焦炉系统及其运行方法与流程

1.本公开涉及炼焦及烟气处理技术领域，特别是涉及一种焦炉系统及其运行方法。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.热回收焦炉由炉顶区、炭化室、燃烧室、换热室、烟道等主要结构组成，炼焦煤在炭化室内被燃烧、传热、加热干馏成焦炭，并产生高温荒煤气，高温荒煤气与助燃空气在燃烧室内燃烧生成高温焦炉烟气，高温焦炉烟气通过换热单元给助燃空气换热后通过烟道排出。在结焦过程中，由于荒煤气的发生量是变化的，因此容易出现焦炉炉体局部温度过高的现象，进而影响焦炉系统的安全性和稳定性。


技术实现要素：

4.本公开实施例的目的在于提供一种焦炉系统及其运行方法，以实现对焦炉炉体的均匀加热，提高焦炉系统的安全性和稳定性。具体技术方案如下：
5.第一方面，本公开的实施例提出了一种焦炉系统，包括：
6.焦炉，所述焦炉包括炭化室、燃烧室、换热室、烟道以及烟气平衡道，所述燃烧室包括立火道、煤气道和第一空气道，所述换热室包括烟气道和第二空气道，所述煤气道连通所述立火道和所述炭化室，所述第一空气道连通所述立火道和所述第二空气道，所述烟气道连通所述立火道和所述烟道，所述烟气平衡道与所述换热室的第二空气道连通；
7.余热回收系统，所述余热回收系统与所述烟道连通，所述余热回收系统用于回收所述烟道排出的烟气的热量；
8.烟气回炉系统，所述烟气回炉系统连接所述余热回收系统和所述烟气平衡道，所述烟气回炉系统用于将经余热回收系统处理后的部分烟气通入所述烟气平衡道，所述烟气平衡道用于将烟气回炉系统内的烟气均匀分配至所述第二空气道。
9.根据本公开实施例的焦炉系统，炼焦煤在炭化室内干馏得到荒煤气和焦炭，荒煤气经燃烧室的煤气道进入立火道，从烟气平衡道进入第二空气道的烟气与第二空气道内的助燃空气混合，经预热后通过燃烧室的第一空气道进入立火道，在立火道内，混合后的助燃空气和烟气与荒煤气燃烧，燃烧产生的热量用于为炭化室内的炼焦提供热量，燃烧产生的烟气进入换热室的烟气道为第二空气道内的助燃空气和烟气预热，换热后的烟气经过烟道进入余热回收系统，余热回收系统回收烟气的余热，烟气回炉系统将经过余热回收后的部分烟气通入烟气平衡道，并经烟气平衡道均匀进入第二空气道。在本公开实施例中，通过余热回收系统回收焦炉产生的烟气的余热，并利用烟气回炉系统将经余热回收后的部分低温烟气经过烟气平衡道通入第二空气道内，从而可降低助燃空气中氧气的含量，这样，在炭化室内荒煤气的发生量增多时，可以使较少的氧气与荒煤气燃烧，从而避免出现焦炉炉体局部温度过高的现象，稳定焦炉的立火道内燃烧状态，提高焦炉加热的均匀性，进而提高焦炉系统的安全性和稳定性。
10.另外，根据本公开实施例的一种焦炉系统，还可具有如下附加的技术特征：
11.在本公开的一些实施例中，所述烟气回炉系统包括回炉管道，所述回炉管道连通所述余热回收系统和所述烟气平衡道，所述回炉管道上设置有流量计量装置和调节阀，所述流量计量装置用于测量所述回炉管道内的烟气流量，所述调节阀用于调节所述回炉管道内通过的烟气的流量。
12.在本公开的一些实施例中，所述焦炉系统还包括中控系统和第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述燃烧室内，所述第一温度传感器用于测量燃烧室内的温度，所述中控系统与所述第一温度传感器、流量计量装置以及调节阀电连接，所述中控系统用于根据第一温度传感器测得的温度数据、流量计量装置测得的流量数据来调节所述调节阀的开度。
13.在本公开的一些实施例中，所述回炉管道上还设置有压力变送器和第二温度传感器，所述压力变送器用于测量所述回炉管道内通过的烟气的压力数据，所述第二温度传感器用于测量所述回炉管道内通过的烟气的温度数据，所述中控系统分别与压力变送器以及第二温度传感器电连接。
14.在本公开的一些实施例中，所述余热回收系统包括依次连接的锅炉系统、引风机、烟气处理装置和烟囱，所述锅炉系统与所述烟道连通，所述烟气回炉系统与所述烟气处理装置连通。
15.在本公开的一些实施例中，所述烟气处理装置采用脱硫装置。
16.在本公开的一些实施例中，所述烟气平衡道的数量为2个，一个所述烟气平衡道配置为向所述焦炉机侧的所述第二空气道分配烟气，另一个所述烟气平衡道配置为向所述焦炉焦侧的所述第二空气道分配烟气。
17.在本公开的一些实施例中，所述换热室内的所述第二空气道和所述烟气道相邻分布。
18.在本公开的一些实施例中，所述焦炉还包括炉顶区，所述炉顶区包括看火孔和除炭孔，所述看火孔与所述立火道连通，所述除炭孔与所述炭化室连通。
19.第二方面，本公开的实施例提供一种焦炉系统的运行方法，其应用第一方面中任一项所述的焦炉系统而实施，焦炉系统的运行方法包括：
20.将炼焦煤通入炭化室，得到荒煤气和焦炭，并使荒煤气经煤气道通入立火道；
21.将助燃空气通入换热室的第二空气道内，使助燃空气与烟气回炉系统经烟气平衡道通入第二空气道内的烟气混合并预热；
22.使混合后的助燃空气和烟气与荒煤气在立火道内燃烧，为炭化室内炼焦提供热量，并使产生的烟气进入换热室的烟气道；
23.使进入换热室的烟气道的烟气对混合后的助燃空气和烟气预热；
24.使烟道排出烟气；
25.使余热回收系统回收烟道排出的烟气的热量；
26.使烟气回炉系统将经余热回收系统后的部分烟气通入烟气平衡道，使烟气平衡道内的烟气均匀分配至第二空气道内。
27.根据本公开实施例的焦炉系统的运行方法，通过余热回收系统回收焦炉产生的烟气的余热，并利用烟气回炉系统将经余热回收后的部分低温烟气经过烟气平衡道通入第二
空气道内，从而可降低助燃空气中氧气的含量，这样，在炭化室内荒煤气的发生量增多时，可以使较少的氧气与荒煤气燃烧，从而避免出现焦炉炉体局部温度过高的现象，稳定焦炉的立火道内燃烧状态，提高焦炉加热的均匀性，进而提高焦炉系统的安全性和稳定性。
附图说明
28.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
29.图1为本公开实施例的一种焦炉系统的示意图；
30.图2为本公开实施例的一种焦炉系统中的焦炉的结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员基于本技术所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
32.如图1和图2所示，本技术第一方面的的实施例提出了一种焦炉系统，包括：焦炉1、余热回收系统2以及烟气回炉系统3，具体地，焦炉1包括炭化室11、燃烧室12、换热室13、烟道14以及烟气平衡道15，燃烧室12包括立火道121、煤气道122和第一空气道123，换热室13包括烟气道131和第二空气道132，煤气道122连通立火道121和炭化室11，第一空气道123连通立火道121和第二空气道132，烟气道131连通立火道121和烟道14，烟气平衡道15与换热室13的第二空气道132连通；余热回收系统2与烟道14连通，余热回收系统2用于回收烟道14排出的烟气的热量；烟气回炉系统3连接余热回收系统2和烟气平衡道15，烟气回炉系统3用于将经余热回收系统2处理后的部分烟气通入烟气平衡道15，烟气平衡道15用于将烟气回炉系统3内的烟气均匀分配至第二空气道132。
33.根据本公开实施例的焦炉系统，炼焦煤在炭化室11内干馏得到荒煤气和焦炭，荒煤气经燃烧室12的煤气道122进入立火道121，从烟气平衡道15进入第二空气道132的烟气与第二空气道132内的助燃空气混合，经预热后通过燃烧室12的第一空气道123进入立火道121，在立火道121内，混合后的助燃空气和烟气与荒煤气燃烧，燃烧产生的热量用于为炭化室11内的炼焦提供热量，燃烧产生的烟气进入换热室13的烟气道131为第二空气道132内的助燃空气和烟气预热，换热后的烟气经过烟道14进入余热回收系统2，余热回收系统2回收烟气的余热，烟气回炉系统3将经过余热回收后的部分烟气通入烟气平衡道15，并经烟气平衡道15均匀进入第二空气道132。在本公开实施例中，通过余热回收系统2回收焦炉产生的烟气的余热，并利用烟气回炉系统3将经余热回收后的部分低温烟气经过烟气平衡道15通入第二空气道132内，从而可降低助燃空气中氧气的含量，这样，在炭化室内荒煤气的发生量增多时，可以使较少的氧气与荒煤气燃烧，从而避免出现焦炉炉体局部温度过高的现象，稳定焦炉的立火道121内燃烧状态，提高焦炉加热的均匀性，进而提高焦炉系统的安全性和稳定性。
34.在本公开的一些实施例中，如图2所示，烟气平衡道15与第二空气道132垂直设置，烟气平衡道15的上方设置有多个分配口151，烟气进入烟气平衡道15后，通过分配口151进入第二空气道132与助燃空气混合。
35.在本公开的一些实施例中，烟气回炉系统3包括回炉管道31，回炉管道31连通余热回收系统2和烟气平衡道15，回炉管道31上设置有流量计量装置(图中未示出)和调节阀(图中未示出)。烟道排出的烟气经过余热回收系统2进行余热回收后进入回炉管道31，通过回炉管道31进入烟气平衡道15，回炉管道31上设置的流量计量装置用于测量回炉管道31内通过流量数据，调节阀用于调节回炉管道31内通过的烟气的流量，根据流量计量装置测得的流量数据调节调节阀的开度，从而控制回炉管道31内通过的烟气的流量，进而控制进入烟气平衡道15内的烟气的量，进一步控制助燃空气中氧气的含量，从而实现对焦炉炉体的均匀加热，提高焦炉系统的安全性和稳定性。
36.在本公开的一些实施例中，流量计量装置可以为流量计，调节阀可以为电动调节阀。
37.在本公开的一些实施例中，焦炉系统还包括中控系统(图中未示出)和第一温度传感器(图中未示出)，第一温度传感器设置在燃烧室12内，用于测量燃烧室12内的温度数据，测得的温度数据可以用于表征荒煤气发量的多少，例如温度增高，证明此时荒煤气的发生量较多，温度较低，证明此时荒煤气的发生量较少，中控系统和第一温度传感器、流量计量装置以及调节阀电连接，中控系统用于根据第一温度传感器测得的温度数据以及流量计量装置测得的回炉管道31中通过的流量数据，调节调节阀的开度，以控制进入烟气平衡道15内的烟气的量，进一步控制助燃空气中氧气的含量，从而实现对焦炉炉体的均匀加热，提高焦炉系统的安全性和稳定性。
38.在工作中，例如，当第一温度传感器测得的温度较高，证明此时荒煤气的发生量较多，则此时需要通过中控系统根据温度数据以及流量数据控制调节阀的开度变大以通入较多的烟气来与助燃空气混合，以降低助燃空气中氧气的含量，从而使较少的氧气与荒煤气燃烧以降低燃烧室12内的温度，从而避免出现焦炉炉体局部温度过高的现象；当第一温度传感器测得的温度较低，证明此时荒煤气的发生量较少，则此时需要通过中控系统根据温度数据以及流量数据控制调节阀的开度变小以通入较少的烟气来与助燃空气混合，以提高助燃空气中氧气的含量，从而使较多的氧气与荒煤气燃烧以提高燃烧室12内的温度，从而避免出现焦炉炉体温度过低的现象。因此，通过中控系统、第一温度传感器、流量计量装置以及调节阀来控制进入烟气平衡道15内的烟气的量，进一步控制助燃空气中氧气的含量，从而实现对焦炉炉体的均匀加热，提高焦炉系统的安全性和稳定性。
39.在本公开的一些实施例中，第一温度传感器可以采用红外测温仪。
40.在本公开的一些实施例中，第一温度传感器可以具体设置在燃烧室12内的立火道121内，因为助燃空气与烟气的混合气体与荒煤气在立火道121内燃烧，将第一温度传感器设置立火道121内可以更精确测量燃烧室12内的温度，从而便于中控系统根据温度数据进行回炉管道31内烟气的流量调节。
41.在本公开的一些实施例中，回炉管道31上还设置有压力变送器(图中未示出)和第二温度传感器(图中未示出)。其中，中控系统分别与压力变送器以及第二温度传感器电连接，压力变送器用于测量回炉管道31内通过的烟气的压力数据，第二温度传感器用于测量
回炉管道31内通过的烟气的温度数据。由于回炉管道31内通过的烟气是一种非标准大气压下的气体，其温度和压力与标准大气压不同，而流量计量装置测得的流量数据为标准大气压下的流量数据，所以需要烟气的压力数据和温度数据对流量数据进行补偿计算，得到修正的流量数据，修正的流量数据为更精确的流量数据，中控系统根据第一温度传感器测得的温度数据以及修正的流量数据调节调节阀的开度，从而更精确地控制进入烟气平衡道15内的烟气的量，进一步控制助燃空气中氧气的含量，从而实现对焦炉炉体的均匀加热，提高焦炉系统的安全性和稳定性。
42.在本公开的一些实施例中，在回炉管道31上沿烟气流动方向可以依次设置流量计量装置、压力变送器以及第二温度传感器。
43.在本公开的一些实施例中，第二温度传感器可以采用红外测温仪。
44.在本公开的一些实施例中，余热回收系统2包括依次连接的锅炉系统21、引风机22、烟气处理装置23和烟囱24，锅炉系统21与烟道14连通，烟气回炉系统3与烟气处理装置23连通。从烟道14内流出的烟气先经过锅炉系统21进行余热回收，再进入引风机22，引风机22将经过余热回收的烟气送入烟气处理装置23进行净化处理，经过净化处理后的烟气一部分经过烟气回炉系统3进入烟气平衡道15，一部分经烟囱24排出。
45.在本公开的一些实施例中，锅炉系统21可以为余热锅炉。
46.在本公开的一些实施例中，烟气处理装置23采用脱硫装置，引风机22将经过余热回收的烟气送入脱硫装置进行脱硫处理，经过脱硫处理后的烟气一部分经过烟气回炉系统3进入烟气平衡道15，一部分经烟囱24排出。
47.在本公开的一些实施例中，烟气平衡道15的数量为2个，一个烟气平衡道15配置为向焦炉1机侧的第二空气道132分配烟气，另一个烟气平衡道15配置为向焦炉1焦侧的第二空气道132分配烟气。如图2所示，焦炉1的换热室13中共包括8个第二空气道132，连通焦炉1机侧至焦侧，一个烟气平衡道15向焦炉1机侧的8个第二空气道132均匀分配烟气，另一个烟气平衡道15向焦炉1焦侧的8个第二空气道132均匀分配烟气，这样一来，烟气平衡道15可为8个第二空气道132均匀地分配烟气，且每一个第二空气道132都从焦炉1机侧和焦侧两侧同时通入烟气，因此每一个第二空气道132内部的烟气也是均匀通入的，有利于烟气和助燃空气进行均匀混合，从而均匀的控制助燃空气中氧气的含量，进而实现对焦炉炉体的均匀加热，提高焦炉系统的安全性和稳定性。
48.在本公开的一些实施例中，换热室13内的第二空气道132和烟气道131相邻分布。其中，烟气道131的数量比第二空气道132的数量多一个。如图2所示，焦炉1中包含8个第二空气道132，以及9个烟气道131，第二空气道132内的助燃空气和烟气经过相邻2个烟气道131的预热后进入第一空气道123，之后进入立火道121中与荒煤气燃烧。本技术不限制第二空气道132以及烟气道131的数量，只要烟气道131的数量比第二空气道132的数量多一个即可。
49.在本公开的一些实施例中，焦炉1还包括炉顶区16，炉顶区16包括看火孔161和除炭孔162，看火孔161与立火道121连通，除炭孔162与炭化室11连通。在工作中，工作人员也可以通过感知看火孔161的气流速度来判断立火道121内的温度高低，从而控制通入烟气平衡道15内的烟气的量；除炭孔162也叫导烟孔，导烟孔可以通过管道与导烟车连接，炭化室11内在炼焦煤干馏时会产生烟尘，烟尘可以经过导烟孔，进入到导烟车的管道，从而避免烟
尘排入空气中，污染环境。
50.本技术第二方面的实施例提供一种基于第一方面的焦炉系统的运行方法，其包括：
51.将炼焦煤通入炭化室11，得到荒煤气和焦炭，并使荒煤气经煤气道122通入立火道121；
52.将助燃空气通入换热室13的第二空气道132内，使助燃空气与烟气回炉系统3经烟气平衡道15通入第二空气道132内的烟气混合并预热；
53.使混合后的助燃空气和烟气与荒煤气在立火道121内燃烧，为炭化室11内炼焦提供热量，并使产生的烟气进入换热室13的烟气道131；
54.使进入换热室13的烟气道131的烟气对混合后的助燃空气和烟气预热；
55.使烟道14排出烟气；
56.使余热回收系统2回收烟道14排出的烟气的热量；
57.使烟气回炉系统3将经余热回收系统2后的部分烟气通入烟气平衡道15，使烟气平衡道15内的烟气均匀分配至第二空气道132内。
58.根据本公开实施例的焦炉系统的运行方法，通过余热回收系统2回收焦炉产生的烟气的余热，并利用烟气回炉系统3将经余热回收后的部分低温烟气经过烟气平衡道15通入第二空气道132内，从而可降低助燃空气中氧气的含量，这样，在炭化室11内荒煤气的发生量增多时，可以使较少的氧气与荒煤气燃烧，从而避免出现焦炉炉体局部温度过高的现象，稳定焦炉的立火道121内燃烧状态，提高焦炉加热的均匀性，进而提高焦炉系统的安全性和稳定性。
59.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
60.本公开的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
61.以上所述仅为本公开的较佳实施例，并非用于限定本公开的保护范围。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本公开的保护范围内。