CN110903839A - 一种利用烟气余热控制入炉煤水分的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用烟气余热控制入炉煤水分的装置，包括：流化床式调湿机和换热器。同时还涉及使用该装置热控制入炉煤水分的方法，利用该方法能够很好的利用从焦炉烟囱排出的烟气的热量，同时可以很好的控制入炉煤的水分，从而可以有效的提高装炉煤的堆积密度，提高生产焦炭的质量，减少炼焦过程的耗热量，同时可以使焦炉加热制度保持稳定，有利于焦炉温度的调节以及生产的稳定，并能有效的降低生产成本，减少气体换热用量。
Description
技术领域
本发明属于炼焦生产用煤预处理工艺技术及炼焦过程余热综合利用技术领域，具体涉及一种利用烟气余热控制入炉煤水分的装置及方法。
背景技术
我国拥有丰富的煤资源，在能源的利用过程中，对煤的依赖性比重较大。对煤的加工利用煤工作者开展了很多方面的工作。其中最广的利用途径为利用煤进行高温干馏生产焦炭(CN1171807A,CN1465656A)用于高炉炼铁生产。另外由于我国石油资源的缺乏，对国外依赖超过40％以上，为了缓解石油缺乏，许多科研工作者开展了利用煤进行液化生产出工业石油的研究，但这种工艺消耗的成本相当巨大。另外也有利用煤进行气化得到合成气(CN1721511A，CN86105896)用来制备甲醇或者用来作为还原气。当前也有一些发明(CN1109911，CN1109510)是利用煤造气竖炉生产直接还原铁。
我国每年生产铁水超过8亿吨，这对炼铁生产焦炭原料有着极大需求，焦炭生产仍然是我国利用煤资源的一个非常重要的途径。我国现有焦炉生产能力位居世界首位，在炼焦行业当中普遍存在着这些问题—高能耗、高污染、低效益，而产生这些问题主要原因之一就是炼焦煤水分含量过高。其中水分变化不仅对焦炭的质量和数量、焦炉加热制度有影响，而且对炼焦耗热量有较大影响。以萍乡焦化公司为例，入炉煤水分每增加1％，每小时能耗将增加7千卡。当配煤水分波动频繁时，为保证正常生产，势必采用较高的标准火道温度，这就会进一步增加炼焦耗热量。我国装炉煤的水分普遍偏高，年均在11％左右，因此降低配煤水分就显得更重要。目前主要方法有：加强煤场管理实现煤料的均匀化，采用煤干燥工艺，采用装炉煤的调湿技术等均收到一定效果。宝钢也采用了煤调湿工艺，但是由于采用的固定床的间接换热方式煤调湿工艺的效率不高，能耗极高，同时目前焦炉加热后的烟气基本是从烟囱排放到大气中，烟气的温度均在200℃以上，造成了大量能源的浪费。
发明内容
本发明就是针对目前煤调湿工艺的效率不高，能耗消耗大，以及烟气大量排放到空气中造成的大量的能源的浪费问题提出了一种利用烟气余热控制入炉煤水分的新方法，通过该方法可以有效的提高煤调湿过程的效率，减少能量消耗，同时可以有效的利用由于烟气排放而造成的大量热能的浪费，做到能源回收的再利用，有利于焦炉加热过程的温度调节控制和稳定，减少炼焦过程生产的炼焦耗热量，同时可以提高弱粘结煤在炼焦过程中的使用比例，提高装炉煤的堆积密度进而提高焦炭的质量，用于高炉炼铁，降低炼铁生产过程的燃料比，从而降低炼焦生成过程和炼铁生产过程的生产成本，同时还可以减少焦化废水的排放处理。
本发明提出了一种利用烟气余热控制入炉煤水分的装置，其包括：流化床式调湿机4和换热器2；
所述流化床式调湿机4顶部左侧设有入料口5供煤装入，右侧侧面设有出料口6供煤排出；
所述流化床式调湿机4底部左侧设有第一入气口8，底部中间设有第二入气口10，底部右侧设有第三入气口11，流化床式调湿机4顶部左侧与第一入气口8相对的位置设有第一出气口9，所述第一出气口9通过气体管道与第二入气口10相连接；通过风机13使空气从第一入气口8进入流化床式调湿机4，使煤发生流化作用后，从第一出气口9排出，然后通过气体管道从第二入气口10再次进入流化床式调湿机4；同时通过风机13从第三入气口11通入空气，第二入气口10和第三入气口11中进入的空气对煤进行流化作用后从设置在流化床式调湿机4顶部右侧的第二出气口7排出；流化床式调湿机4还内设有循环水管道；
换热器2内设有烟气管道和循环水管道；
流化床式调湿机4循环水管道的出口连接换热器2中循环水管道的入口，流化床式调湿机4循环水管道的入口连接换热器2中循环水管道的出口；
换热器2的烟气管道与焦炉烟囱1相连接，焦炉烟囱1排出的烟气经过换热器2的烟气管道与换热器2中循环水发生热交换，循环水升温，烟气降温，降温后的烟气通过引风机3回到焦炉烟囱。
本发明中，设定供煤装入的入料口一侧为左侧，另一侧为右侧。
优选地，所述利用烟气余热控制入炉煤水分的装置还包含有循环水泵12，当所述装置中循环水量不足时，由循环水泵12补充水量。
本发明还提供了一种使用上述装置利用烟气余热控制入炉煤水分的方法，其包括如下步骤：
(1)通过流化床式调湿机4的入料口5将煤装入；
(2)通过风机13从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气，使煤发生流化作用后，空气从第一出气口9排出，然后通过气体管道从第二入气口10再次进入流化床式调湿机4；同时通过风机13从第三入气口11通入空气，第二入气口10和第三入气口11中进入的空气对煤进行流化作用后从第二出气口7排出；
(3)焦炉烟囱1排出的烟气经过换热器2的烟气管道与换热器2中循环水发生热交换，烟气降温，降温后的烟气通过引风机3回到焦炉烟囱；循环水升温，进入流化床式调湿机4的循环水管道中，通过与煤的热交换降低煤的水分含量，循环水降温后再进入换热器2中对与烟气进行热交换；
(4)将煤从出料口6排出。
优选地，步骤(1)所述煤的水分含量Wad为10-12％，灰分Ad含量为7-12％，挥发份Vd含量为25-28％，80-84％的粒度小于3mm；
优选地，步骤(1)煤装入的速度为360-380t/h；
优选地，步骤(2)中从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为150000-160000m3/h；从第三入气口10向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为180000-190000m3/h；
优选地，步骤(2)中从第二出气口7排出的气体经过旋风除尘器进一步处理后再排放；
优选地，步骤(3)中焦炉烟囱1排出的烟气温度为220-240℃，烟气的流量为460000-470000m3/h；与换热器2中循环水进行热交换后，烟气流出换热器2时的温度为100-110℃；进入换热器2的循环水的温度为80-90℃，与烟气进行热交换后，从换热器2进入流化床式调湿机4中的循环水温度为140-145℃。
本发明经过所述方法处理后排出的煤的水分含量为7-7.5％。
本发明的目的是针对目前的煤调湿工艺采用的间接传热方式，传热效率不高，能耗消耗大，以及焦炉烟气大量排放到空气中造成的大量的能源的浪费问题，焦炭生产产生的焦化废水多难于处理的问题，提出了一种利用焦炉烟气余热控制入炉煤水分的方法，达到提高煤调湿过程的调湿效率，保证入炉煤水分的稳定，提高装炉煤的堆积密度，有效的利用由于烟气排放而造成的大量热能的浪费，做到能源回收的再利用，利于焦炉加热过程的温度调节控制和稳定，减少炼焦过程生产的炼焦耗热量，同时可以提高弱粘结煤在炼焦过程中的使用比例，提高装炉煤的堆积密度进而提高焦炭的质量，用于高炉炼铁，降低炼铁生产过程的燃料比，从而降低炼焦生成过程和炼铁生产过程的生产成本，同时还可以减少焦化废水的排放处理的目的。
本工艺提出的一种利用烟气余热控制入炉煤水分的新方法，利用该方法能够很好的利用从焦炉烟囱排出的烟气的热量，同时可以很好的控制入炉煤的水分，从而可以有效的提高装炉煤的堆积密度，提高生产焦炭的质量，减少炼焦过程的耗热量，同时可以使焦炉加热制度保持稳定，有利于焦炉温度的调节以及生产的稳定，并能有效的降低生产成本，减少气体换热用量。
有益效果
通过技术创新，一种利用烟气余热控制入炉煤水分的新方法会有以下效果：
1、一种利用烟气余热控制入炉煤水分的新方法，可以有效的利用焦炉烟囱排出的焦炉烟气，避免了焦炉烟气直接排入大气中而造成的能源的浪费。
2、通过利用烟气余热控制入炉煤水分的新方法，可以有效的控制入炉煤的水分，从而可以减少炼焦过程的所需要的热量消耗，同时还可以提高装炉煤的堆积密度，提高产量。
3、通过利用烟气余热控制入炉煤水分的新方法，可以减少炼焦生产过程中产的焦化废水，从而减少废水的处理费用。
4、通过利用烟气余热控制入炉煤水分的新方法，可以保证入炉煤水分的稳定，从而可以保证焦炉加热过程的稳定，提高生产焦炭质量，保证炼焦生产过程的有效顺行。
5、通过利用烟气余热控制入炉煤水分的新方法，可以降低炼焦生产过程的生产成本，焦炭用于高炉，可以有效减少高炉燃料比，从而降低高炉生产成本。
附图说明
图1为所述利用烟气余热控制入炉煤水分的装置及流程示意图。其中：1-焦炉烟囱；2-换热器；3-引风机；4-流化床式调湿机；5-入料口；6-出料口；7-第二出气口；8-第一入气口；9-第一出气口；10-第二入气口；11-第三入气口；12-循环水泵；13-风机。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种利用烟气余热控制入炉煤水分的装置，其包括：流化床式调湿机4和换热器2；
所述流化床式调湿机4顶部左侧设有入料口5供煤装入，右侧侧面设有出料口6供煤排出；
所述流化床式调湿机4底部左侧设有第一入气口8，底部中间设有第二入气口10，底部右侧设有第三入气口11，流化床式调湿机4顶部左侧与第一入气口8相对的位置设有第一出气口9，所述第一出气口9通过气体管道与第二入气口10相连接；通过风机13使空气从第一入气口8进入流化床式调湿机4，使煤发生流化作用后，从第一出气口9排出，然后通过气体管道从第二入气口10再次进入流化床式调湿机4；同时通过风机13从第三入气口11通入空气，第二入气口10和第三入气口11中进入的空气对煤进行流化作用后从设置在流化床式调湿机4顶部右侧的第二出气口7排出；流化床式调湿机4还内设有循环水管道；
换热器2内设有烟气管道和循环水管道；
流化床式调湿机4循环水管道的出口连接换热器2中循环水管道的入口，流化床式调湿机4循环水管道的入口连接换热器2中循环水管道的出口；
换热器2的烟气管道与焦炉烟囱1相连接，焦炉烟囱1排出的烟气经过换热器2的烟气管道与换热器2中循环水发生热交换，循环水升温，烟气降温，降温后的烟气通过引风机3回到焦炉烟囱。
所述利用烟气余热控制入炉煤水分的装置还包含有循环水泵12，当所述装置中循环水量不足时，由循环水泵12补充水量。
实施例2
利用实施例1所述装置，一种利用烟气余热控制入炉煤水分的方法，其包括如下步骤：
(1)通过流化床式调湿机4的入料口5将煤装入；
(2)通过风机13从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气，使煤发生流化作用后，空气从第一出气口9排出，然后通过气体管道从第二入气口10再次进入流化床式调湿机4；同时通过风机13从第三入气口11通入空气，第二入气口10和第三入气口11中进入的空气对煤进行流化作用后从第二出气口7排出；从第二出气口7排出的气体经过旋风除尘器进一步处理后再排放；
(3)焦炉烟囱1排出的烟气经过换热器2的烟气管道与换热器2中循环水发生热交换，烟气降温，降温后的烟气通过引风机3回到焦炉烟囱；循环水升温，进入流化床式调湿机4的循环水管道中，通过与煤的热交换降低煤的水分含量，循环水降温后再进入换热器2中对与烟气进行热交换；
(4)将煤从出料口6排出。
其中，
步骤(1)所述煤的水分含量Wad为12％，灰分Ad含量为12％，挥发份Vd含量为28％，84％的粒度小于3mm；煤装入的速度为380t/h；
步骤(2)中从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为160000m3/h；从第三入气口10向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为190000m3/h；
步骤(3)中焦炉烟囱1排出的烟气温度为240℃，烟气的流量为460000m3/h；与换热器2中循环水进行热交换后，烟气流出换热器2时的温度为110℃；进入换热器2的循环水的温度为90℃，与烟气进行热交换后，从换热器2进入流化床式调湿机4中的循环水温度为145℃。
本实施例经过所述方法处理后排出的煤的水分含量为7.5％。
实施例3
利用实施例1所述装置，一种利用烟气余热控制入炉煤水分的方法，其包括如下步骤：
(1)通过流化床式调湿机4的入料口5将煤装入；
(2)通过风机13从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气，使煤发生流化作用后，空气从第一出气口9排出，然后通过气体管道从第二入气口10再次进入流化床式调湿机4；同时通过风机13从第三入气口11通入空气，第二入气口10和第三入气口11中进入的空气对煤进行流化作用后从第二出气口7排出；从第二出气口7排出的气体经过旋风除尘器进一步处理后再排放；
(3)焦炉烟囱1排出的烟气经过换热器2的烟气管道与换热器2中循环水发生热交换，烟气降温，降温后的烟气通过引风机3回到焦炉烟囱；循环水升温，进入流化床式调湿机4的循环水管道中，通过与煤的热交换降低煤的水分含量，循环水降温后再进入换热器2中对与烟气进行热交换；
(4)将煤从出料口6排出。
其中，
步骤(1)所述煤的水分含量Wad为11％，灰分Ad含量为10％，挥发份Vd含量为27％，82％的粒度小于3mm；煤装入的速度为375t/h；
步骤(2)中从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为160000m3/h；从第三入气口10向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为180000m3/h；
步骤(3)中焦炉烟囱1排出的烟气温度为230℃，烟气的流量为470000m3/h；与换热器2中循环水进行热交换后，烟气流出换热器2时的温度为105℃；进入换热器2的循环水的温度为85℃，与烟气进行热交换后，从换热器2进入流化床式调湿机4中的循环水温度为143℃。
本实施例经过所述方法处理后排出的煤的水分含量为7.3％。
实施例4
利用实施例1所述装置，一种利用烟气余热控制入炉煤水分的方法，其包括如下步骤：
(1)通过流化床式调湿机4的入料口5将煤装入；
(2)通过风机13从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气，使煤发生流化作用后，空气从第一出气口9排出，然后通过气体管道从第二入气口10再次进入流化床式调湿机4；同时通过风机13从第三入气口11通入空气，第二入气口10和第三入气口11中进入的空气对煤进行流化作用后从第二出气口7排出；从第二出气口7排出的气体经过旋风除尘器进一步处理后再排放；
(3)焦炉烟囱1排出的烟气经过换热器2的烟气管道与换热器2中循环水发生热交换，烟气降温，降温后的烟气通过引风机3回到焦炉烟囱；循环水升温，进入流化床式调湿机4的循环水管道中，通过与煤的热交换降低煤的水分含量，循环水降温后再进入换热器2中对与烟气进行热交换；
(4)将煤从出料口6排出。
其中，
步骤(1)所述煤的水分含量Wad为10％，灰分Ad含量为9％，挥发份Vd含量为26％，81％的粒度小于3mm；煤装入的速度为365t/h；
步骤(2)中从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为150000m3/h；从第三入气口10向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为190000m3/h；
步骤(3)中焦炉烟囱1排出的烟气温度为220℃，烟气的流量为470000m3/h；与换热器2中循环水进行热交换后，烟气流出换热器2时的温度为105℃；进入换热器2的循环水的温度为80℃，与烟气进行热交换后，从换热器2进入流化床式调湿机4中的循环水温度为142℃。
本实施例经过所述方法处理后排出的煤的水分含量为7.2％。
实施例5
利用实施例1所述装置，一种利用烟气余热控制入炉煤水分的方法，其包括如下步骤：
(1)通过流化床式调湿机4的入料口5将煤装入；
(2)通过风机13从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气，使煤发生流化作用后，空气从第一出气口9排出，然后通过气体管道从第二入气口10再次进入流化床式调湿机4；同时通过风机13从第三入气口11通入空气，第二入气口10和第三入气口11中进入的空气对煤进行流化作用后从第二出气口7排出；从第二出气口7排出的气体经过旋风除尘器进一步处理后再排放；
(3)焦炉烟囱1排出的烟气经过换热器2的烟气管道与换热器2中循环水发生热交换，烟气降温，降温后的烟气通过引风机3回到焦炉烟囱；循环水升温，进入流化床式调湿机4的循环水管道中，通过与煤的热交换降低煤的水分含量，循环水降温后再进入换热器2中对与烟气进行热交换；
(4)将煤从出料口6排出。
其中，
步骤(1)所述煤的水分含量Wad为10％，灰分Ad含量为7％，挥发份Vd含量为25％，80％的粒度小于3mm；煤装入的速度为360t/h；
步骤(2)中从第一入气口8向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为150000m3/h；从第三入气口10向流化床式调湿机4中吹入空气的流速为180000m3/h；
步骤(3)中焦炉烟囱1排出的烟气温度为220℃，烟气的流量为460000m3/h；与换热器2中循环水进行热交换后，烟气流出换热器2时的温度为100℃；进入换热器2的循环水的温度为80℃，与烟气进行热交换后，从换热器2进入流化床式调湿机4中的循环水温度为140℃。
本实施例经过所述方法处理后排出的煤的水分含量为7％。
Claims (8)
1.一种利用烟气余热控制入炉煤水分的装置，包括：流化床式调湿机和换热器；其特征在于：
所述流化床式调湿机顶部左侧设有入料口供煤装入，右侧侧面设有出料口供煤排出；
所述流化床式调湿机底部左侧设有第一入气口，底部中间设有第二入气口，底部右侧设有第三入气口，流化床式调湿机顶部左侧与第一入气口相对的位置设有第一出气口，所述第一出气口通过气体管道与第二入气口相连接；通过风机使空气从第一入气口进入流化床式调湿机，使煤发生流化作用后，从第一出气口排出，然后通过气体管道从第二入气口再次进入流化床式调湿机；同时通过风机从第三入气口通入空气，第二入气口和第三入气口中进入的空气对煤进行流化作用后从设置在流化床式调湿机顶部右侧的第二出气口排出；流化床式调湿机还内设有循环水管道；
换热器内设有烟气管道和循环水管道；
流化床式调湿机循环水管道的出口连接换热器中循环水管道的入口，流化床式调湿机循环水管道的入口连接换热器中循环水管道的出口；
换热器的烟气管道与焦炉烟囱相连接，焦炉烟囱排出的烟气经过换热器的烟气管道与换热器中循环水发生热交换，循环水升温，烟气降温，降温后的烟气通过引风机回到焦炉烟囱。
2.如权利要求1所述的利用烟气余热控制入炉煤水分的装置，其特征在于：所述利用烟气余热控制入炉煤水分的装置还包含有循环水泵，当所述装置中循环水量不足时，由循环水泵补充水量。
3.一种使用权利要求1或2所述装置利用烟气余热控制入炉煤水分的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过流化床式调湿机的入料口将煤装入；
(2)通过风机从第一入气口向流化床式调湿机中吹入空气，使煤发生流化作用后，空气从第一出气口排出，然后通过气体管道从第二入气口再次进入流化床式调湿机；同时通过风机从第三入气口通入空气，第二入气口和第三入气口中进入的空气对煤进行流化作用后从第二出气口排出；
(3)焦炉烟囱排出的烟气经过换热器的烟气管道与换热器中循环水发生热交换，烟气降温，降温后的烟气通过引风机回到焦炉烟囱；循环水升温，进入流化床式调湿机的循环水管道中，通过与煤的热交换降低煤的水分含量，循环水降温后再进入换热器中对与烟气进行热交换；
(4)将煤从出料口排出。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述煤的水分含量Wad为10-12％，灰分Ad含量为7-12％，挥发份Vd含量为25-28％，80-84％的粒度小于3mm。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)煤装入的速度为360-380t/h。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)中从第一入气口向流化床式调湿机中吹入空气的流速为150000-160000m3/h；从第三入气口向流化床式调湿机中吹入空气的流速为180000-190000m3/h。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)中从第二出气口排出的气体经过旋风除尘器进一步处理后再排放。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(3)中焦炉烟囱排出的烟气温度为220-240℃，烟气的流量为460000-470000m3/h；与换热器中循环水进行热交换后，烟气流出换热器时的温度为100-110℃；进入换热器的循环水的温度为80-90℃，与烟气进行热交换后，从换热器进入流化床式调湿机中的循环水温度为140-145℃。
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