专利名称：一种煤制焦装置干熄焦方法
技术领域：
本发明涉及一种煤制焦装置干熄焦方法，特别地讲本发明涉及一种煤制半焦(兰炭)装置干熄焦方法。
背景技术：
目前煤制兰炭行业共存的一个不完善之处是无论内热式或外热式工艺技术，兰炭熄焦均采用水熄焦方式快速取出热量，然后水熄焦经过烘干脱水过程，控制兰炭产品最终水含量。众所周知，中国钢铁集团鞍山热能研究院于二十世纪八十年代初开始不断研究开发的“以不粘煤或弱粘煤块煤为原料在直立式炭化炉炼制铁合金专用兰炭”技术(以下简称中钢煤转化技术BT)，采用适合煤源(比如中国大同、神府地区的煤炭)，在直立式炭化炉内炼制兰炭并副产荒煤气和中低温煤焦油，是一种兰炭产品质量优良、煤焦油产率高、工程造价较低、配套环保技术完善的成熟的内热式制兰炭技术，业已得到大量应用。以采用中钢煤转化技术BT的产兰炭能力60万吨/年的装置为例，水熄焦方式部分技术数据为①水熄焦产生的水蒸气进入炭化炉，部分水分最终进入煤气分离系统排出的含焦油污水中，产生含焦油污水约7吨/时；②水熄焦造成无水热炭成为含水冷炭，含水量7. 5吨/时，约占兰炭产品量的10% ;为了降低水分，相应增加干燥脱水步骤，通常采用的是干燥窑间接加热或煤气燃烧烟气直接加热烘干，传热效率低、能耗高、系统投资额大；③水熄焦过程必然发生液体水的汽化产生部分炭体的破裂，含水焦的烘干过程必然发生液体水的汽化产生部分炭体的破裂，产生更多的粉焦；④含水焦的烘干过程造成水损失和煤气消耗。上述技术方案的缺点表现在①“先加水、后脱水”的矛盾性热焦加水水熄焦后，设置烘干脱水过程；②“先冷却降温、后干燥升温”的矛盾性水熄焦为冷却降温过程，烘干脱水为干燥升温过程；③烘干过程能量利用率低直接烘干时，因为温差小、操作压力低、直接传热气相介质密度低，传热效果均很差，设备庞大；间接烘干时，操作压力低，直接传热气相介质密度低，传热效果均很差，设备庞大，如欲提高传热效率而提高传热温差则能级浪费严重；④烘干过程物质回收利用率为零烟气、水汽全部排入大气，没有回收任何组分；⑤水熄焦产生的水蒸气进入炭化炉，最终形成含焦油污水中，产生含焦油污水约7吨/时。实质上，上述问题的根本结症在于一方面炭化炉底部出焦密封(防止空气进入炭化炉机制)采用水封方式从而无法摆脱焦与水接触问题进而无法摆脱焦含水问题，同时没有找到传热效率高、系统尺寸小、安全性高的熄焦方法。本发明的主要技术思想是对兰炭装置采用干法熄焦，通常多个炭化室共用一套熄、焦系统。来自炭化室炭冷却段的热焦被推焦机JI推出并经通道移动至热焦中转仓VI，Vl加料阀定期将热焦卸入后关闭，用熄焦塔Tl气体对Vl加压后定期将热焦卸入熄焦塔Tl，在Tl内部，热焦在重力作用下自上而下移动，与自下而上流动的惰性气体如CO2接触降低温度，冷焦被推焦机J2推至冷焦中转仓V2，V2加料阀定期将冷焦卸入后关闭，V2放气给V3泄压后定期将冷焦卸入冷焦储存室V3或经皮带传输。离开Tl的热载热气G2进入喷淋塔T2底部与自顶部喷入的冷喷淋水Wl逆流接触传热冷却后作为Gl返回干燥室Tl循环使用，喷淋水Wl与热载热气G2接触后成为热喷淋水W2，W2经过冷却降温后返回喷淋塔T2循环使用。 本发明的传热学特点是兰炭熄焦采用加压惰性气体如CO2干熄焦方式加快取热速度、缩小设备尺寸，干熄焦过程产生的热循环气与喷淋水接触快速放热，热循环水的冷却过程传热效率也较高。整个过程耗水量极低，不消耗燃气。本发明的流体力学特点是与采用低压循环气方式相比，采用加压循环气干熄焦方法可以大幅度降低系统压力降，因而降低动力消耗。一种已知的干熄焦方法是应用在高温炼焦领域的技术将高温焦炭卸出炼焦炉转运至熄焦炉，在密闭的系统中用惰性气体将红焦冷却，温度约1000°c的红焦在干熄炉的冷却室内与循环风机鼓入的冷惰性气体进行热交换后温度降低至200°C以下，离炉惰性气体温度上升至800 900°C，离炉惰性气体除尘后至热量回收部分发生蒸汽和加热冷水，降温至120 150°C后的惰性气体加压后返回熄焦炉循环使用，惰性气体循环回路压力为常压，惰性气通常为烟气其主要组分为氮气等。该方法不能直接应用于兰炭的干熄焦过程，因为兰炭离开炭化炉的温度仅200 300°C，与温度为120 150°C后的惰性气体换热温差太小、传热系统设备尺寸庞大，且焦炭卸出炼焦炉转运至熄焦炉的过程及设备复杂、投资巨大，不适用。本发明所述方法未见报道。本发明所述方法与制焦炉一体化构成一种集成工艺技术。因此，本发明的第一目的在于提出一种煤制焦装置干熄焦方法；本发明的第二目的在于提出一种煤制半焦(兰炭)装置干熄焦方法。
发明内容
一种煤制焦装置干熄焦方法，其特征在于包含以下步骤①在炭化室的出焦段，炭冷却段底部的热焦被推焦机Jl推出炭化室；②在热焦中转仓VI，加料程序中来自步骤①的热焦进入VI，卸料程序中Vl的热焦进入熄焦塔Tl ；③在熄焦塔Tl内，热焦在重力作用下自上而下移动，与自下而上流动的惰性气体Gl接触降低温度，熄焦塔Tl底部的冷焦被推焦机J2推出进入冷焦中转仓V2，载热气G2排出熄焦塔Tl ;惰性气体主要组分为CO2和或N2 ；④在冷焦中转仓V2，加料程序中冷焦进入V2，卸料程序中排出V2的冷焦；⑤在载热气G2冷却步骤，载热气G2经过包含除尘、冷却的步骤后作为Gl返回熄焦塔Tl循环使用。设置热焦、冷焦转运通道时，本发明特征在于
①煤制焦装置为制兰炭装置，其原料煤为不粘结煤或弱粘结煤；在炭化室SI的出焦段，炭冷却段底部的热焦被推焦机Jl推出炭化室后进入通道Dl ；②在热焦中转仓VI，加料程序中来自通道Dl的热焦进入VI，卸料程序中Vl的热焦进入媳焦塔Tl ；③在熄焦塔Tl内，热焦在重力作用下自上而下移动，与自下而上流动的惰性气体Gl接触降低温度，熄焦塔Tl底部的冷焦被推焦机J2推出熄焦塔Tl后进入通道D2，载热气G2排出熄焦塔Tl ；④在冷焦中转仓V2，加料程序中来自通道D2的热焦进入V2，卸料程序中排出V2的冷焦。本发明操作步骤详细特征在于
①煤制焦装置为制兰炭装置，其原料煤为不粘结煤或弱粘结煤；在炭化室SI的出焦段，炭冷却段底部的热焦被推焦机Jl推出炭化室后进入通道Dl ；②热焦中转仓Vl的加料程序中动作顺序如下第一步，确认全部阀门关闭；第二步，打开排气阀Kl使Vl压力与炭化室SI的出焦段压力相等；第三步开通进料阀31，使来自通道Dl的热焦进入VI，加料至预定料位后关闭加料阀31，关闭排气阀Kl ；热焦中转仓Vl的卸料程序中动作顺序如下第一步，确认全部阀门关闭；第二步，打开进气阀K2使Vl压力与熄焦塔Tl顶部压力相等；第三步开通卸料阀32，来自Vl的热焦进入熄焦塔Tl，加料至预定料位后，关闭卸料阀32，关闭进气阀K2 ；③在熄焦塔Tl内，热焦在重力作用下自上而下移动，与自下而上流动的惰性气体接触降低温度，熄焦塔Tl底部的冷焦被推焦机J2推出熄焦塔Tl后进入通道D2 ；④冷焦中转仓V2的加料程序中动作顺序如下第一步，确认全部阀门关闭；第二步，打开进气阀K3使V2压力与熄焦塔Tl出焦段压力相等；第三步开通进料阀61，使来自通道D2的热焦进入V2，加料至预定料位后关闭加料阀61，关闭排气阀K3 ；冷焦中转仓V2的卸料程序中动作顺序如下第一步，确认全部阀门关闭；第二步，打开放气阀K4使V2压力与冷焦转存室V3压力相等；第三步开通卸料阀62，卸出V2的冷焦，然后关闭卸料阀62,关闭排气阀K4。本发明载热气G2冷却步骤使用喷淋塔T2时特征在于⑤在载热气G2冷却步骤使用喷淋塔T2，在喷淋塔T2内，离开Tl的载热气G2进入底部与自顶部喷入的冷喷淋水Wl逆流接触传热冷却后作为载热气Gl返回熄焦塔Tl循环使用；热喷淋水W2经过冷却降温后返回喷淋塔T2作为Wl循环使用。本发明各步骤主要操作条件一般范围是③熄焦塔Tl操作条件为压力为0. I I. OMPa (绝压)、入塔热焦温度为150 300°C、出塔冷焦温度为60 100°C、入塔载热气Gl温度为35 120°C、出塔载热气G2温度为120 280°C，载热气主要组分为CO2 ；⑤喷淋塔T2操作条件为压力为0. I I. OMPa (绝压)、入冷却塔Tl载热气G2温度为120 280°C、出塔载热气Gl温度为35 120°C、入塔喷淋水Wl温度为35 60°C、出塔喷淋水W2温度为100 140°C。本发明各步骤主要操作条件通常范围是③熄焦塔Tl操作条件为压力为0. I 0. 8MPa (绝压)；
⑤喷淋塔T2操作条件为压力为0. I 0. 8MPa(绝压)。本发明各步骤主要操作条件较佳的范围是③熄焦塔Tl操作条件为压力为0. 2 0. 5MPa(绝压)、焦/气质量比为0. 6
3.0 ⑤喷淋塔T2操作条件为压力为0. 2 0. 5MPa(绝压)、水/气质量比为2. 0 8. O。本发明熄焦塔Tl的气固传热段分为上段和下段时，其特征在于③熄焦塔Tl的气固传热段分为上段和下段，上段为第一传热段，下段为第二传热段；
⑤在载热气G2冷却步骤，设置两级喷淋冷却步骤，在喷淋塔T2内完成第一级喷淋冷却，在喷淋塔T3内完成第二级喷淋冷却；在第一级喷淋冷却过程，在喷淋塔T2内，载热气G2进入底部与自顶部喷入的冷喷淋水Wl逆流接触传热冷却后作为GM自顶部排出，GM的第一部分Gl返回熄焦塔Tl第一传热段底部循环使用；底部排出的热喷淋水W2经过冷却降温后返回喷淋塔T2作为Wl循环使用；喷淋塔T2操作条件为压力略低于熄焦塔Tl顶部压力、载热气G2温度为120 2800C、出塔载热气GM温度为80 120°C、入塔载热水Wl温度为35 60°C、出塔水W2温度为100 140°C、水/气质量比为2.0 8.0。在第二级喷淋冷却过程，在喷淋塔T3内，GM的第二部分G7进入底部与自顶部喷入的冷喷淋水W3逆流接触传热冷却后作为G8返回熄焦塔Tl第二传热段底部循环使用；热喷淋水W4经过冷却降温后返回喷淋塔T3作为W3循环使用；喷淋塔T3操作条件为压力略低于喷淋塔T2顶部压力、G7温度为80 120°C、出塔载热气G8温度为35 70°C、入塔载热水W3温度为25 50°C、出塔载热水W4温度为50 80°C、水/气质量比为0. 4 I. 6。本发明通常多个炭化室共用一套熄焦系统。本发明冷焦中转仓V2排出的冷焦通常卸入冷焦储存室V3或经皮带传输至冷焦储存室V3。
具体实施例方式以下详细描述本发明。本发明所述的压力，指的是绝对压力。本发明所述的气体组分浓度，未特别指明时，均为体积浓度。本文以中钢集团鞍山热能研究院和湖北黄冈华兴冶金窑炉有限责任公司的大型直立炉(60万t/a直立炉)兰炭装置技术为例说明本发明对内热式兰炭装置的工艺改进。然而这并不能限定本发明应用领域。本发明适用于一切内热式炭化装置或外热式炭化装置。本发明所述热炭F，可以是兰炭炉炭化室冷却段排出的热炭，还可以同时加工来自其它装置的热炭。典型的兰炭装置热炭性质如下表I典型的兰炭装置热炭性质
权利要求
1.一种煤制焦装置干熄焦方法，其特征在于包含以下步骤 ①在炭化室的出焦段，炭冷却段底部的热焦被推焦机Jl推出炭化室； ②在热焦中转仓VI，加料程序中来自步骤①的热焦进入VI，卸料程序中Vl的热焦进入熄焦塔Tl ； ③在熄焦塔Tl内，热焦在重力作用下自上而下移动，与自下而上流动的惰性气体Gl接触降低温度，熄焦塔Tl底部的冷焦被推焦机J2推出进入冷焦中转仓V2，载热气G2排出熄焦塔Tl ;惰性气体主要组分为CO2和或N2 ； ④在冷焦中转仓V2，加料程序中冷焦进入V2，卸料程序中排出V2的冷焦； ⑤在载热气G2冷却步骤，载热气G2经过包含除尘、冷却的步骤后作为Gl返回熄焦塔Tl循环使用。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于 ①煤制焦装置为制兰炭装置，其原料煤为不粘结煤或弱粘结煤；在炭化室SI的出焦段，炭冷却段底部的热焦被推焦机Jl推出炭化室后进入通道Dl ； ②在热焦中转仓VI，加料程序中来自通道Dl的热焦进入VI，卸料程序中Vl的热焦进入熄焦塔Tl ； ③在熄焦塔Tl内，热焦在重力作用下自上而下移动，与自下而上流动的惰性气体Gl接触降低温度，熄焦塔Tl底部的冷焦被推焦机J2推出熄焦塔Tl后进入通道D2，载热气G2排出熄焦塔Tl ； ④在冷焦中转仓V2，加料程序中来自通道D2的热焦进入V2，卸料程序中排出V2的冷焦。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于 ①煤制焦装置为制兰炭装置，其原料煤为不粘结煤或弱粘结煤；在炭化室SI的出焦段，炭冷却段底部的热焦被推焦机Jl推出炭化室后进入通道Dl ； ②热焦中转仓Vl的加料程序中动作顺序如下第一步，确认全部阀门关闭；第二步，打开排气阀Kl使Vl压力与炭化室SI的出焦段压力相等；第三步开通进料阀31，使来自通道Dl的热焦进入VI，加料至预定料位后关闭加料阀31，关闭排气阀Kl ； 热焦中转仓Vl的卸料程序中动作顺序如下第一步，确认全部阀门关闭；第二步，打开进气阀K2使Vl压力与熄焦塔Tl顶部压力相等；第三步开通卸料阀32，来自Vl的热焦进入熄焦塔Tl，加料至预定料位后，关闭卸料阀32，关闭进气阀K2 ； ③在熄焦塔Tl内，热焦在重力作用下自上而下移动，与自下而上流动的惰性气体接触降低温度，熄焦塔Tl底部的冷焦被推焦机J2推出熄焦塔Tl后进入通道D2 ； ④冷焦中转仓V2的加料程序中动作顺序如下第一步，确认全部阀门关闭；第二步，打开进气阀K3使V2压力与熄焦塔Tl出焦段压力相等；第三步开通进料阀61，使来自通道D2的热焦进入V2,加料至预定料位后关闭加料阀61,关闭排气阀K3 ； 冷焦中转仓V2的卸料程序中动作顺序如下第一步，确认全部阀门关闭；第二步，打开放气阀K4使V2压力与冷焦转存室V3压力相等；第三步开通卸料阀62，卸出V2的冷焦，然后关闭卸料阀62,关闭排气阀K4。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于 ⑤在载热气G2冷却步骤使用喷淋塔T2，在喷淋塔T2内，离开Tl的载热气G2进入底部与自顶部喷入的冷喷淋水Wl逆流接触传热冷却后作为载热气Gl返回熄焦塔Tl循环使用；热喷淋水W2经过冷却降温后返回喷淋塔T2作为Wl循环使用。
5.根据权利要求I或2或3或4所述的方法，其特征在于 ③熄焦塔Tl操作条件为压力为0. I 1.010^(绝压)、入塔热焦温度为150 3001、出塔冷焦温度为60 100°C、入塔载热气Gl温度为35 120°C、出塔载热气G2温度为120 280°C，载热气主要组分为CO2 ； ⑤喷淋塔T2操作条件为压力为0. I I. OMPa(绝压)、入冷却塔Tl载热气G2温度为120 280°C、出塔载热气Gl温度为35 120°C、入塔喷淋水Wl温度为35 60°C、出塔喷淋水W2温度为100 140°C。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于 ③熄焦塔Tl操作条件为压力为0. I 0. 8MPa (绝压)； ⑤喷淋塔T2操作条件为压力为0. I 0. 8MPa (绝压)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于 ③熄焦塔Tl操作条件为压力为0. 2 0. 5MPa(绝压)、焦/气质量比为0. 6 3. 0 ; ⑤喷淋塔T2操作条件为压力为0. 2 0. 5MPa(绝压)、水/气质量比为2. 0 8. O。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于 ③熄焦塔Tl的气固传热段分为上段和下段，上段为第一传热段，下段为第二传热段； ⑤在载热气G2冷却步骤，设置两级喷淋冷却步骤，在喷淋塔T2内完成第一级喷淋冷却，在喷淋塔T3内完成第二级喷淋冷却； 在第一级喷淋冷却过程，在喷淋塔T2内，载热气G2进入底部与自顶部喷入的冷喷淋水Wl逆流接触传热冷却后作为GM自顶部排出，GM的第一部分Gl返回熄焦塔Tl第一传热段底部循环使用；底部排出的热喷淋水W2经过冷却降温后返回喷淋塔T2作为Wl循环使用；喷淋塔T2操作条件为压力略低于熄焦塔Tl顶部压力、载热气G2温度为120 280°C、出塔载热气GM温度为80 120°C、入塔载热水Wl温度为35 60°C、出塔水W2温度为100 140°C、水/气质量比为2.0 8. O。
在第二级喷淋冷却过程，在喷淋塔T3内，GM的第二部分G7进入底部与自顶部喷入的冷喷淋水W3逆流接触传热冷却后作为G8返回熄焦塔Tl第二传热段底部循环使用；热喷淋水W4经过冷却降温后返回喷淋塔T3作为W3循环使用；喷淋塔T3操作条件为压力略低于喷淋塔T2顶部压力、G7温度为80 120°C、出塔载热气G8温度为35 70°C、入塔载热水W3温度为25 50°C、出塔载热水W4温度为50 80°C、水/气质量比为0. 4 I. 6。
9.根据权利要求I或2或3或4所述的方法，其特征在于多个炭化室共用一套熄焦系统。
10.根据权利要求I或2或3或4所述的方法，其特征在于 ⑥冷焦中转仓V2排出的冷焦卸入冷焦储存室V3或经皮带传输至冷焦储存室V3。
全文摘要
一种适合于兰炭装置的煤制焦装置干熄焦方法，通常多个炭化室共用一套熄焦系统。来自炭化室焦冷却段底部的热焦被推焦机J1推至热焦中转仓V1；V1加料阀定期将热焦卸入仓内后关闭，用熄焦塔T1气体对V1加压后定期将热焦卸入熄焦塔T1；T1在加压条件下操作，热焦在重力作用下自上而下移动，与自下而上流动的惰性气体如CO2接触降低温度，冷焦被推焦机J2推至冷焦中转仓V2；V2加料阀定期将冷焦卸入仓内后关闭，V2放气给V3降压后定期将冷焦卸入冷焦储存室V3或经皮带传输至冷焦储存室V3。离开T1的热态载热气G2进入喷淋塔T2与循环使用的冷喷淋水W1逆流接触传热冷却后作为G1返回熄焦塔T1循环使用。
文档编号C10B39/02GK102732269SQ20111008659
公开日2012年10月17日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者何巨堂 申请人:何巨堂