干熄炉环形风道出口排出，与导入的可燃气体充分混合。

本实用新型采取空气强制鼓入系统替代常规干熄焦的空气自然吸入系统，以实现空气的定量加强供给；强制鼓风机的入口与大气环境连通，强制鼓风机的出口通过鼓风主管道与干熄炉的环形风道连通，空气经强制鼓风机加压后进入到干熄炉的环形风道内部，与惰性循环气体充分混合。

进入到气体循环系统中的可燃气体和空气与系统中原有的循环气体边混合边流动，同时可燃气体与循环气体混合后温度达到着火点，与进入系统的空气中的氧气发生燃烧反应，燃烧反应速度很快，在混合后的循环气体流经重力沉降除尘器的过程中，可燃组分已反应完全，可以保证在进入干熄焦锅炉前循环气体中可燃组分含量为零。

干熄炉内的焦炭析出的可燃性挥发组分，以及循环气体中的水分与干熄炉内焦炭发生反应生成CO、CH₄等可燃性气体进入到循环气体中，流经干熄炉的环形风道时，与空气强制鼓入系统鼓入的空气中的氧气发生燃烧反应，燃烧反应速度很快，在干熄焦锅炉入口处，可以保证可燃性挥发组分和气体已完全反应。

充分反应后的循环气体进入到干熄焦锅炉中，在干熄焦锅炉中循环气体将热量传递给锅炉给水(由锅炉给水管道14输入)，锅炉给水汽化生成高温高压或中温中压蒸汽，通过蒸汽管道输送到下游用户。传递给锅炉给水的热量包含三部分：第一部分是系统中原有循环气体温度降低提供的热量，第二部分是干熄炉内可燃性挥发组分和反应生成的可燃性气体燃烧产物温度降低提供的热量，第三部分是导入的可燃气体的高温燃烧产物温度降低提供的热量。

上述第一部分、第二部分的热量，取决于干熄炉的高温红热焦炭的装入量和冷却后焦炭排出量，以及系统中原有循环气体流量。而焦炭的装入量、排出量，循环气体的流量受干熄焦系统故障及焦炉周期性检修维护的影响，这将导致传递给锅炉给水的第一部分、第二部分热量总和并不稳定，因而产生的蒸汽流量也不稳定，对下游蒸汽用户造成不利影响。

为了解决上述蒸汽流量不稳定的问题，本实用新型通过增设可燃气体供给分布系统和空气强制鼓入系统，使其产生的第三部分热量用于消除第一部分、第二部分热量总和的波动，同时增加了对锅炉给水的总热量传递，提高了干熄焦锅炉的蒸汽产量。

当炼焦生产的熄焦过程采用全干熄工艺时，每套干熄焦系统均采用本实用新型所述系统，即通过向干熄焦气体循环系统导入可燃气体及强制鼓入空气，使可燃气体燃烧产生废气混合到原有循环气体中以增加循环气体总量，以保证干熄炉、离心力沉降除尘器、循环风机、锅炉给水预热装置在设计负荷高效区运行，同时，可燃气体燃烧产生的热量增加了干熄焦锅炉中的热量交换，使干熄焦锅炉能够在设计负荷高效区运行。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，包括干熄焦系统；所述干熄焦系统由通过气体流通管道依次连接并且首尾相连形成循环系统的干熄炉、重力沉降除尘器、干熄焦锅炉、离心力沉降除尘器、循环风机及锅炉给水预热装置；其特征在于，还包括空气强制鼓入系统及可燃气体供给分布系统；其中：

所述空气强制鼓入系统包括强制鼓风机及鼓风主管道，所述强制鼓风机通过鼓风主管道连接干熄炉的环形风道；

所述可燃气体供给分布系统包括可燃气体主管道、可燃气体分支管道及可燃气体分配器；所述可燃气体主管道的一端连接可燃气体气源，另一端通过依次连接的可燃气体分支管道及可燃气体分配器与干熄炉的循环气体出口段连通。

2.根据权利要求1所述的一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，其特征在于，所述空气强制鼓入系统还包括自然吸风管道、吸风切断阀、空气流量调节阀及空气流量计；所述鼓风主管道与自然吸风管道相连，自然吸风管道上设吸风切断阀；沿空气流动方向，自然吸风管道下游的鼓风主管道上依次设有空气流量计和空气流量调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，其特征在于，所述可燃气体供给分布系统还包括主管道切断阀、分支管道切断阀、可燃气体流量调节阀、可燃气体流量计及可燃气体压力测量装置；沿可燃气体流动方向，可燃气体主管道上依次设有可燃气体压力测量装置、可燃气体流量计、主管道切断阀及可燃气体流量调节阀；所述可燃气体分支管道在靠近可燃气体分配器的一端设分支管道切断阀。

4.根据权利要求1所述的一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，其特征在于，还包括充氮保护放散系统；所述充氮保护放散系统由氮气主管道、氮气支管一、氮气支管二、氮气支管三、氮气关断阀、放散管及放散阀组成；所述可燃气体主管道在主管道切断阀下游设氮气入口一，所述可燃气体分支管道在分支管道切断阀上游设氮气入口二、在可燃气体分配器上游设氮气入口三；所述氮气主管道的一端连接氮气气源，另一端分别通过氮气支管一连接氮气入口一，通过氮气支管二连接氮气入口二，通过氮气支管三连接氮气入口三；氮气支管一、氮气支管二、氮气支管三上分别设氮气关断阀；所述放散管设于可燃气体供给分布系统的最高处，放散管上设放散阀。

5.根据权利要求1所述的一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，其特征在于，所述空气强制鼓入系统中的吸风切断阀与强制鼓风机联锁控制。

6.根据权利要求1所述的一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，其特征在于，所述可燃气体供给分布系统中的可燃气体压力测量装置与主管道切断阀、分支管道切断阀联锁控制。

7.根据权利要求1所述的一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，其特征在于，所述空气强制鼓入系统中的强制鼓风机与可燃气体供给分布系统中的主管道切断阀、分支管道切断阀联锁控制。

8.根据权利要求1所述的一种实现干熄焦蒸汽稳产高产的系统，其特征在于，所述空气强制鼓入系统中的空气流量调节阀、可燃气体供给分布系统中的可燃气体流量调节阀与设于干熄焦锅炉中蒸汽管道上的蒸汽流量计连接，组成负反馈调节系统。

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