CN104560069A - 红焦炭的熄焦方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红焦炭的熄焦方法与装置。包括运焦过程：装满红焦炭的熄焦槽在铁轨上移动到熄焦炉顶部位置；卸焦过程：焦槽向熄焦炉卸焦；冷却过程：红焦炭在干熄焦炉中与水冷管接触换热降温，期间通入氮气辅助降温；排焦过程：焦炭与水冷管换热后从熄焦炉底部排出进入收集待运槽；终端降温过程：若进入收集待运槽的焦炭温度较高，则进行喷水终端降温。通过对氮气冷却红焦炭的技术进行改善，利用通有水，或蒸汽、或水和蒸汽混合物的冷却管与熄焦炉内红焦炭接触传热的同时，不仅可以促进熄焦炉内焦炭热量横向的均一化，同时由于通入氮气后熄焦炉外界有压力差的存在，阻止外界空气进入氧化焦炭；具有传热能力强、设备的投资和运行成本低、无污染等特点。

Description

红焦炭的熄焦方法与装置

技术领域

本发明属于节能环保领域。特别涉及一种红焦炭的熄焦方法与装置。

背景技术

炼焦过程中产生的红焦炭蕴含大量的热能，通常需要快速降温减少燃烧及氧化等带来的损失。现在炼焦工艺过程一般是：炭化室内的焦炭成熟后，用推焦车推出，经拦焦车导入熄焦车内，并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段，经筛分按级别贮存待运。该法虽设备简单，熄焦速度快，但造成了大量热能的损失，还会增加焦炭的氧化损失，同时也会造成环境污染。目前，也有把氮气冷却技术应用到红焦炭干熄焦中，但其设备成本较高，且由于氮气传热能力低，造成氮气循环量较大，增加***的运行成本的同时，还会增加降温时间，降低了焦炭的产量，同时还会影响***除尘情况。所以，本发明通过对焦炭降温过程装置进行改造，利用通有水或蒸汽或两者混合物的冷却管接触降温的同时，在***中部或下部通入氮气促进焦炭降温，增加了焦炭的降温速度；同时由于氮气通入***内部压力高于室外，减少了进入***的空气，降低了空气焦炭的燃烧量，另外氮气还作为推动力将烟气推入尾气处理装置；对降温处理后排出的焦炭进行喷水终端降温处理，具有设备的投资和运行成本低、传热能力强、氮气循环量低、焦炭产生量增加、热能回收、无污染等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、节能、环保的红焦炭熄焦的方法和装置，通过对氮气冷却红焦炭的技术进行改善，利用轨道将装满红焦炭的熄焦槽移动到熄焦炉顶部位置卸焦，卸焦完成后对熄焦炉表面红焦炭进行喷水降温，喷水降温产生的蒸汽进入尾气处理***；熄焦炉内利用通有水，或蒸汽、或水和蒸汽混合物的冷却管与熄焦炉内红焦炭接触传热的同时，在熄焦炉的中部或下部充入氮气，不仅可以促进熄焦炉内焦炭热量横向的均一化，同时由于通入氮气后熄焦炉外界有压力差的存在，阻止外界空气进入氧化焦炭，另外也使熄焦炉内产生的烟尘气体自动进入尾气处理***；对排出焦炭立即进行终端降温过程，并将产生的尾气送入尾气处理***进行尾气处理，不仅可以实现对红焦炭的快速降温，同时相对于氮气冷却装置氮气循环量低，降低了***能耗及运行成本。与其他熄焦方法相比，本方法具有传热能力强、氮气循环量低、焦炭产生量增加、设备的投资和运行成本低、热能回收、无污染等特点。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种红焦炭的熄焦方法，其特征是熄焦至少包括如下过程：

(1)运焦过程：装满红焦炭的熄焦槽在铁轨上移动到熄焦炉顶部位置过程；

(2)卸焦过程：焦槽向熄焦炉卸焦过程；

(3)冷却过程：红焦炭在干熄焦炉中与水冷管接触换热降温过程，期间通入氮气辅助降温；

(4)排焦过程：焦炭与水冷管换热后从熄焦炉底部排出进入收集待运槽的过程；

(5)终端降温过程：若进入收集待运槽的焦炭温度较高，则进行喷水降温过程。

所述方法中运焦过程的装置，其特征是所述的运焦过程在于在熄焦槽下方的轨道是水平，在熄焦炉段轨道也是水平设置，在这两段水平铁轨的过渡段的铁轨是倾斜设置，干熄焦炉段高于熄焦槽下方段，其倾角小于35°；运焦车移动的动力由卷扬机通过钢丝绳拉动提供。

所述方法中卸焦过程的装置，其特征是所述的卸焦过程在于熄焦槽的底部向外倾斜，倾斜底端处可以卸焦，卸焦时打开，装焦和运焦时关闭。

所述的冷却过程在于卸焦过程完成后立即向熄焦炉顶部的红焦炭表面喷水，喷水强度控制在使顶部表层向下50mm以内的焦炭温度降到500-600℃。

所述的冷却过程在于在干熄焦炉的中部或下部充入氮气，保持熄焦炉内的压力比当地大气压高10-100Pa，从炉内排出的气体进入尾气处理***处理后放散。

所述方法中冷却过程的装置，其特征是所述的冷却过程在于装置的外周为长方形，在其内设置有与卸焦车相垂直的隔段将换热装置分成多个空腔，每个空腔的周壁设置有通入水，或蒸汽、或水和蒸汽混合物的金属材质的冷却管，每个空腔中起冷却作用的冷却管从上到下垂直设置，焦炭流道为长方形桶状结构；空腔底部设置有调节焦炭流量的阀门；在装置中部或下部设置有充入氮气的充气孔。

所述方法中冷却过程的装置，其特征是所述的冷却过程在于红焦炭的熄焦炉在红焦炭运焦车的行进方向，并列复数个设置，批次交替装入红焦炭或同一运焦车分别依次装入不同炉中。

所述方法中冷却过程的装置，其特征是所述的冷却过程在于红焦炭的换热冷却炉的顶部与熄焦槽之间设置有烟尘罩，烟尘罩上方横向或纵向设置有阀门，当熄焦槽到达烟尘罩上方卸焦时隔板打开，卸焦结束后隔板关闭，该烟尘罩的出口尾气处理***的入口侧相连接。

所述的排焦过程在于熄焦炉下部的排焦阀是倾斜开启方式；在排焦过程中收集待运槽上方阀门打开，排焦结束后阀门关闭。

所述的终端降温过程在于排焦过程完成后，若温度较高则立即向焦炭进行喷水降温处理，喷水降温过程所产生的水蒸气尾气处理***处理。

具体说明如下：

运焦过程：利用铁轨将装满红焦炭的熄焦槽移动到熄焦炉的顶部位置，其中熄焦槽段轨道是水平，熄焦炉段铁轨也是水平设置，在这两段水平铁轨的过渡段的铁轨是倾斜设置，焦炉段高于熄焦槽段，其倾角小于35°，运焦车移动的动力由卷扬机通过钢丝绳拉动提供。

卸焦过程：由熄焦槽向熄焦炉卸焦的过程中，所述熄焦槽卸焦的装置，其特征在于熄焦槽的底部向外倾斜，倾斜底端处可以排焦，卸焦时打开，装焦和运焦时关闭。

冷却过程：干熄焦炉内红焦炭与水冷管接触换热的过程，期间通入氮气辅助降温。卸焦过程完成后，立即向熄焦炉顶部的红焦炭表面喷水，喷水强度控制在使顶部表层向下50mm以内的焦炭温度降到500-600℃之间，喷水产生的水蒸气送入尾气处理***中进行处理。

所述红焦炭换热冷却的装置，其特征在于所述装置的外周为长方形，在其内设置有与卸焦车相垂直的隔段将换热装置分成多个空腔，每个空腔的周壁设置有通入水，或蒸汽、或水和蒸汽混合物的金属材质的冷却管，每个空腔中起冷却作用的冷却管从上到下垂直设置，焦炭流道为长方形桶状结构；空腔底部设置有调节焦炭流量的阀门；在装置中部或下部设置有充入氮气的充气孔。

所述红焦炭换热冷却过程，其特征在于在干熄焦炉的中部或下部充入氮气，保持熄焦炉内的压力比当地大气压高10-100Pa，使焦炭层在装置内实现横向均一化，增加焦炭传热速度，同时压力差的存在阻挡装置外空气的进入减少红焦炭的氧化损失，此外在压力差的推动下可以使炉内产生的气体自动进入尾气处理***进行尾气处理。

所述红焦炭的换热冷却炉在红焦炭运焦车的行进方向，并列复数个设置，批次交替装入红焦炭或同一运焦车分别依次装入不同炉中。

所述红焦炭的换热冷却炉的顶部与红焦炭运焦车之间设置有烟尘罩，烟尘罩上方设置有平行或垂直于熄焦槽运动方向的电子阀门，当熄焦槽到达烟尘罩上方卸焦时隔板打开，卸焦结束后隔板关闭，该烟尘罩的出口尾气处理***的入口侧相连接。

排焦过程：冷却后的焦炭经过排焦过程进入焦炭收集***。换热降温装置下部设置倾斜开启方式的排焦阀。

终端降温过程：对排焦过程完成后的焦炭立即进行喷水降温处理，喷水降温过程所产生的水蒸气送入权利要求5所述尾气处理***处理。

实现本发明的红焦炭熄焦装置由装满红焦炭的熄焦槽3在卷扬机4驱动的钢丝绳1的作用下，沿轨道2移动到熄焦炉的上方。熄焦槽1在卸焦过程中，烟尘罩6上方的隔板打开，熄焦槽1底部卸焦阀，焦炭批次交替装入红焦炭或同一运焦车分别依次装入不同熄焦炉7中。之后烟尘罩6上方阀门关闭，喷头(上)5立即对熄焦炉7顶部的红焦炭表面喷水，喷水强度控制在使顶部表层向下50mm以内的焦炭温度降到500-600℃，同时熄焦槽1沿轨道2退回进行下一次装焦运焦过程。接着熄焦炉7内红焦炭在通入水，或蒸汽、或水和蒸汽混合物的金属材质的冷却管19及中、下部充气孔14释放的氮气的双重作用下进行降温作用，其中保持氮气在熄焦炉内的压力比当地大气压高10-100Pa，在这个过程中阀门(上)8打开，喷水产生的水蒸气等气体在氮气产生的压差及引风机的作用下进入尾气处理装置9。经过熄焦炉7降温的焦炭从炉底的排焦阀11进入收集待运槽13中，此时收集待运槽13上方阀门打开，排焦结束后收集待运槽阀门及熄焦炉排焦阀关闭，若温度较高则喷头(下)12立即向焦炭进行喷水降温处理，此过程阀门(下)10打开，喷水产生的水蒸气等气体在引风机的作用下进入尾气处理装置9进行处理。最后收集待运槽内的焦炭在筛焦贮存，等待运输。

所述冷却管流体管的长度等于熄炉高度，内径为1cm～15cm，外侧设置厚度为0.8～10.0mm的防磨金属外衬。

所述烟尘罩与熄焦炉、烟尘罩与尾气处理装置、收集待运槽与尾气处理装置之间以法兰进行连接，中间用密封材料进行密封。

所述阀门均可进行手动和电动操控。

本发明的效果是，利用红焦炭和冷却管直接接触与氮气渗流辅助传热的组合方式，可以实现少量氮气大幅度减少红焦炭横向的温度梯度，减少了氮气的循环使用量，同时可以避免装置外空气进入，减少了红焦炭的氧化损失，此外熄焦炉内气体在通入氮气产生的压力差的推动下可以自动进入尾气处理***进行处理；熄焦槽卸焦结束后及熄焦炉卸焦时对焦炭进行喷水降温处理，进一步提高了焦炭的降温速度，对熄焦过程中使用的氮气及产生的污染气体、水蒸气等送入尾气处理装置进行尾气处理，大大减少了气体对环境污染。与传统氮气冷却干熄焦方法相比，本方法的氮气循环量仅为5％-20％，其总的传热效率可提高25％以上，焦炭的产生量可提高10％-30％。因此本方法具有传热能力强、氮气循环量低、焦炭产生量增加、对热能进行了回收，且无污染等特点。

附图说明

图1：装置***图

图2：熄焦炉内部图

1-钢丝绳、2-轨道、3-熄焦槽、4-卷扬机、5-喷头(上)、6-烟尘罩、7-熄焦炉、8-阀门(上)、9-尾气处理装置、10-阀门(下)、11-排焦阀、12-喷头(下)、13-收集待运槽、14-氮气充入孔、15-氮气输送管、16-氮气储存罐、17-气泵、18-空腔边壁、19-冷却管、20-蒸汽利用单元、、21-水泵、22-冷水储水池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

实施例1

如图1所示，熄焦槽3装载温度1000℃焦炭在卷扬机4连接的双排钢丝绳1的牵引下，在轨道2上运动至熄焦炉7的上方。烟尘罩6位于熄焦炉7和轨道2之间，烟尘罩6与熄焦炉7之间用法兰进行连接，中间加垫密封材料。烟尘罩6的上方设置有平行于熄焦槽3运动方向的电子阀门，当熄焦槽3运动至烟尘罩6上方后停止，此时电子阀门打开，熄焦槽3底部阀门打开进行卸焦，卸焦结束后，熄焦槽底部阀门及烟尘罩上方电子阀门同时关闭。此时喷头(上)5打开对熄焦炉7内的进行喷水降温，喷水强度控制在使顶部表层向下50mm内的焦炭温度降到500℃。在此过程中阀门(上)8打开，产生的水蒸气等气体进入尾气处理装置9中，阀门(上)8所在的管道与烟尘罩以法兰进行连接，中间加垫密封材料。如图2当焦炭进入熄焦炉7过程中，水泵21打开，在空腔边壁18内的通有水的冷却管19进行工作，氮气储存罐16打开，气泵17经氮气输送管15自在熄焦炉7的下方氮气充入孔14进入熄焦炉7内，辅助水冷管19降温。焦炭经过熄焦炉7降温后自排焦阀11排出，排出的焦炭温度在100℃左右，此时阀门(下)10打开，部分蒸汽进入尾气处理装置9中。焦炭收集待运槽13内静置后进行筛焦待运。在此过程中每吨焦炭可产生500kg，5Mpa，450℃蒸汽用于蒸汽利用单元20。

实施例2

如图1所示，熄焦槽3装载温度1200℃焦炭在卷扬机4连接的双排钢丝绳1的牵引下，在轨道2上运动至熄焦炉7的上方。烟尘罩6位于熄焦炉7和轨道2之间，烟尘罩6与熄焦炉7之间用法兰进行连接，中间加垫密封材料。烟尘罩6的上方设置有垂直于熄焦槽3运动方向的电子阀门，当熄焦槽3运动至烟尘罩6上方后停止，此时电子阀门打开，熄焦槽3底部阀门打开进行卸焦，卸焦结束后，熄焦槽底部阀门及烟尘罩上方电子阀门同时关闭。此时喷头(上)5打开对熄焦炉7内的进行喷水降温，喷水强度控制在使顶部表层向下50mm内的焦炭温度降到550℃。在此过程中阀门(上)8打开，产生的水蒸气和尾气等气体进入尾气处理装置9中，阀门(上)8所在的管道及阀门(下)9均与烟尘罩以法兰进行连接，中间加垫密封材料。如图2当焦炭进入熄焦炉7过程中，水泵21打开，空腔边壁18内的通有水蒸汽的冷却管19进行工作，氮气储存罐16打开，气泵17经氮气输送管15在熄焦炉7的中部氮气充入孔14进入熄焦炉7内，辅助水冷管19降温。焦炭经过熄焦炉7降温后自排焦阀11排出，排出的焦炭温度在250℃左右，此时阀门(下)10打开，喷头(下)12打开对排焦结束的焦炭进行终端降温处理，降温产生的水蒸气等进入尾气处理装置9中，降温结束后的焦炭进入收集待运槽13，静置后进行筛焦待运。在此过程中每吨焦炭可产生800kg，5.5Mpa，500℃蒸汽用于蒸汽利用单元20。

实施例3

如图1所示，熄焦槽3装载温度1100℃焦炭在卷扬机4连接的双排钢丝绳1的牵引下，在轨道2上运动至熄焦炉7的上方。烟尘罩6位于熄焦炉7和轨道2之间，烟尘罩6与熄焦炉7之间用法兰进行连接，中间加垫密封材料。烟尘罩6的上方设置有平行于熄焦槽3运动方向的电子阀门，当熄焦槽3运动至烟尘罩6上方后停止，此时电子阀门打开，熄焦槽3底部阀门打开进行卸焦，卸焦结束后，熄焦槽底部阀门及烟尘罩上方电子阀门同时关闭。此时喷头(上)5打开对熄焦炉7内的进行喷水降温，喷水强度控制在使顶部表层向下50mm内的焦炭温度降到600℃。在此过程中阀门(上)8打开，产生的水蒸气等气体进入尾气处理装置9中，阀门(上)8所在的管道与烟尘罩以法兰进行连接，中间加垫密封材料。如图2当焦炭进入熄焦炉7后，水泵21打开，在空腔边壁18内的通有水和水蒸气的冷却管19进行工作，氮气储存罐16打开，通过气泵17经氮气输送管15在熄焦炉7的下方氮气充入孔14进入熄焦炉7内，辅助水冷管19降温。焦炭经过熄焦炉7降温后自排焦阀11排出，排出的焦炭温度在150℃左右，此时阀门(下)10打开，部分蒸汽进入尾气处理装置9中。焦炭收集待运槽13内静置后进行筛焦待运。在此过程中每吨焦炭可产生650kg，5Mpa，470℃蒸汽用于蒸汽利用单元20。

Claims (10)

1.一种红焦炭的熄焦方法，其特征是熄焦至少包括如下过程：

(1)运焦过程：装满红焦炭的熄焦槽在铁轨上移动到熄焦炉顶部位置过程；

(2)卸焦过程：焦槽向熄焦炉卸焦过程；

(3)冷却过程：红焦炭在干熄焦炉中与水冷管接触换热降温过程，期间通入氮气辅助降温；

(4)排焦过程：焦炭与水冷管换热后从熄焦炉底部排出进入收集待运槽的过程；

(5)终端降温过程：若进入收集待运槽的焦炭温度较高，则进行喷水降温过程。

2.实现权利要求1所述方法中运焦过程的装置，其特征是所述的运焦过程在于在熄焦槽下方的轨道是水平，在熄焦炉段轨道也是水平设置，在这两段水平铁轨的过渡段的铁轨是倾斜设置，干熄焦炉段高于熄焦槽下方段，其倾角小于35°；运焦车移动的动力由卷扬机通过钢丝绳拉动提供。

3.实现权利要求1所述方法中卸焦过程的装置，其特征是所述的卸焦过程在于熄焦槽的底部向外倾斜，倾斜底端处可以卸焦，卸焦时打开，装焦和运焦时关闭。

4.如权利要求1所述方法，其特征是所述的冷却过程在于卸焦过程完成后立即向熄焦炉顶部的红焦炭表面喷水，喷水强度控制在使顶部表层向下50mm以内的焦炭温度降到500-600℃。

5.如权利要求1所述方法，其特征是所述的冷却过程在于在干熄焦炉的中部或下部充入氮气，保持熄焦炉内的压力比当地大气压高10-100Pa，从炉内排出的气体进入尾气处理***处理后放散。

6.实现权利要求1所述方法中冷却过程的装置，其特征是所述的冷却过程在于装置的外周为长方形，在其内设置有与卸焦车相垂直的隔段将换热装置分成多个空腔，每个空腔的周壁设置有通入水，或蒸汽、或水和蒸汽混合物的金属材质的冷却管，每个空腔中起冷却作用的冷却管从上到下垂直设置，焦炭流道为长方形桶状结构；空腔底部设置有调节焦炭流量的阀门；在装置中部或下部设置有充入氮气的充气孔。

7.实现权利要求1所述方法中冷却过程的装置，其特征是所述的冷却过程在于红焦炭的熄焦炉在红焦炭运焦车的行进方向，并列复数个设置，批次交替装入红焦炭或同一运焦车分别依次装入不同炉中。

8.实现权利要求1所述方法中冷却过程的装置，其特征是所述的冷却过程在于红焦炭的换热冷却炉的顶部与熄焦槽之间设置有烟尘罩，烟尘罩上方横向或纵向设置有阀门，当熄焦槽到达烟尘罩上方卸焦时隔板打开，卸焦结束后隔板关闭，该烟尘罩的出口尾气处理***的入口侧相连接。

9.如权利要求1所述方法，其特征是所述的排焦过程在于熄焦炉下部的排焦阀是倾斜开启方式；在排焦过程中收集待运槽上方阀门打开，排焦结束后阀门关闭。

10.如权利要求1所述方法，其特征是所述的终端降温过程在于排焦过程完成后，若温度较高则立即向焦炭进行喷水降温处理，喷水降温过程所产生的水蒸气进入尾气处理***处理。