一种组合式干熄焦装置及其工艺

摘要

一种组合式干熄焦装置及其工艺。其装置是由两个或两个以上并列设置的接熄焦罐和相应的接熄焦罐座由连接管构成，接熄焦罐座是由固定的接熄焦罐座底和可上下移动的接熄焦罐座盖构成，连接管由低温介质总管、进气管、出气管、槽座连接管、N2气总管、稳定清扫管和高温介质总管连通构成；其工艺是将至少两个以上的接熄焦罐的950～1050℃的高温焦炭中通过总管分别输入以氮气或还原性气体为换热的低温介质，并调节连接管阀门与接熄焦罐内的高温焦炭换热，将高温焦炭的温度降至200～250℃，同时将低温介质加热到800～950℃由出气管输出。本装置及工艺省去了复杂的机械设备，消除了熄焦过程中烟尘外泄和二氧化碳外排对环境的污染，实现了节能减排的目的。

权利要求

1.一种组合式干熄焦装置，含有连接管道、熄焦罐座、接熄焦罐以及罐车，其特征在于：设置有至少两个以上的接熄焦罐(3)和与其相应的固定熄焦罐座底(1)和可上下移动的熄焦罐座盖(2)；

设置有至少两个以上的与接熄焦罐(3)相应的罐车；

设置有至少两个以上的进气管(5)两端分别与相应的接熄焦罐(3)和低温介质总管(4)相连通；

设置有至少两个以上的出气管(6)两端分别与相应的接熄焦罐(3)和高温介质总管(10)相连通；

设置有至少两个以上的出气管(6)和其下一个进气管(5)以及最后一个出气管(6)与第一个进气管(5)之间由罐座连接管(7)相连通；

设置有N2气总管(8)通过稳定清扫管(9)与接熄焦罐(3)相连通。

2.如权利要求1所述的熄焦装置，其特征在于接熄焦罐(3)是并列设置的。

3.如权利要求1或2所述的熄焦装置，其接熄焦罐(3)内的底部设置有翻板式网状底板(11)；在接熄焦罐(3)的底端设置有罐底承插口(12)；在接熄焦罐(3)的顶端设置有罐顶承插口(13)；在接熄焦罐(3)的罐体(14)上设置有支座(15)。

4.一种用于权利要求1所述的组合式干熄焦装置的熄焦工艺，其特征是将至少两个以上的接熄焦罐(3)装入组合式干熄焦系统中，再依次将至少两个以上的进气管(5)中的低温换热介质送入至少两个以上的装有950～1050℃高温焦炭的接熄焦罐(3)中，通过调节连接管阀门与至少两个以上的接熄焦罐(3)的高温焦炭换热，将其温度降至200～250℃，同时将低温介质加热到800～950℃由出气管(6)输出。

5.如权利要求4所述的组合式干熄焦装置的熄焦工艺，其低温换热介质是氮气或是还原性气体。

说明书

一种组合式干熄焦装置及其工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种干熄焦装置及其工艺，尤其是一种包括连接管、阀门、熄焦罐座、接熄焦罐和罐车的用于干熄焦的装置及其工艺。技术背景

[0002] 干熄焦是指向装有高温焦炭(约1050℃)的密闭干熄炉内通入循环的气体载热体，逐步置换高温焦炭的热量而将其降温至约200℃左右，同时将气体载热体加热到800～950℃的过程。20世纪30年代，开发了多室式、罐式、槽型式和火管式等干熄焦装置及其工艺。

[0003] 2002年新日本制铁株式会社国际申请了一种“干熄焦方法及装置”发明专利，并于2005年公开，公开号为CN1694943A。该装置及方法是由冷却室和其上部的前置室构成熄焦塔，从前置室的上方装入高温焦炭，向前置室中吹入空气或者蒸汽，以惰性气体作为介质在上述冷却室内吸收高温焦炭具有的显热，并用废热锅炉回收惰性气体携带的热量。在该干熄焦方法中，通过调整吹入上述前置室中的空气或者蒸汽量，使回收蒸气量保持为恒定，使循环气体中的可燃性气体成分及氧成分保持为最小量，以防止锅炉管材的热破损、热回收效率的降低和循环气体通气阻力的增大，同时可使显热回收量形成最大化。该专利采用的熄焦设备是熄焦塔，需要配套复杂的提升框架输入设备。

[0004] 公开号为CN1084545A的一种“干熄焦室”的发明专利，该装置包括竖式熄焦室、装料装置、气体分配装置和卸料设备几部分组成，而竖式熄焦室的机构主要分为预存段，冷却段，风帽和卸料锥段斜烟道几部分。温度约1050℃的高温焦炭由装料装置装入预存段，运行中进入冷却段。冷却后的焦炭经卸料锥段，由卸料设备卸出。冷却用的气体经气体分配装置风帽进入冷却段冷却热焦炭，然后经斜烟道排除。冷却气体可以是CO2、N2等惰性气体。该专利采用竖式熄焦室作为熄焦设备，其工艺过程是高温焦炭从熄焦室顶部装入，经冷却后从熄焦室底部由卸料设备卸出。

[0005] 公开号为CN87102637A，名称为“干法熄焦设备”的德国发明专利，该干法熄焦设备有一个炉身，炉身上有带装焦口的前置炉膛，前置炉膛下面是消火室，其下部有出焦口和惰性气体入口，炉身上设有与前置炉膛相连的惰性气体出口，前置炉膛中设有作为焦炭料堆边界的外壳，外壳与前置炉膛壁在惰性气体出口处形成一个环形腔作为惰性气体通道，惰性气体冷却和除尘后重新供往惰性气体入口。环形腔设计成复燃室，在焦炭料堆上面从前置炉膛引出的气体导管与空气进气管交错地通入复燃室；环形腔壁上设有冷却水管道等构成。

[0006] 上述现有干熄焦设备主要采用单台大型熄焦槽，需要配套提升框架等复杂设备，投资比较大；更重要的是焦炭在接焦罐输入熄焦槽的过程中产生烟尘外泄，排放大量的二氧化碳造成了环境污染。为解决上述干熄焦装置及工艺存在的问题，干熄焦装置迫切需要进一步改进。

发明内容

[0007] 基于上述现有干熄焦装置及其方法所存在的问题，本发明提供一种组合式干熄焦装置及其工艺。

[0008] 本发明组合式干熄焦装置，包括连接管、熄焦罐座、接熄焦罐以及罐车。其特征在于：

[0009] 设置有至少两个以上的接熄焦罐和与其相应的固定熄焦罐座底和可上下移动的熄焦罐座盖；

[0010] 设置有至少两个以上的与接熄焦罐相应的罐车；

[0011] 设置有至少两个以上的进气管两端分别与相应的接熄焦罐和低温介质总管相连通；

[0012] 设置有至少两个以上的出气管两端分别与相应的接熄焦罐和高温介质总管相连通；

[0013] 设置有至少两个以上的出气管和其下一个进气管以及最后一个出气管与第一个进气管之间由罐座连接管相连通；

[0014] 设置有N2气总管通过稳定清扫管与接熄焦罐相连通。

[0015] 上述熄焦装置所述的接熄焦罐是并列设置的，在其接熄焦罐内的底部设置有翻板式网状底板，底端设置有罐底承插口，顶端设置有罐顶承插口，罐体上设置有支座。

[0016] 本发明一种用于上述组合式干熄焦装置的熄焦工艺，该工艺是将至少两个以上的接熄焦罐装入组合式干熄焦系统中，再依次将至少两个以上的进气管中的氮气或还原性气体低温换热介质，送入至少两个以上的装有950～1050℃高温焦炭的接熄焦罐中，通过调节连接管阀门与至少两个以上的接熄焦罐内的高温焦炭置换热量，焦炭温度降至200～250℃，同时将换热介质加热到800～950℃由出气管输出的工艺过程。其中，所述的通入进气管的低温换热介质是氮气或是还原性气体；所述的还原性气体是H2、CO和CH4，三者的体积含量和大于75％。

[0017] 本发明实施上述技术方案，采用了至少两个以上的多台接熄焦罐替代单台大型的熄焦设备，省去了提升框架等复杂的输入设备；所采用的接熄焦罐结构简单，既是接焦设备，又是熄焦设备，循环连续熄焦使用，提高了熄焦效率，同时消除了焦炭在熄焦过程中的烟尘外泄和排放大量的二氧化碳，造成的环境污染问题；接熄焦罐和相应的接熄焦罐座配套使用，密封性好，省去了振动机和密封出焦阀等设备，使投资大大降低；该装置设在地面上接熄焦罐较低，地面作业方便安全，由于几个接熄焦罐并列设置，出现问题分件检修方便，不易形成全部停车。另外，所用的并列接熄焦罐可多可少，视焦化规模而定，交替连续使用，适应生产能力弹性大，通过简单的组合，能够适应60～100万吨焦化厂，也可适应500～1000万吨级的焦化厂。

[0018] 本发明实施上述技术方案，将低温换热介质的氮气或还原性气体输入至少两个以上的接熄焦罐的950～1050℃的高温焦炭中，通过调节连接管阀门与接熄焦罐内的高温焦炭置换热量，将焦炭温度降至200～250℃，同时将换热介质加热到800～950℃由出气管输出，其工艺过程简便，可操作性强。与现有技术相比，该干熄焦工艺，进行热量交换，节约了能源，实现了节能减排的目的，重要的是解决了焦化在熄焦过程中的污染问题。

附图说明

[0019] 图1是本发明组合式干熄焦工艺流程图

[0020] 图2是本发明组合式干熄焦接熄焦罐结构示意图

[0021] 图中：1：熄焦罐座底；2：熄焦罐座盖；3：接熄焦罐；4：低温介质总管；5：进气管；6：出气管；7：罐座连接管；8：N2气总管；9：稳定清扫管；10：高温介质总管；11：翻板式网式底板；12：罐底承插口；13：罐顶承插口；14：罐体；15：支座；

[0022] A1，A2，A3，A4-低温介质总管和各熄焦罐座底之间的进气阀；

[0023] B1，B2，B3，B4-高温介质总管和各熄焦罐座盖之间的出气阀；

[0024] C1，C2，C3，C4-分别为出气管1与进气管2，出气管2与进气管3，出气管3与进气管4，出气管4与进气管1之间的罐座连接阀；

[0025] D1，D2，D3，D4-稳定清扫阀；T1-低温介质总阀；T2-高温介质总阀。

具体实施方式

[0026] 下面举例详细说明本发明的技术方案，使本领域的技术人员能够实现为准，同时本具体实施方式也能够达到本发明所述效果。

[0027] 实施方式1

[0028] 本发明组合式干熄焦装置的熄焦结构主体主要是由两个或两个以上的接熄焦罐和其相应的熄焦罐座，以及连接管连接构成。

[0029] 其中，熄焦罐座是由与接熄焦罐上下罐口相应的固定熄焦罐座底1和可上下移动的熄焦罐座盖2构成，所谓相应就是将固定熄焦罐座底1与接熄焦罐的罐底端口相应密封；可上下移动的熄焦罐座盖2与接熄焦罐的罐顶端口相应密封，避免在熄焦过程中输入的低温换热介质泄露，另外由于其可上下移动，为接熄焦罐3在接焦后置于熄焦罐座上以及熄焦后从熄焦罐座下撤提供方便。各接熄焦罐3采用并列设置，这样设置有利于集成化、系列化和规模化。

[0030] 系列带阀门的各种连接管是低温介质总管4、进气管5、出气管6、罐座连接管7、N2气总管8、稳定清扫管9和高温介质总管10，这些连接管与接熄焦罐相互连通构成了组合式干熄焦装置。其中，进气管5两端分别与相应的接熄焦罐3和低温介质总管4相连通；出气管6两端分别与相应的接熄焦罐3和高温介质总管10相连通，出气管6和其下一个进气管5以及最后一个出气管6与第一个进气管5之间由罐座连接管7相连通；N2气总管8通过稳定清扫管9与接熄焦罐3相连通。即低温介质总管4与各进气管5相连通，各进气管5与其相应的接熄焦罐3相连通，接熄焦罐3另一端与其相应的出气管6相连通，各出气管6另一端口与一个高温介质总管10连接通，另外，相邻进气管5与出气管6之间由罐座连接管7相连通，并且各连接管上都设置有阀门用于控制气体流量的大小。

[0031] 所述的接熄焦罐3既是接焦和运送焦炭的设备，又是熄焦的设备，在接熄焦罐3的底部设置有翻板式网状底板11，在接焦和熄焦操作过程中处于闭合状态用于支撑高温焦炭，而在出焦操作时处于开启状态用于高温焦炭熄焦后排出焦炭，这种翻板式网状底板11的结构可以是合叶式的，也可以是根据其它现有技术设置，只要能够实现装卸焦炭，达到低温换热介质与焦炭在密闭系统中进行换热即可。在接熄焦罐3的底端设置有罐底承插口12，顶端设置有罐顶承插口13，与接熄焦罐3配套设置，间隙密封性好，防止通入的低温换热介质泄漏，另外，还可以支撑、固定接熄焦罐3。在罐体14上设置有支座15，罐体14是接熄焦罐3的主体，上下连接着罐顶承插口13和罐底承插口12，支座15是为了方便地面固定支架支撑接熄焦罐3而设置的，从而固定整个组合式干熄焦装置，使其实现干熄焦的工艺过程。

[0032] 所述的罐车是与接熄焦罐3相应的普通轮车，是专用于运送接熄焦罐3的，是由轮轴连接车身板构成。

[0033] 实施方式2

[0034] 本发明实施一种组合式干熄焦装置的熄焦工艺是利用氮气或还原性气体为换热介质，所述的还原性气体是H2、CO和CH4，三者的体积含量和大于75％，这种气体可以降低焦炭中的硫含量，从而可以提高焦炭质量，如焦炉煤气。其工艺过程是将至少两个以上的接熄焦罐3装入从炭化室推出的950～1050℃高温焦炭，移动可上下移动的熄焦罐座盖2，并用支架使其置于至少两个以上的熄焦罐座底1上，盖上熄焦罐座盖2，再将氮气或还原性气体低温换热介质送入至少两个以上的装有950～1050℃高温焦炭的接熄焦罐3中，通过调节连接管阀门与接熄焦罐3内的高温焦炭交换热量，使焦炭温度降低至200～250℃，同时换热介质加热到800～950℃的工艺过程。本发明是将氮气或还原性气体低温换热介质由低温介质总管4通入，经进气管5进入接熄焦罐3中，与高温焦炭换热后，经罐座连接管7流入下一个接熄焦罐3中，依次类推，换热后的气体流入最后一个接熄焦罐3中，经与此接熄焦罐3相连的出气管6，从高温介质总管10流出，焦炭被冷却到200～250℃时，再将装有该焦炭的接熄焦罐3撤下，换上新的接熄焦罐3，载热气体最后流经这一接熄焦罐3，如此循环，进行冷却熄焦。本发明是采用多个接熄焦罐代替单个熄焦槽，通过调节各连接管上的阀门对各接熄焦罐中的焦炭进行循环冷却，最终实现节能减排的干熄焦方法。

[0035] 实施方式3

[0036] 下面介绍将接熄焦灌3中高温焦炭冷却的具体工艺步骤：熄焦工作启动前，将所有阀门关闭，启动时依次(按一定的时间间隔)在熄焦罐座上放置接熄焦罐3。用机械手或者是机械的其它方法将1#接熄焦罐置于固定熄焦罐座底1和可上下移动的熄焦罐座盖2中，安装并连通好各个连接管后，依次开启T2、T1和A1、B1阀门，此时低温换热介质流经
1#接熄焦罐和高温焦炭换热，然后经T2流向除尘器和废热锅炉设备；在2#熄焦罐座上安置2#接熄焦罐后，依次开启B2、C1阀门并关闭B1，此时从1#接熄焦罐流出的热载体流经
2#接熄焦罐和高温焦炭换热，后经T2流向除尘器和废热锅炉设备；以此类推，在4#熄焦罐座上安置4#接熄焦罐后，依次开启B4、C3阀门并关闭B3，此时从3#接熄焦罐流出的热载体流经4#接熄焦罐和高温焦炭换热，后经T2流向除尘器和废热锅炉等设备。此时完成了第一次熄焦过程。在4#熄焦罐座上安置4#接熄焦罐后，1#接熄焦罐的焦炭已被冷却，所以开始置换1#接熄焦罐。其顺序为打开A2，关闭A1和C1，取走1#熄焦罐座上的已冷却的
1#接熄焦罐，然后装上新的装有高温焦炭的新接熄焦罐。然后依次打开B1、C4，关闭B4；以此进行类推，2#、3#和4#接熄焦罐置换，4#接熄焦罐置换完成后，完成了全部焦罐的置换，以后如此循环进行熄焦。

[0037] 在组合式干熄焦的温度和压力稳定系统及接熄焦罐的清扫的过程中，流量和温度要发生波动，为了减少波动，设计了新鲜N2气输入管线(也可为独立的低温介质管线)。如1#熄焦罐座的接熄焦罐刚刚安装好(A1、B1、C1、D1、D4关闭)则依次开B1、C4，开C4后从
4#接熄焦罐出的热气流和1#接熄焦罐接通，但由于阻力大，短时间内难有气体流过。为增大4#接熄焦罐出口压力，需缓慢开A3关A2，同时调整B4(关小B4)，使出口流量和压力稳定。当A2关闭后，2#接熄焦罐内充满了较冷的介质，此种冷介质中有CO等可燃性气体，直接撤下2#接熄焦罐上的罐有爆炸危险，且这种气体外排污染环境。另一个问题是新安好的
1#接熄焦罐，还没有的气体能进入系统，所以关闭A2后，迅速打开D1，使新鲜N2气进入1#接熄焦罐，通过C2进入3#接熄焦罐，通过控制B4，确保出口流量、压力不变的情况下，有多余的气体通过C4进入1#接熄焦罐，当1#接熄焦罐有气体从B1进入气输出管道时，关闭B4，系统进入下一个稳定工作状态。可以看出新鲜N2的输入不仅起到了稳定系统压力和流量的作用，同时也清扫了将下撤熄焦罐，防止了可燃气体发生爆炸和对环境的污染。

[0038] 实施方式4

[0039] 下面是本发明组合式干熄焦对不同产量规模的各种焦炉的适应性分析。不同焦炉的有效容积、焦炉孔数和单孔产焦量不同，造成了不同的年生产能力。以炭化室高6m3
的焦炉为例，以年产70万吨焦，单孔产焦量21.4吨计算，设计单接熄焦罐容积为110m，熄焦组由4个熄焦罐座串联组成。接熄焦罐2次接焦后(即相当于炭化室2个孔的出焦量2×21.4吨)，送入干熄焦罐座熄焦。若年熄焦70万吨焦炭，则每小时需熄焦量为81(700000/360/24)吨，每小时需出熄焦罐量为0.53(2×21.4/81)槽，换句话说，每
31.7(0.53×60)分钟需从熄焦组中撤出1个接熄焦罐。在4个熄焦罐座串联的熄焦组中，每个接熄焦罐有4个熄焦段(距出气口最近、距出气口第二位、距出口气第三位、距出气口最远)，这样每个接熄焦罐在各熄焦段的停留时间均为31.7分钟，总熄焦时间为(4×31.7)＝126.8分钟，该总熄焦时间和目前大型熄焦炉的熄焦时间大致吻合。

[0040] 以上述方法计算的各炭化室高度焦炉采用3～5个熄焦罐座串联的熄焦组的熄焦时间和熄焦能力等参数如下表。

[0041] 表1生产能力的适应性分析

[0042]

[0043] 上述表中参数表明，通过调节单接熄焦罐装焦次数和每个熄焦组的熄焦罐座数这两个参数，可调节总熄焦时间和每罐出熄焦间隔时间，可将总熄焦时间调节在100～150分钟之间；可调节装新高温接熄焦罐时间间隔，换下冷接熄焦罐的时间间隔在24～43分钟之间。计算的不同产量规模的各种焦炉的总熄焦时间和目前大型干熄焦技术的熄焦时间大致吻合。计算结果表明，组合式干熄焦技术能适应不同产量规模的各种焦炉。