焦炉煤气扩增系统及其扩增方法与流程

本发明涉及一种将二氧化碳和粉煤一起加入焦炉碳化室以扩增焦炉煤气的系统及方法。

背景技术：

通常，将煤料装入焦炉的高温碳化室，并利用燃料气体产生的热量对煤料进行干馏，此时产生副产品焦炉煤气。

如此产生的焦炉煤气大部分被净化后用作炼铁厂的燃料，但随着焦炉煤气使用量的增加，近来正在研究扩增焦炉煤气的方案。特别是，由于二氧化碳问题，氢的大规模生产已成为一个重要课题，在这样的情况下，作为可大规模生产氢的潜在原料焦炉煤气受到关注。

然而，由于未净化的焦炉煤气中存在焦油、硫化氢(h2s)等物质，实际上难以将高温焦炉煤气的显热通过换热装置回收作为能源。为了解决这种问题，日本最近已开始研究对未净化的高温焦炉煤气中包含的焦油用催化剂进行分解或者加入氧气在高温下使焦油部分氧化以扩增可燃气体成分，但是存在催化剂再生和高氧耗所导致的技术上、经济上的问题。

另外，通过碳与二氧化碳或水的反应来得到一氧化碳和氢的研究作为煤炭气化的主要反应受到关注，但是为了气化实际上需要高温热能。

技术实现要素：

技术问题

本发明提供一种焦炉煤气扩增系统及其扩增方法，将粉煤用作碳催化剂来提高反应的碳量，从而提高二氧化碳的焦炉煤气转换率，以便能扩增炼铁厂的能源焦炉煤气。

技术方案

本发明的焦炉煤气扩增系统包括：二氧化碳供应装置，用于将产生于finex厂的二氧化碳供应到碳化室；粉煤供应装置，用于向得到二氧化碳供应的碳化室供应加工后的粉煤；粉煤/二氧化碳反应装置，用于将所述粉煤在碳化室内与二氧化碳进行反应；以及焦炉煤气扩增装置，用于将所述粉煤与碳化室内的碳进行反应，以对碳进行焦炉煤气化。

所述二氧化碳供应装置还包括用于供应二氧化碳的二氧化碳喷嘴。

所述粉煤供应装置还包括用于供应加工后的粉煤的粉煤加入管。

所述粉煤供应装置包括：筛选机，用于将所供应的粉煤按大小筛选出粒径为3mm以下的粉煤；干燥机，用于对筛选出的粉煤进行干燥；破碎机，用于将干燥后的粉煤进行破碎；以及粉煤储存槽，用于储存破碎后的粉煤。

所述粉煤/二氧化碳反应装置还包括加入管道，所述加入管道设置于碳化室上方，以使从所述二氧化碳供应装置供应的二氧化碳以及从所述粉煤供应装置供应的粉煤被加入到碳化室。

本发明的焦炉煤气扩增方法包括：步骤s1，在焦炉的碳化室向焦炉煤气供应二氧化碳；步骤s2，向得到二氧化碳供应的碳化室供应粉煤；以及步骤s3，将所述粉煤与碳化室内的碳进行反应，以对碳进行气化。

在所述粉煤供应步骤中，粉煤可在所述二氧化碳供应到碳化室内的状态下经过1小时以上后予以供应。

在所述粉煤供应步骤中，粉煤可经筛选、加热、破碎及输送步骤供应到焦炉的碳化室内。

在所述粉煤供应步骤中，被加入的粉煤可按大小筛选出3mm以下的粉煤。

在所述粉煤供应步骤中，对被加入的粉煤进行干燥以除去残余水分，然后经过按一定大小进行破碎的步骤，再经过以常温下储存的状态进行输送的过程。

在所述二氧化碳供应步骤和粉煤供应步骤中，通过相互连接二氧化碳喷嘴和粉煤加入管，可用一个加入管道通过焦炉上方的进料孔加入二氧化碳和粉煤。

在所述粉煤供应步骤中，所述粉煤可在常温25℃、一个大气压条件下，与500℃二氧化碳(ftg，finextailgas，即来自finex工艺的尾气)一起从焦炉上层部被加入。

有益效果

根据本发明的系统及其方法，在生产焦炉煤气的工艺中，通过进一步加入粉煤，可以提高二氧化碳的焦炉煤气转换率，由此可以扩增焦炉煤气，从而可以促进二氧化碳作为资源利用。如此，不仅可以通过减少二氧化碳排放来减缓全球变暖，而且作为炼铁产业的二氧化碳资源化技术可以确保产业竞等力。

另外，可通过提高二氧化碳的焦炉煤气转换率获得经济利益。

附图说明

图1是示出本实施例的焦炉煤气扩增系统工艺流程的流程图。

图2是本实施例的焦炉煤气扩增系统工艺的示意图。

图3是针对本实施例的焦炉煤气扩增系统的工艺流程图。

图4是示出对本实施例的焦炉煤气扩增系统的固定概念的视图。

图5是针对本实施例的焦炉煤气扩增系统的具体工艺配置图。

图6是示出本实施例的焦炉煤气扩增方法的过程的流程图。

图7是示出本实施例的二氧化碳和粉煤加入时间点的视图。

图8是对本实施例的一起加入二氧化碳和粉煤的情形进行计算机模拟的结果示意图。

图9是将本实施例的一起加入二氧化碳和粉煤的情形与仅加入二氧化碳的情形进行对比的视图。

具体实施方式

本文所使用的术语只是出于描述特定实施例而不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包括复数形式。还应该理解的是，术语“包括”或“包含”不是具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，而排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。

下面，参照附图详细描述本发明的实施例，以使所属领域的技术人员容易实施本发明。在不超出本发明的概念和范围的情况下，本发明能够以各种不同方式实施，并不局限于下述实施例。

图1是示出本实施例的焦炉煤气扩增系统工艺流程的流程图。

图2是本实施例的焦炉煤气扩增系统工艺的示意图。

图3是针对本实施例的焦炉煤气扩增系统的工艺流程图。

图4是示出对本实施例的焦炉煤气扩增系统的固定概念的视图。

图5是针对本实施例的焦炉煤气扩增系统的具体工艺配置图。

如图1至图5所示，揭示了一种扩增焦炉煤气的系统，在向焦炉碳化室10通入二氧化碳并与碳化室10内的高温碳进行反应而生产焦炉煤气(cokeovengas：cog)的工艺中，作为碳催化剂进一步加入粉煤以扩增所产生的焦炉煤气。

在本实施例中，焦炉煤气扩增系统包括：二氧化碳供应装置1，用于将产生于finex厂的二氧化碳供应到碳化室10；粉煤供应装置2，用于向得到二氧化碳供应的碳化室10供应加工后的粉煤；粉煤/二氧化碳反应装置3，用于将所述粉煤在碳化室10内与二氧化碳进行反应；以及焦炉煤气扩增装置4，用于将所述粉煤与碳化室10内的碳进行反应，以对碳进行焦炉煤气化。

此外，所述二氧化碳供应装置1还可包括用于供应二氧化碳的二氧化碳喷嘴20。

另外，所述粉煤供应装置2还包括用于供应加工后的粉煤的粉煤加入管30，而且所述粉煤供应装置2可包括：筛选机50，用于将所供应的粉煤按大小筛选出粒径为3mm以下的粉煤；干燥机60，用于对筛选出的粉煤进行干燥；破碎机70，用于将干燥后的粉煤进行破碎；以及粉煤储存槽80，用于储存破碎后的粉煤。

其中，所述粉煤/二氧化碳反应装置3还可包括加入管道40，所述加入管道40设置于碳化室10上方，以使从所述二氧化碳供应装置1供应的二氧化碳以及从所述粉煤供应装置2供应的粉煤被加入到碳化室10。

即，所述二氧化碳通过二氧化碳喷嘴20吹入焦炉上层部的进料孔。通过连接该二氧化碳喷嘴20与粉煤加入管30，可由进料孔将粉煤和二氧化碳加入到焦炉上方。

因此，将粉煤进行筛选后，对所含水分(6～8wt％)通过加热(heating)进行干燥，然后经破碎、输送将粉煤储存于所述粉煤储存槽80中，储存的粉煤可通过粉煤加入管30输送，所输送的粉煤可通过所述加入管道40在常温下沿着焦炉上层部的进料孔被加入。

所述二氧化碳通过所述二氧化碳喷嘴20被输送后，可通过所述加入管道40沿着焦炉上层部的进料孔被加入。

图6是示出本实施例的焦炉煤气扩增方法的过程的流程图。

图7是示出本实施例的二氧化碳和粉煤加入时间点的视图。

图8是对本实施例的一起加入二氧化碳和粉煤的情形进行计算机模拟的结果示意图。

图9是将本实施例的一起加入二氧化碳和粉煤的情形与仅加入二氧化碳的情形进行对比的视图。

如图6所示，焦炉煤气的扩增方法可包括：步骤s1，在焦炉的碳化室10向焦炉煤气供应二氧化碳；步骤s2，向得到二氧化碳供应的碳化室10供应粉煤；以及步骤s3，将所述粉煤与碳化室10内的碳进行反应，以对碳进行气化。

在所述粉煤供应步骤s2中，粉煤可在所述二氧化碳供应到碳化室10内的状态下经过1小时以上后予以供应。

因此，如上所述通过进一步加入粉煤，可以提高加入的二氧化碳转换为焦炉煤气的二氧化碳转换率。

为此，在所述粉煤供应步骤s2中，粉煤经筛选、加热、破碎及输送步骤可供应到焦炉的碳化室10内。

也就是说，需要经过所述粉煤筛选、加热、破碎及输送步骤、将粉煤与二氧化碳一起加入到碳化室10的步骤、及扩增焦炉煤气的分离步骤，而且通过将二氧化碳和粉煤一起加入，可以提高通过与高温碳进行反应来扩增焦炉煤气的工艺的转换率。

另外，焦炉运行14小时后，再加入二氧化碳，才能确保一定程度的停留时间，而且焦炉内的煤料上方温度达到800℃以上时，被加入的二氧化碳与粘附在焦炉内的碳才会进行吸热反应。

因此优选地，在运行14小时后，加入二氧化碳，待碳化室10内在扩散有二氧化碳的状态下经过1小时后(运行15小时后)，再加入粉煤。被加入的粉煤按大小筛选出3mm以下的粉煤，并进行干燥以除去残余水分，然后经过按一定大小进行破碎的步骤，再经过以常温下储存的状态进行输送的过程。

此外，在所述二氧化碳供应步骤s1及粉煤供应步骤s2中，通过相互连接二氧化碳喷嘴20和粉煤加入管30，可用一个加入管道40通过焦炉上方的进料孔加入二氧化碳和粉煤。

在所述粉煤供应步骤s2中，所述粉煤可在常温25℃、一个大气压条件下，与500℃二氧化碳(ftg，finextailgas，即来自finex工艺的尾气)一起从焦炉上层部被加入。

如图7所示，对于加入到焦炉上层部碳化室的二氧化碳和粉煤的加入时间，焦炉的平均干馏时间为24小时，以此为准在开始干馏后经过14小时再加入二氧化碳。所述二氧化碳被加入碳化室在内部扩散后，即1小时后，亦即开始干馏经过15小时后，再加入粉煤，以提高二氧化碳和粉煤的反应率，因此二氧化碳的转换率得到提高，从而可以扩增焦炉煤气。

图8所示为加入二氧化碳和粉煤时为了预测二氧化碳转换率进行计算机模拟的结果，显示了二氧化碳浓度变化的结果，图中a部分表示二氧化碳浓度高，通过焦炉上层部进料孔同时加入二氧化碳和粉煤后，二氧化碳转换为一氧化碳，从图8可以确认，由于通过气体通道(gasway)进行反应后扩散，浓度逐渐低于初始加入口。

图9所示为仅加入二氧化碳气体时以及加入二氧化碳气体和粉煤时的计算机模拟后计算二氧化碳转换率的结果，其结果显示将二氧化碳气体和粉煤一起加入时，二氧化碳转换率为89.3％，仅加入二氧化碳气体时，二氧化碳转换率为72.8％。与粉煤一起加入时，相对于以往二氧化碳转换率提高了约17％左右。

因此，在生产焦炉煤气的工艺中，通过进一步加入粉煤，可以提高二氧化碳的焦炉煤气转换率，由此可以扩增焦炉煤气，从而可以促进二氧化碳作为资源利用。如此，不仅可以通过减少二氧化碳排放来减缓全球变暖，而且作为炼铁产业的二氧化碳资源化技术可以确保产业竞争力，还可通过提高二氧化碳的焦炉煤气转换率获得经济利益。

以上对图中示出的本发明的示例性实施方式进行了说明，但所属领域的技术人员可以进行各种变形以及采用其他实施方式。这种变形和其他实施方式均被考虑进权利要求书中，可以说不脱离本发明的真正的主旨和范围。

符号说明

1：二氧化碳供应装置2：粉煤供应装置

3：粉煤/二氧化碳反应装置4：焦炉煤气扩增装置

10：碳化室20：二氧化碳喷嘴

30：粉煤加入管40：加入管道

50：筛选机60：干燥机

70：破碎机80：粉煤储存槽