CN2858646Y - 利用焦炉煤气熄焦的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用焦炉煤气熄焦的设备。该设备在熄焦容器的下面和侧面耐火材料中设置煤气通道，常温的焦炉煤气通过煤气通道进入红焦料层。在高温条件下，焦炉煤气中的甲烷分解产生游离碳和氢气，游离碳在焦炭的吸附作用下，沉积在孔隙表面，降低焦炭的比表面积，达到提高焦炭的热强度目的。镀碳后高温煤气将热量置换出来，送入煤气管网。随着焦炭温度的降低，镀碳效应逐渐减弱，通过三通阀切换，焦炉煤气进入第二个换热装置，将热量置换出来，换热后焦炉煤气作为循环煤气送回熄焦容器。该设备将接焦设备、熄焦设备和送焦设备一体化，降低了设备投资，减少了焦炭烧损和温降，降低了运行成本，占地面积小，容易实现密封。

Description

利用焦炉煤气熄焦的设备

技术领域

本实用新型涉及一种利用焦炉煤气实现干法熄焦的设备，尤其是涉及回收红焦显热、焦炉煤气净化和提高焦炭强度的设备。

背景技术

从炭化室推出的红焦温度可以达到1000℃，具有巨大的能源回收价值。通常采用的水熄焦的方式，一方面无法回收红焦显热，另一方面产生大量含氰、酚、萘等污染物的水蒸气，污染环境，同时对水体造成了很大污染。采用氮气实现干熄焦的方式已经在工业上得到广泛应用，该工艺可以实现回收红焦显热，但是该工艺系统结构复杂，造价很高，需要一个庞大的制气系统和准确稳定的控制系统，一般焦化企业很难承受；并且由于颗粒磨损，产生大量焦粉和焦末，降低了冶金焦率。

随着高炉大型化和大喷煤技术的推广和应用，高炉炼铁工艺对焦炭强度尤其是热态强度的要求越来越高，在现有炼焦工艺和技术条件下，如何有效提高焦炭的强度尤其是热态强度，对于稳定高炉操作，降低生产成本，提高高炉炼铁工艺的竞争力非常重要。

Shigeno等人在美国申请专利08/5486216中公开了一种利用焦炭表层渗碳的方法提高焦炭强度，该发明详细介绍了利用富含甲烷的气体介质，在高温条件下与焦炭作用，使甲烷分解产生游离碳，游离碳沉积在焦炭孔隙表面，减少焦炭的比表面积，从而达到提高焦炭强度的目的，该发明提出了焦炭渗碳的基本原理和方法，但是没有说明在工业上如何实现这种方法，也没有提出相应的工艺设备。

宝钢股份公司的张群等人在发明专利03129507.X提出一种提高焦炭热性质的方法，该方法就是利用甲烷、焦炉煤气或天然气作为熄焦介质，通过与高温焦炭接触，在固相吸附和气相沉积渗透的作用下，降低焦炭比表面积，达到改善焦炭热性质的目的。同样，他们也没有给出具体的实施方案。

Flockenhanus等人在发明专利320742中提出一种在工业上应用的利用焦炉煤气熄焦的工艺和设备，将干熄焦设备分为两段，第一段利用焦炉煤气实现焦炭一定程度冷却，然后将焦炉煤气导出，第二段利用烟气进行冷却。该工艺系统结构复杂，涉及的设备很多，控制点也很多，同时采用烟气冷却，造成焦炭因部分氧化而质量下降。

专利申请200510068633.7提出了一种冶金焦炭镀碳增强装置，但主要存在以下问题：(1)该发明必须要求使用红焦运输车接焦，并将红焦运送到镀碳装置，在红焦输送过程中会发生焦炭烧损和温降的现象；(2)该发明占地面积大，密封成本高，增加了设备运行成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种利用焦炉煤气熄焦的设备，该设备将接焦、送焦和镀碳熄焦集成到一个装置中，减少了焦炭烧损和温降；同时设备占地小，容易实现密封。

本实用新型所采用的技术方案是：利用焦炉煤气熄焦的设备，包括熄焦容器和密封装置，熄焦容器的下面和侧面的内衬中设置煤气通道，煤气通道与煤气入口管道相连；在熄焦容器的上方外侧，设有密封水槽，密封盖的前端可以插入密封水槽中，密封盖与煤气出口管道相连。位于熄焦容器下方的煤气通道有竖直向上的小孔，保证焦炉煤气能垂直穿过焦炭料层，位于熄焦容器侧面的煤气通道，有与水平方向形成一定夹角的小孔，保证焦炉煤气在穿过焦炭料层时形成同向旋转气流。密封盖的直径大于熄焦容器的上沿直径，可以进行升降，与煤气出口管道相连处为喇叭形，煤气出口管道上端采用软波纹管连接，可以随着密封盖的移动而移动；密封水槽的上部有入口水管，下部设有出口水管。煤气出口管道后端设置有三通阀，三通阀一个出口端与与前置换热器相连，另一个出口端与后置换热器相连，其中前置换热器与变压吸附装置相连，后置换热器与熄焦容器相连。

熄焦容器的中部外侧，设置有支撑转轴，支撑转轴由转动轴和支撑架构成，转动轴一端连接熄焦容器，另一端嵌在支撑架上方，通过转动轴旋转可以实现熄焦容器的旋转，支撑架下方与运焦台车相连，可以保证熄焦容器与运焦台车共同运动。

采用这样结构的设备，能达到以下的有益效果：

(1)该设备将接焦设备、熄焦设备和送焦设备一体化，降低了设备投资，减少了焦炭烧损和温降，降低了运行成本，占地面积小，容易实现密封；

(2)采用焦炉煤气实现干法熄焦，可以充分利用焦化厂的现有资源，降低焦化厂的运行费用；

(3)通过焦炉煤气中甲烷分解的焦炭镀碳作用，可以有效提高焦炭的质量，尤其是提高焦炭热强度，为稳定高炉冶炼操作，提高铁水质量和生产率，提供有效的原料保证；

(4)通过高温焦炭的吸附作用，可以将焦炉煤气中的焦油、苯酚萘、氰等有害杂质清除，降低了管道和设备保养的费用，扩大了熄焦后焦炉煤气的应用范围；

(5)焦炉煤气中甲烷分解产生的氢气，提高了熄焦后焦炉煤气中氢气的含量，为实现焦炉煤气分离氢气技术提供了良好的原料保证。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1.熄焦容器；2.密封水槽；3.入口水管；4.密封盖；5.煤气出口管道；6.三通阀；7.前置换热器；8.后置换热器；9.出口水管；10.煤气通道；11.支撑转轴；12.运焦台车；13.煤气入口管道。

具体实施方式

焦炉煤气实现熄焦在一个可以盛放高温焦炭的熄焦容器中完成，通过密封盖，可以将熄焦容器中的焦炭与外界空气完全隔离。高温焦炭通过推杆和导焦栅的作用进入熄焦容器中。当密封盖密封熄焦容器的焦炭入口后，由于高温焦炭与空气发生氧化，进入熄焦容器中的残余空气完全消耗。焦炉煤气从熄焦容器的下方进入，通过煤气通道和熄焦容器的内壁上的煤气孔进入焦炭料层。在高温焦炭的吸附作用和扩散作用下，焦炉煤气沿焦炭孔壁进入焦炭内部的孔隙中。在高温条件下，焦炉煤气中的甲烷分解为游离碳和氢气，其中游离碳通过焦炭固相吸附和沉积，在焦炭孔隙中形成致密碳膜层，覆盖和堵塞焦炭的外表面和内部孔隙，达到显著降低焦炭反应性和提高冶金焦炭反应后强度的目的，焦炉煤气热解产生的氢气随着未反应的气体由煤气出口管道排出。由于气流流动，将高温焦炭的显热带出系统，达到了逐步冷却焦炭和回收红焦显热的目的。当焦炭冷却到要求温度后，停止供应焦炉煤气，提升密封盖，通过铁轨将熄焦后焦炭送至凉焦台，将冷却焦炭卸在凉焦台。

图1为本实用新型的结构示意图，一种利用焦炉煤气实现干法熄焦的设备，可以实现回收红焦显热和提高焦炭强度。存放红焦的熄焦容器1，其下方设有煤气入口管道13，熄焦容器1的上方为密封盖4，密封盖4与煤气出口管道5相连，煤气出口管道5后端设置有三通阀6，三通阀6有一个入口和两个出口，阀体采用可以耐高温和耐腐蚀的材质，通过操作控制机构，控制阀心的转动，实现煤气出口的切换；三通阀6一个出口端与与前置换热器7相连，另一个出口端与后置换热器8相连，换热器采用水汽化的方式将煤气中的热量置换出来，产生的水蒸气直接进入蒸汽管网，其中前置换热器7与变压吸附装置相连，后置换热器8与熄焦容器1相连。熄焦容器1具有倒圆台型的外形，内衬为高温耐火材料，在熄焦容器1的下面和侧面的耐火材料内衬中设置煤气通道10，煤气通道10与煤气入口管道13相连；在熄焦容器1的上方外侧，设有密封水槽2，密封盖4的前端可以插入密封水槽2，在密封水槽2的上部有入口水管3，在密封水槽的下部设有出口水管9，入口水管3和出口水管9都有外螺纹；熄焦容器1的中部外侧，设置有支撑转轴11，支撑转轴11由转动轴和支撑架构成，转动轴一端连接熄焦容器1，另一端嵌在支撑架上方，通过转动轴旋转可以实现熄焦容器1的旋转，支撑架下方与运焦台车12相连，可以保证熄焦容器1与运焦台车12共同运动。

密封盖4具有遍圆柱型的的外形，直径大于熄焦容器1的上沿直径，可以升降运动，与煤气出口管道5直接相连，煤气出口管道5与密封盖4相连处为喇叭形，管道上端采用软波纹管连接，可以随着密封盖4的移动而移动。

位于熄焦容器1下方的煤气通道10，有竖直向上的小孔，保证焦炉煤气能垂直穿过焦炭料层，位于熄焦容器1侧面的煤气通道10，有与水平方向形成一定夹角的小孔，保证焦炉煤气在穿过焦炭料层时形成同向旋转气流。

结合焦炉煤气熄焦设备的操作流程进行描述：通过推杆和导焦栅的作用，从焦炉炭化室推出的高温焦炭，温度为1000℃左右，送入熄焦容器1中。推焦完毕后，熄焦容器1在运焦台车12的牵引下，达到熄焦站。当熄焦容器1定位后，接上入口水管3和出口水管9，打开入口水管3阀门，向密封水槽2中注入密封水，当密封水槽的液位维持在一定高度的条件下，打开出口水管9阀门，保证入口水流量和出口水流量一致，保持密封水槽的液位高度。然后将可升降的密封盖4缓缓降下，密封盖4前端插入水槽中，使熄焦容器1与外界环境隔离。由于焦炭的高温作用，将残留在熄焦容器1中的空气完全消耗。连通煤气入口管道13，常温焦炉煤气通过煤气入口管道13分别进入熄焦容器1下方的煤气通道10和熄焦容器1侧面的煤气通道10，进入熄焦容器1的焦炭料层中。焦炉煤气从熄焦容器1下方的煤气通道10的煤气孔垂直进入焦炭料层，焦炉煤气从熄焦容器1侧面的煤气通道10的煤气孔以30°切向进入焦炭料层，焦炉煤气在煤气孔出口流速为25～35m/s，在煤气的高压和高流速作用下，焦炉煤气可以很快进入焦炭料层的中心位置。当焦炉煤气进入焦炭料层后，焦炉煤气在焦炭料层的流速下降到4～8m/s，同时侧面的焦炉煤气沿着煤气孔出口方向形成同向旋流，提高了焦炉煤气在焦炭料层的停留时间，保证了甲烷分解需要的温度和时间条件。焦炉煤气穿过高温焦炭料层时，由于焦炭的吸附作用和高温作用，焦炉煤气中的甲烷在焦炭孔隙中发生分解，产生游离碳和氢气，游离碳在孔壁上形成致密碳膜层，填充和堵塞焦炭的孔隙，产生的氢气随未反应的煤气排出系统，同时，由于对流换热和辐射换热的作用，焦炭温度下降，焦炉煤气温度上升，常温焦炉煤气变成高温焦炉煤气而排出熄焦容器1。经过熄焦换热后的焦炉煤气从熄焦容器1上方的密封盖4中部的煤气出口管道5排出，在初始条件下，煤气出口管道5通过三通阀5与前置换热装置7相连，高温焦炉煤气通过换热后，通过煤气风机，送入煤气管网。随着焦炉煤气的不断换热，焦炭温度不断下降，甲烷分解反应过程逐渐减弱，当焦炉煤气只起到冷却作用时，切换三通阀6，连通煤气出口管道5和后置换热装置8，经过换热后的焦炉煤气通过煤气风机，送回熄焦容器1，使焦炉煤气实现循环使用。熄焦冷却完毕，切断煤气入口管道13，提升密封盖4，同时，撤开密封水槽2的入口水管3与入水总管的连接，等密封水槽中的流水从出口水管流尽后，撤开出口水管9与出水总管的连接。启动运焦台车12，将冷却焦炭送至凉焦台卸料。

该设备将接焦设备、熄焦设备和送焦设备一体化，降低了设备投资，减少了焦炭烧损和温降，降低了运行成本，占地面积小，容易实现密封。

Claims (5)

1、一种利用焦炉煤气熄焦的设备，包括熄焦容器和密封装置，其特征在于：熄焦容器(1)的下面和侧面的内衬中设置煤气通道(10)，煤气通道(10)与煤气入口管道(13)相连；在熄焦容器(1)的上方外侧，设有密封水槽(2)，密封盖(4)的前端可以插入密封水槽(2)中，密封盖(4)与煤气出口管道(5)相连。

2、按照权利要求1所述的利用焦炉煤气熄焦的设备，其特征在于：位于熄焦容器(1)下方的煤气通道(10)有竖直向上的小孔，保证焦炉煤气能垂直穿过焦炭料层，位于熄焦容器(1)侧面的煤气通道(10)，有与水平方向形成一定夹角的小孔，保证焦炉煤气在穿过焦炭料层时形成同向旋转气流。

3、按照权利要求1所述的利用焦炉煤气熄焦的设备，其特征在于：密封盖(4)的直径大于熄焦容器(1)的上沿直径，可以进行升降，与煤气出口管道(5)相连处为喇叭形，煤气出口管道(5)上端采用软波纹管连接，可以随着密封盖(4)的移动而移动；密封水槽(2)的上部有入口水管(3)，下部设有出口水管(9)。

4、按照权利要求1所述的利用焦炉煤气熄焦的设备，其特征在于：煤气出口管道(5)后端设置有三通阀(6)，三通阀(6)一个出口端与与前置换热器(7)相连，另一个出口端与后置换热器(8)相连，其中前置换热器(7)与变压吸附装置相连，后置换热器(8)与熄焦容器(1)相连。

5、按照权利要求1所述的利用焦炉煤气熄焦的设备，其特征在于：熄焦容器(1)的中部外侧，设置有支撑转轴(11)，支撑转轴(11)由转动轴和支撑架构成，转动轴一端连接熄焦容器(1)，另一端嵌在支撑架上方，通过转动轴旋转可以实现熄焦容器(1)的旋转，支撑架下方与运焦台车(12)相连，可以保证熄焦容器(1)与运焦台车(12)共同运动。