TW201137106A - Process and contrivance for the coking of coal mixtures with high swelling pressure characteristics in a ''non-recovery'' or ''heat-recovery'' coke oven - Google Patents

Description

201137106 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種在「非回收」或「熱回收」煉焦爐 中使具有高膨脹壓力特徵之煤焦化的方法，藉此由排列成 一列之煉焦爐室所構成之煉焦爐組用於煤之循環焦化且 預加熱至一特定溫度之大量煤引入至焦炭室中以按使得允 許歸因於焦化所引起之膨脹壓力釋放至焦炭餅之上之氣體 空間中的負載高度填充，使得可對包圍煉焦爐室之煉焦爐 室壁解除在焦化期間所引起之膨脹壓力。本發明亦係關於 一種器件’可藉由該器件執行此方法。 【先前技術】 在煤之焦化期間’引起被稱為膨脹壓力之大壓力。此 壓力施加於煉焦爐室壁上，從而使煉焦爐室壁經受大的機 械應力。煉焦爐室壁常常裝配有由錨定架、壁遮罩、室框 架、偏置彈簧及錨組成之精緻十字錨定系統。用於煉焦爐 室壁之十字錨定系統之一實例可發現於WO 2009141086 A1 中。 歸因於揮發性煤組份及焦油之分裂及自塑性區之會合 所引起之焦油縫形成’在焦炭餅之所謂的塑性區中在煤之 焦化期間引起膨脹壓力。膨脹壓力由被稱為内部氣壓之物 造成’内部氣壓與煤之擴張及收縮有關而引起。内部氣壓 經由已焦化之煤施加於煉焦爐室壁上，此係因為歸因於熱 的煉焦爐室壁’焦炭首先形成於壁附近。在煤之焦化期間， 可引起足夠高以損壞煉焦爐室壁之膨脹壓力。經驗已展 4 201137106 示、，在操作時間（；t義為兩次農载之間的週期）之大約75% 時達到最大膨脹壓力。由於+宋奴〜么 予錨疋系統之偏置彈筈用 吸收膨脹壓力，因此其必須被 散頂先加應力至高的程卢，且 常精確地調整以便防止煉焦爐室壁因膨脹壓力之心 此使得相當大的經濟花費成為必需。此外二 定系統被不恰當地調整或尚未在爐之壽命從㈣尾; 維護，則歸因於膨脹壓力之影響， 8 肯义/頁頻繁地修理後隹檢 室壁。因為膨脹壓力之量主要 …、 ^ α 取决於所使用的煤之類型或 煤之類型的混合物，所以常對可用於焦化之 嚴格限制。因此，自一開妒，胜ώ 又置 的此等煤不能用於焦化。亦有 途 刀有可旎藉由將添加劑引入至 來減小膨脹壓力。此等添加劑之實例為具有高含 量的揮發性組份之焦炭屬，及惰性暗煤。然而，引入 劑並不總是理想，因為直亦 /Jrt 忐具有對利用程序之不合需 要的效應。最後，焦化速度亦取 萬 组柃+人旦 J取决於水分含量、揮發性煤 伤之含量、負載之高度及負載重量。 同時，在裝載期間，所饋 由機械平媒r而喷早 a入之煤在裝載後必須總是藉 械+煤杯而調千，以按均勾高度將圓錐形負載 爐負載。此使隹化鞋床的6儿 、成 以 序均勻&。經由爐門中之調平孔糌内 地將平煤桿引入至爐中。^ ^ 向 需。 中此使侍複雜的設計及構造成為必 徵之It，目前任務為開發一種用於使具有高膨脹壓力特 :之煤焦化之方法，藉此可自由地選擇待使用的煤之: ’而無需避免過量的膨„力。水分含量、揮發性媒組 201137106 份之含量、負載重量、層离疫、 阿度媒之類型、正使用 類型之煤素質群及焦化條件 的煤之 同時’錯綜複雜之零件（訣 用 十（者如，調平門及十字錨 計及構造應變得不必要， ^ 以便使焦化程序更經濟。 【發明内容】 組中 藉此 本發明藉由一種在—「 使具有南膨服壓力特徵 非回收」或「熱回收」煉焦爐 之煤焦化之方法解決此任務， • 由排列成一 於煤之循環焦化， 列之練焦爐室所構成之一#焦爐組用 •該等煉焦爐室係自一煤漏斗裝載，自該煤漏斗， 可藉由適當的輸送設備將該煤裝載至該煉焦爐室中， •在一惰性氣體下使該煤達到10(^至400t之一高 溫，且在-惰性氣體下將該煤裝載至該煉焦爐室中， •將預熱量的煤放至該煉焦爐室中以按一怪定褒載 高度填充而無額外調平，使得該焦化之該㈣壓力可散逸 至焦炭餅之上之氣體空間中，且 在.、，、化循環之過程期間在指明之煉焦爐室中將該煤 轉換至焦炭。 【實施方式】 。向煉焦爐室裝載預加熱之煤（藉此將煤最初加熱至100 c至400 c之一溫度）允許以下情形：揮發性組份之部分已 被除氣且加熱發生力氣密密封帛土竟中使得不會經由燃燒而 丟失煤。此外，因為使用經由「熱回收」或「非回收」煉 201137106 焦爐組中之煉焦爐蓋輸送之方式填充預加熱之煤，藉此維 持特疋負載兩度’所以膨脹壓力可散逸至焦炭餅之卜 體空間中。 …、 之氣 在100 C至400°c之高溫下，煤達到準流體狀態，其特 徵在於流體狀流動特徵，使得可按特別有效且 J -J疋方式 填充煉焦爐組。此簡化了焦化程序之管理，且眚 只負上改良 焦炭之品質。 同時，在「熱回收」或「非回收」煉焦爐中使煤焦化 所必要之操作時間實質上減少，此係因為即使在對爐=載 前，亦已在外部單元中釋放了大份額的揮發性煤組份。此 措施由此增強「熱回收」或「非回收」焦化程序之成本效 益。 此外’在裝載期間’調平門開口及十字錨定之精緻設 計及構造係不必要的’從而實質上增加該程序之成本效益。 「熱回收」或「非回收」煉焦爐組適合於此程序，此 係因為其構造方法允許在焦炭餅之上之氣體空間，其意欲 用於在此設計之構造之典型方法中的焦化氣體之部分燃 燒。不具有此設計之焦化爐無氣體空間或僅具有非常小的 氣體空間用於排氣，因此不能立即釋放膨脹壓力。在「熱 回收」或「非回收」設計中的煉焦爐之實例之清單及解釋 發現於專利說明書US 4344820 A、US 4287024 A、US 51 14542 A、GB 1555400 A 或 CA 2052177 C 中。加熱亦使 煤中所含有之水除氣。因此’焦化可在裝載及加熱後直接 開始。 201137106 已知使煤變熱以用於熱回收及以便改良焦化程序。de 4204578 C2描述用於經由自熱的原料氣體之熱回收乾燥及 預加熱進料煤之方法，其特徵在於，藉由逆流使濕的進料 煤與自70(TC至90(TC之操作溫度冷卻至大約55〇。〇之出口 溫度的原料氣體直接接觸。此方法主要用以改良水平腔室 焦化之能量效益’藉此儘可能地自焦炭及原料氣體提取顯 熱，且經由煤將顯熱再5丨人至該方法卜煤最初被預乾燥， 且接著根據煤之狀態及水分含量而預加熱。因此，可將預 乾燥及預加熱之程度設定於寬泛極限内。 L /U0026 一…"、π识恐 < 退竹砾1寻送， 焦化室中之方法及-種用於進行該方法的系統，藉此使 經加壓的中性載體介質（諸如，氮）將進料煤自一個或: 干計量儲存器孤氣動地裝載於焦化室之中間上方，其中 體介質與進料煤在除氣分配器中分開，且接著經由重力 配至-或多個斜管中且至焦化室+。取決於目前先進: 術’預熱之煤的溫度可為1〇〇它至28〇<t。 然而’該方法未提到使用可在高溫下在惰性氣體下 :煤之「熱回收」或「非回收」煉焦爐組。其亦未描述 藉由使用預加熱之煤抵消膨脹壓力之方式。將斜管命名 :使：之獨佔式輸送介質。然而，針對本發明，在理論 —:此將可在㈣狁封環境中將預加熱之煤裝載至煉焦 至中之任何輸送方式用於預加熱之煤。 =到準流體狀態針對本發明方法 (取決於煤之類型），使得均句裝載係可能的…水 8 201137106 含量、揮發性煤組份之含量、 類型、煤之料㈣、 負載重量、層之高度、煤之 ㈣=一在預加熱及均勻裝載時的焦化速 在該方法中，可按各種方式生產預加熱 本 明之較佳具體實例中， 媒在本發 斗中之m 派至煉焦爐組中之一者的煤漏 •+中之一者取得煤。預加 器中。…、了接者發生（例如）在中間容 4心盒或錐之形式。用 前先進技術中為充分知曉的。在本發明之 管用來1煤漏斗的預加熱之煤來裝 载煉焦爐至。亦可有利地經由 力士、·之預加熱來供應煤。 氣體下發生加熱，藉此使管配備有允 ;午加熱煤之器件。脫氣機或分配器可位於管中任何位置 滑桿適合於此。 τ配備有關斷器件;例如，間或 之煤:Π在惰性：體下經由傳送帶用來自煤漏斗的預加熱 •〃真充煉焦爐室。預加熱可發i f '' .3 J贫生（例如）在中間容器中。 此了呈漏斗、盒或錐之形式。 用以輸送熱固體之傳送帶在 先進技術中為充分知曉的。亦可在傳送帶上預加妖 煤。根據該方法之此具體實例，# ‘.，、 借右4 得送帶或傳送帶之外殼配 備有允許煤被加熱之器件。在 中，$ & ± 隹本發明之一可能具體實例 中該外殼配備有用於引入惰性氣體之連接件 為此亦可自預加熱煤之：漏斗或煤容器供應預加熱之煤。 :琴件亦：為中間办器之煤漏斗或容器配備有加熱煤 件°舉例而言，煤漏斗或容器中之煤可由熱線圈加熱， 201137106 …"質（諸如’蒸汽、廢氣或熱空氣）流過該等熱線圈。 $加熱線圈可具有任何類型；舉例而言，可考慮管線或 幸田射器。熱傳遞介f流過加熱線圈。熱傳遞介質可具有任 何類型且在高溫下流過加熱線圈。溫度可處於任何級別。 在本發明之一有利具體實例中，溫度為200t以上。 在本發明之一具體實例中，用來自煤漏斗或容器的預 加熱之煤填充煉焦爐室係藉由裝煤車在惰性氣體下實現。 土此，可在煤漏斗或容器中或在裝煤車中加熱煤。舉例而 可在隋〖生氣體下自裝煤車供應預加熱之煤，藉此在裝 煤車中加熱煤。若加熱發生於裝煤車中，則裝煤車配備有 用於煤之加熱的器件。此等器件可位於裝煤車之任何部分 中。裝煤車配備有用於填充煉焦爐室之裝載器件及卸空連 ^件。用於填充煉焦爐室之聚煤車在目前先進技術中為充 分知曉的。具有用於自煉焦爐之爐頂中的填充孔框架提昇 蓋之器件的裝煤車之一實例發現於w〇2〇〇9〇97984 A2中。 在本發明之一典型具體實例中，用來自裝煤車的預加 熱之煤填充煉焦爐室，藉此裝煤車在於惰性氣體下載運煤 之管線或傳送帶與待填充之爐填充孔之間建立管道狀連接 在本發明之一設計中，使用流化床使煤變熱。在此方 法中’流化係藉由來自端爐之降流管的加熱之惰性氣體或 低氧氣體（在其已冷卻至4_後）而進b可隨後將此氣 體傳遞回Η爐之下部爐或上部爐。亦有可能在流體床内 使用熱線圈。 201137106 惰性氣體可為氮、氦或氬。此處在惰性氣體下加熱煤 或焦炭。避免煤·在加熱期間燃燒係必要的。僅當煤被加熱 時’在惰性氣體下處置煤係必要的。在該方法中，將在惰 性氣體下處置理解為意謂按阻礙煤之燃燒或煤與空氣之過 量反應之量添加煤及用惰性氣體覆蓋煤。 可按任何方式在上文所提到的傳遞或儲存介質中之任 一者中加熱煤。因此，有可能使用燃燒器或熱氣。熱氣可 直接地或在間接熱交換中加熱煤。舉例而言，亦可經由感 應、微波或電弧加熱來加熱煤。此等類型之加熱在目前先 進技術中為合適地知曉的。此之實例發現於專利說明書de 2812520 A1、GB 1089092 A、US 4389283 A 中。將煤預加 熱至100°C至400°C之溫度。 在本發明之一具體實例中，經由煉焦爐蓋中之1至4 個填充孔發生用熱煤裝載煉焦爐室。在該方法中，裝煤車 沿著煉焦爐室之蓋行進，且使煉焦爐室能夠被填充，同時 用Ml1 生軋體覆蓋煤。裝載或輸送加熱之煤可為臨時性的或 永久性的。此典型地根據預定操作計劃發生。 在本發明之一具體實例中’經由煉焦爐室蓋中之1至4 個填充孔用熱煤填充煉焦爐室。煉焦爐裝煤車沿著煉焦爐 室之蓋行進，且藉由僅在載運煤之管線與待填充之填充孔 :建連接管線而使煉焦爐室能夠被填充（在無惰性氣 體：汛之情況下）。為此，啟動至少兩個滑桿或其他配件。 可臨時性地或永久性地裝載或輸送加熱之煤。此典型地根 據預定操作計劃而進行。 11 201137106 在本發明之一具體實例中， 煤塔附近的煉焦爐組之端爐i至6 、煤之介質係自在 後傳遞回至爐。 取侍，且在其已被冷卻 根據前述請求項中一 」煉焦爐組中使具有 以解決’該器件包括 其具有必須經由煉焦 本發明之任務亦藉由一種使用— 項之方法在-「非回收」或「熱回收 高膨脹壓力特徵之煤焦化的器件而得 • 一煉焦爐組或煉焦爐電池， 爐室蓋裝載之多個煉焦爐室， • 一裝煤車，其可沿著— 部行進且可填充至少一煉焦爐室 煉焦爐組或電 池的蓋之頂 一煤漏斗 藉由該煤漏斗 藉此 該裝煤車可填充有煤 體’藉此該裝煤車配備有致^無 的6亥等煉焦爐室之無燃燒|載的煤裝載連接件，且 該裝煤車配備有一加熱該煤之器件。 該器件之-具體實例提供待配備有一用 之可密封供應容器的該裝煤車。 乱體 該器件之另-具體實例提供待用來自一裝煤車之預加 :之煤填充的該煉焦爐室，藉此該裝煤車配備有在於惰性 舐體之情況下載運該煤之管線或傳送帶與待填充之爐填充 孔之間的-管道狀連接件，且藉由至少兩個可密封配件（諸 如，滑桿、閥、鬥式輸送機、螺旋輸送機或其他配件）， 傳送帶與該裝煤車與該填充孔之間的該連接件可拆卸。 12 201137106 裝煤車配備有一用於加熱之器件。根據目前先進技 -此益件可為更簡單的器件，諸如，燃燒器或用於熱氣 之饋入連接件。此亦可在裝煤車中經由感應、微波或電弧 加熱來進行。裝煤車可配備有用於惰性氣體之至少一可密 封饋入連接件。裝煤車亦可配備有一用於惰性氣體之可密 封供應容器。 發月，、有按避免在焦化期間於煉焦爐室中之膨服壓 1增加的方式實現煉錢室的裝載之優點。此使焦化程序 i夠更節省成本。另外’心了由過量的水分含量及煤之 揮發性組份之不利含量所造成的缺點。 本發明之優點為： •實質上減少兩個裝載程序之間的操作時間，從而 引起設備收益之增加及由此更大的成本效益。 可使用不此在習知水平腔室爐中使用且由此較不 昂貴地獲取的具有高膨脹壓力特徵之煤的類型，而不會造 成任何損壞危險。 減小设計及構造複雜性，此係因為排除了對昂貴 的十字錫定系統之需要。 亦致使-另外必要的昂貴調平系統為不必要的。 使用兩個圖來更精確地解釋本發明器#，藉此此等圓 僅描繪本發明之可能 隹Μ, “ 例。圖1展示根據本發明之煉 煤車。 扳戰圖2展不根據本發明之裝 圖1展示「熱回收」或「非回收」類型的以實例說明 13 201137106 由總共八個煉焦爐室（2)組成之煉焦爐組⑴。經由煉 焦爐蓋（4)中之填充孔（3)對煉焦爐t (2)進行裝載。 將煉焦爐室（2)中之兩者描繪為在先前負載之卸空後處於 開放位置中’藉此升高之煉焦爐室Η (5)位於煉焦爐室開 口（6)上方。煉焦爐室（2)由裝煤車（7)裝載，裝煤車 (7 )沿著煉焦爐組（1 )之蓋（4 )在導軌（8 )上行進， 定位於待填充之煉焦爐室⑺之上，且經由排放噴嘴用熱 的預加熱之煤（9 )裝載待填充之煉焦爐室（2 )。焦炭係 在裝煤車⑺中加熱，裝煤車⑺配備有加熱器件（1〇)。 <於裝煤車之水平面上方的煤漏斗（11)裝載裝煤車 (7)。在亦包圍煤漏斗（11)中之煤（13)的惰性氣體（12) 下發生裝載。亦可將裝煤車（7 )置於惰性氣體（！ 2 )下， 使得可將煤（9)輸送至待填充之煉焦爐室⑺而不燃燒。 圖2展示配備有用於填充之開口（ 14)及兩個加熱器 件（l〇a、10b)之裝煤車（7)，可藉由加熱器件〇〇a、陶 預::熱煤（9)。在裝煤車（7)下方存在一排放噴嘴（15)， j 由°玄排放噴嘴（1 5 )將熱的預加熱之煤（9 )裝載至待 $充之煉焦爐室（2)中。裝煤車（7)配備有__用於惰性 々體之供應合器（16)，使得可在無燃燒之情況下輸送熱的 .、、、之煤C 9 )。導輪（1 7 )使車能夠沿著導軌（8 )行進。 【圖式簡單說明】 【主要元件符號說明】 1 :煉焦爐組 2 :煉焦爐室 14 201137106 3 :填充孔 4 :煉焦爐室蓋 5 :煉焦爐室門 6 :煉焦爐室開口 7 :裝煤車 8 :導軌 9:熱的預加熱之煤 10 :上部加熱器件 10a :下部加熱器件 10b :加熱器件 1 1 :煤漏斗 1 2 :惰性氣體 13 :煤 14 ··用於裝載焦炭車之開口 15:用於裝煤車之排放喷嘴 1 6 :用於惰性氣體之供應容器 17 :導輪 15

Claims (1)

1. 201137106 七、申請專利範圍： 種在-「非回收」或「熱回收」煉焦爐組（ι 使具有高膨脹壓力特徵之煤（丨3 )焦化之方法，藉此 由排列成-列之煉焦爐室⑺所構成之_練焦爐組 用於煤（9)之該循環焦化，且 該等煉焦爐室（2 )係自一煤漏斗（丨 s立，，，、. ）裝載’自該煤 漏(u)，可使用合適的輸送設備將該煤Μ)裝、 該煉焦爐室（2)中， 載至 其特徵在於 。在-惰性氣體（⑴下使該煤（9)達到1〇 C之1溫，且在惰性氣體（12)下將該大量煤（9 至待填充之該煉焦爐室中， x載 按該焦化之該膨脹壓力可散逸至 間中之方式在一恆定埴奋古许如 心上乏虱體空 之焊（9)引入… 外調平地將該預加軌 之煤（9)引入至待填充之該煉焦爐室中及 … 可在-焦化循環期間在該指明之 煤（9)轉換至焦炭。 至中將该 2·如申請專利範圍第1項之方 貝之万法，其特徵在於，該煉焦 爐至（2)之該裝載藉由在惰性氣體 一杖祖立γ w z J下經由管線來自 煤漏斗（Π)的該預加熱之煤（9 )發生。 3. 如申請專利範圍第2項之方 呤答括rb 其特徵在於’經由在 ^管線中之預加熱而供應該預加熱之煤（9)。 4. 如申請專利範圍第1項之 .^ ^ ^ , 方法，其特徵在於，用該預 加熱之煤（9)對該煉焦爐室（2) ;之该裝載在惰性氣體（12 ) 16 201137106 下經由傳送帶自一煤漏斗（丨丨）發生。 5:如_請專利範圍第4項之方法，其特徵在於，經由在 該傳送帶上之預加熱而供應該預加熱之煤（9)。 :如申請專利範圍第⑺之方法，其特徵在於，經由在 匕床中之預加熱而供應該預加熱之煤（9)。 7. 如申請專利範圍第 “ 其特徵在於，自該煤 =加熱的一煤容器⑺)供應該預加熱之煤(9)。 8. 如申請專利範圍帛7項之 線圈在該煤容器（11)中加…，特徵在於’經由熱 产 )中加熱該煤（13)，諸如篡汽、廢 軋、原料煉焦爐氣體、執空氣< 質流過該等熱線圈。以此專介質之混合物的熱介 徵在:如1凊專利範圍第1項至第8項中-項之方法，其特 徵在於，用以加熱該煤之該介 煤塔附近的爐1至6 ^^曰 々職爐組⑴之 (2 )。 仵，且在其已冷卻後傳遞回至一爐 隹爐範圍第1項之方法，其特徵在於，該煉 爐至⑺在惰性氣體（12)下填充有來自— 的S亥預加熱之煤（9) 。 y、 ） 法，請專利範圍第1項至第Η)項中一項之方 的該預加熱之#(9):二有來自-裝煤車⑺ 體（12)下載運煤）在一於惰性氣 填充孔（3)之間建立 線或一傳送帶與待填充之爐 1建立一管道狀連接件（14、15)。 12.如申請專利 釭圍第10項之方法，其特徵在於，在惰 17 201137106 丨氣體（12)下供應來自一裝煤車（7)的該預加熱之煤（9)， 藉此該煤（13)在該裝煤車⑺中被加熱。 I3.如申請專利範圍第1項至第11項中一項之方法，其 特徵在於，該惰性氣體（12)為氮、氦或氬。 、 如申請專利範圍第丨項至第n項中一項之方法其 特徵在於’該$ ( 13 )係藉由感應、微波或電弧加熱而加 熱。 15·如申請專利範圍第1項至第丨4項中一項之方法，其 特徵在於，該煤（13)力。熱至100°C至400°c之一溫度。 .丨6·如申請專利範圍第丨項至第15項中一項之方法，其 特徵在於，經由煉焦爐蓋（4 )中之1至4個填充孔（3 ) 用邊熱煤（9 )填充該等煉焦爐室（2 )。 ^一種使用一如前述請求項中一項之方法在一「非回 」或熱回收」煉焦爐組（1)中使具有高膨脹壓力特徵 之煤（13 )焦化的器件，其包括 焕隹：Ϊ焦爐組（1)或煉焦爐電池⑴，其具有待經由 …、’至蓋（4)裝載之多個煉焦爐室（2)， :*裝煤車（7 )，其可沿著該煉焦爐組（1 )或電池⑴ 。蓋（4)仃進’且可藉由其裝載至少一煉焦爐室（2)， -煤漏斗（⑴，可自該煤漏斗（11)用煤（ 載該裝煤車（7 )， 装 其特徵在於 〃《玄裝煤車（7 )可經由合適的器件（Μ )裝載有一惰性 礼體（12) ’藉此該裝煤車（？）配備有允許在—氣密密封 18 201137106 環境中裝載該等煉焦爐室（2)而不燃燒之煤饋入連接件 (16)，及 該裝煤車（7)配備有一用於加熱煤（9)之器件。 18.如申請專利範圍第17項之器件，其特徵在於，該裝 煤車（7)配備有一用於該惰性氣體（12)之可密封供二 器（16)。 八 19.如申請專利範圍第17項之器件，其特徵在於 …、爐至（2)裝載有來自一裝煤車⑺ 藉此該裝焊直my ^ t ‘、，、义得（9 )， ^ 車（）在一於惰性氣體（12)下載運煤r n、 之官線或傳送帶與待填充之爐 ’、） 狀連接件（u、15)，且㈣HL(3)之間建立一管道 充孔⑴之間的該連接件（1 Ά真 封配件而拆卸。 ）可經由至少兩個可密 八、圖式： (如次頁） 19