CN106675601B - 一种干熄焦循环气体及焦炉烟气余热偶合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了干熄焦循环气体及焦炉烟气余热偶合利用方法，包括将红焦送入干熄炉被循环惰性气体冷却后得到冷焦，出所述干熄炉的循环惰性气体经余热锅炉回收显热后送入球加热器对蓄热球进行加热，然后回送到干熄炉内对红焦进行冷却；加热后的蓄热球和炼焦煤经球‑煤配料斗送入球‑煤回转窑内，通过蓄热球对炼焦煤进行干燥破碎，然后经煤‑球分离筛分离出蓄热球和破碎后炼焦煤，蓄热球回送到球加热器，破碎后炼焦煤经流化床分离出粗煤料、细煤料和粉煤，所述细煤料送入焦炉炼焦后得到红焦。本发明工艺简单、能有效回收焦碳余热、对炼焦煤有效干燥，延长设备使用寿命、降低生产和投资成本、大幅减少烟气排放，对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤化工领域，具体的说是一种干熄焦循环气体及焦炉烟气余热偶合利用方法。
背景技术
在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。干熄焦能提高焦炭强度，降低焦炭反应性，对高炉操作有利，尤其对质量要求严格的大型高炉用焦炭，干熄焦更有意义。
现有的干熄焦工艺虽然技术成熟，运行可靠，但存在着以下诸多方面问题：
(1)熄焦后的冷焦温度在150－200℃，含有约0.2GJ/t-焦的显热进入环境损失掉，不仅对焦处理系统皮带产生热侵蚀，还严重恶化了焦处理区域的工作环境；
(2)惰性气体循环系统中负压段会漏进少量空气，进入干熄焦炉后，O2通过红焦层就会与焦炭反应，生成CO2，CO2在焦炭层高温区又会还原成CO，随着循环次数的增多，惰性气体中里CO浓度愈来愈高。此外，焦炭残存挥发份始终在析出，焦炭热解生成的H2、CO、CH4等也都是易燃易爆成分，这些可燃组均会补入循环的惰性气体中，随惰性气体定期部分外排，这种外排行为既是能源的浪费，还是污染的源头；
(3)余热锅炉的泄漏，导致循环气体中的水分增加，水汽在焦炭层高温区生成的水煤气燃烧后外排，进一步导致能源浪费；
(4)炉顶装焦烟气含尘量大、温度高，烟尘携带的显热未能有效回收利用。
另一方面，为了改善焦炉操作，提高焦炭质量，扩大粘结性煤用量，在对入炉炼焦煤的水分进行调节、控制而进行预热干燥去湿时，除利用了部分焦炉烟气余热外，均需补充燃料提供热烟气。如对炼焦煤预处理常用的流化床工艺，外加热源为燃料气在直燃式热风炉中与空气充分接触燃烧产生的高温烟气，再将高温烟气与低温空气混合后由流化床干燥器底部进入流化床，对炼焦煤干燥分级后，再通过风管送至湿式除尘器进一步净化由排风烟囱排入大气。这不仅需提供额外的能源，同时干燥炼焦煤后的烟气形成新的颗粒物排放源，对环境造成严重影响，是PM2.5的主要贡献者之一。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、能有效回收干熄焦系统低温余热、对炼焦煤有效干燥、大幅减少烟尘排放，对环境友好的干熄焦循环气体及焦炉烟气余热偶合利用方法。
本发明包括将红焦送入干熄炉被循环惰性气体冷却后得到冷焦，出所述干熄炉的循环惰性气体经余热锅炉回收显热后送入球加热器对蓄热球进行加热，然后回送到干熄炉内对红焦进行冷却；加热后的蓄热球和炼焦煤经球-煤配料斗送入球-煤回转窑内，通过蓄热球对炼焦煤进行干燥破碎，然后经煤-球分离筛分离出蓄热球和破碎后炼焦煤，蓄热球回送到球加热器，破碎后炼焦煤经流化床分离出粗煤料、细煤料和粉煤，所述细煤料送入焦炉炼焦后得到红焦。
来自干熄炉的装焦烟尘、放散的循环惰性气体以及来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一并进入消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和可燃组分及部分焦尘后作为流化床流化气体送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化、干燥、分级。
所述粗煤料粒径＞3mm、细煤料粒径为0.3－3mm，粉煤粒径＜0.3mm，所述粉煤由流化气体从流化床带出，经沉降室或旋风除尘器从流化气体中分离出来，送入高炉喷吹煤库或压球系统；所述粗煤料回送入球-煤回转窑内。
出沉降室或旋风除尘器的流化气体一部分循环回送到消爆燃烧器消爆燃烧后进入流化床，其余部分送入球-煤回转窑。
来自高炉喷吹煤库或压球系统以及来自球-煤分离筛的含尘烟气一起送入球-煤回转窑带走湿气后送入除尘器除尘后达标排放。
控制出余出锅炉的循环惰性气体温度，进而控制出球-煤回转窑干燥后的炼焦煤中水分含量。
控制出余出锅炉的循环惰性气体温度为180－230℃，进而控制出球-煤回转窑干燥后的炼焦煤中水含量下降至5wt％以下。
经所述流化床干燥后的炼焦煤中水含量下降至3wt％以下。
所述蓄热球为钢球或者碳素材料球或者改性后具有优良导热性的有机材料制成的球。
所述循环回送到消爆燃烧器的流化气体量根据进入流化床的焦炉烟气及装焦烟尘量进行自动调节，以稳定流化床的正常运行，保持进入流化床的气体流量的稳定。
发明人为了有效回收现有干熄焦系统外泄的大量低温余热余能，在不改变现有干熄焦主体工艺的前提下，作出了如下改进：(1)充分利用了循环惰性气体的余热，将经余热锅炉回收显热后的循环惰性气体送入球加热器中对蓄热球进行加热，然后利用蓄热球在球-煤回转窑中对炼焦煤进行干燥并同步破碎，换热后的循环惰性气体回送干熄炉冷却红焦，提高红焦的冷却效率；(2)干熄焦系统排出的循环惰性气体含有大量可燃组分，将该气体引入到消爆燃烧器内进一步燃烧，得到的烟气进入流化床干燥炼焦煤，有效回收了该气体中的低温余热和余能；(3)为了进一步减少烟尘排放，将球-煤分离筛、煤分离筛和压球系统或高炉喷吹煤库产生的含尘气体引入球-煤回转窑中将窑中带出湿气，同时在窑内高湿度环境下，可促进含尘气体中的微细粉尘的凝聚，有利于提高后续的除尘效率，减少粉尘的排放。
经沉降室或旋风除尘器除尘后的气体一部分经消爆燃烧器消爆燃烧后循环回送入流化床，其余部分进入球-煤回转窑，主要效果体现在：a)循环回送到流化床有利于稳定流化床的操作，通过控制循环量，以平衡进入流化床的焦炉烟气和含尘气体流量的波动；b)通过控制循环量，调整流化床内的气相流速，可调控对炼焦煤的不同分级要求；c)进入球-煤回转窑的流化气体不仅起到带走窑内水汽的作用，同时在窑内高湿度环境下，可促进气体中的微细粉尘的凝聚，有利于提高后续的除尘效率。
本发明工艺简单、延长了设备的使用寿命，有效利用了出干熄焦的冷焦余热，回收干熄焦系统低温余热0.2GJ/t-焦以上；大大降低了外排的烟气量，减少PM2.5的排放，对环境友好；提高了炼焦煤的干燥效果和效率，煤含水量降至3％以下，无废水排放，干燥热能来自系统低温余热，进一步的节能降耗。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明工艺作进一步解释说明：
1、从余热锅炉出来的干熄焦循环惰性气体(180-230℃)引入到装有蓄热球的球加热器中，与蓄热球进一步换热，蓄热球温度由100℃提高到160－210℃，循环惰性气体温度降到100℃，并在循环风机的作用下，引入到干熄炉内对红焦进行冷却，出干熄炉的冷焦温度下降至150℃以下。
2、炼焦煤(水含量为10wt％)和来自球加热器的加热后蓄热球经球-煤配料斗送入球－煤回转窑内，通过蓄热球对炼焦煤进行干燥破碎炼焦煤中的水含量下降至5wt％以下。
3、出回转窑的球煤混合料经球-煤分离筛分离出蓄热球和破碎后炼焦煤，蓄热球回送球加热器，破碎后炼焦煤送入流化床。
4、在流化床内，来自消爆燃烧器的气体(温度200℃以上)对炼焦煤进流化、干燥、分级，分离出粗煤料(粒径＞3mm)和细煤料(粒径0.3－3mm)以及随流化气体带出流化床的粉煤(粒径＜0.3mm)，粗煤料回送至球-煤回转窑，细煤料(水含量下降至3wt％)送入焦炉炼焦后得到红焦。
5、来自干熄炉的装焦烟尘、来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一并送入消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和部分焦尘后作为流化气体送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化、干燥、分级。
6、随流化气体带出的粉煤经沉降室或旋风除尘器收集后送入高炉喷吹煤库或压球系统。
7、出沉降室或旋风除尘器的气体分成两部分，一部分进入球－煤回转窑，另一部分回送到消爆燃烧器内经消爆燃烧后进入流化床。
8、来自压球系统或高炉喷吹煤库和球-煤分离筛的含尘气体送入球-煤回转窑内带走湿气后经除尘器除尘后达标排放。
以年产焦110万吨焦的2座55孔的6m焦炉生产为例，采用本发明工艺后，回收干熄焦后的焦炭显热及外排的循环惰性气体余热余能0.4GJ/t-焦以上，炼焦煤进炼焦炉前水含量降至3％以下，减少70％的焦化废水产生量。
Claims (4)
1.一种干熄焦循环气体及焦炉烟气余热偶合利用方法，包括将红焦送入干熄炉被循环惰性气体冷却后得到冷焦，其特征在于，出所述干熄炉的循环惰性气体经余热锅炉回收显热后送入球加热器对蓄热球进行加热，然后回送到干熄炉内对红焦进行冷却；加热后的蓄热球和炼焦煤经球-煤配料斗送入球-煤回转窑内，通过蓄热球对炼焦煤进行干燥破碎，然后经煤-球分离筛分离出蓄热球和破碎后炼焦煤，蓄热球回送到球加热器，破碎后炼焦煤经流化床分离出粗煤料、细煤料和粉煤，所述细煤料送入焦炉炼焦后得到红焦；所述蓄热球为钢球；来自高炉喷吹煤库或压球系统以及来自球-煤分离筛的含尘烟气一起送入球-煤回转窑内带走湿气后送入除尘器除尘后达标排放；来自干熄炉的装焦烟尘、放散的循环惰性气体以及来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一并进入消爆燃烧器燃烧消耗掉氧气和可燃组分及部分焦尘后作为流化床流化气体送入流化床对破碎后炼焦煤进行流化、干燥、分级；
所述粗煤料粒径＞3mm、细煤料粒径为0.3－3mm，粉煤粒径＜0.3mm，所述粉煤由流化气体从流化床带出，经沉降室或旋风除尘器从流化气体中分离出来，送入高炉喷吹煤库或压球系统；所述粗煤料回送入球-煤回转窑内；
出沉降室或旋风除尘器的流化气体一部分循环回送到消爆燃烧器消爆燃烧后进入流化床，其余部分送入球-煤回转窑；
所述循环回送到消爆燃烧器的流化气体量根据进入流化床的焦炉烟气及装焦烟尘量进行自动调节，以稳定流化床的正常运行，保持进入流化床的气体流量的稳定。
2.如权利要求1所述的干熄焦循环气体及焦炉烟气余热偶合利用方法，其特征在于，控制出余热锅炉的循环惰性气体温度，进而控制出球-煤回转窑干燥后的炼焦煤中水分含量。
3.如权利要求1或2所述的干熄焦循环气体及焦炉烟气余热偶合利用方法，其特征在于，控制出余热锅炉的循环惰性气体温度为180－230℃，进而控制出球-煤回转窑干燥后的炼焦煤中水含量下降至5wt％以下。
4.如权利要求3所述的干熄焦循环气体及焦炉烟气余热偶合利用方法，其特征在于，经所述流化床干燥后的炼焦煤中水含量下降至3wt％以下。
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