基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统，属于焦化行业节能环保技术领域。它包括设置在焦炉炭化室机侧用于回收炼焦煤在结焦中期产生的荒煤气的机侧焦炉煤气回收系统，它还包括设在焦炉炭化室焦侧用于回收装煤时产生的装煤烟尘，及炼焦煤在结焦初期和结焦末期产生的荒煤气的焦侧装煤烟尘回收系统，焦侧装煤烟尘回收系统包括水封阀、与水封阀一端相连的装煤烟尘燃烧室及用于向焦炉燃烧室输送烟气的焦侧集气管，装煤烟尘燃烧室内还设有自动点火器及与外界大气保持相通的燃烧室放散口。本发明专利技术的系统能同时实现对装煤过程及炼焦过程中余热的回收及减小事故的发生率。

Coke oven carbonization chamber smoke control system based on gas quality recovery

The invention discloses a coke oven coking chamber dust control system based on gas separation and recovery, which belongs to the technical field of energy saving and environmental protection in the coking industry. It includes a coke oven gas recovery system on the machine side of the coke oven coking chamber for recovering the waste gas produced by coking coal in the middle stage of coking. It also includes the coal-loaded soot produced when the coke oven coking chamber coke side is used for recovering the coal-loaded soot, and the coal-loaded soot on the coke side of the waste gas produced by the coking coal in the early coking stage and the coking end stage. The collection system includes a water seal valve, a coal-loaded dust combustion chamber connected with one end of the water seal valve and a coke-side gas collector for conveying flue gas to the coke oven combustion chamber. The coal-loaded dust combustion chamber is also equipped with an automatic igniter and a combustion chamber outlet which maintains communication with the outside atmosphere. The system of the invention can simultaneously realize the recovery of waste heat in coal loading process and coking process and reduce the accident rate.

【技术实现步骤摘要】
基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统
本专利技术涉及炼焦炉装煤烟尘及炼焦煤气的回收，属于焦化产业节能环保
，具体地涉及一种基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统。
技术介绍
当前普遍采用的顶装煤室式炼焦工艺中，当炭化室装煤时几乎立刻观察到由于炭化室炉墙高温引起的煤气强烈析出。在最初两小时，炉墙支出的热比从加热火道收入的热要高—炉墙温度下降，引起煤分解和气体析出速度放慢。之后炉墙温度平衡，分解接近以固定速度进行。在温度450～500℃时，焦饼中心线产生焦油缝后，观察到煤气析出增强，直到温度800～900℃时达到最大。王恭铎研究表明，装煤过程中产生的煤气量约为结焦过程中煤气发生量的7倍。装煤时产生的煤气量为：3600m3/h(每吨煤的煤气发生量：320～340m3/t煤；结焦时间：宽为450mm的炭化室结焦时间取18h；每孔炭化室的装煤量：28.9t)，装煤过程产生的荒煤气平均热值为22990kJ，比焦炉煤气热值低(焦炉煤气热值一般为17～19GJ/Nm3)。气体和蒸气在煤入炭化室时就已开始出现，通过装煤孔冒出的烟气，主要由水蒸汽、焦油物和煤尘组成。最先从靠近炉墙的湿煤蒸发出水分。水分的蒸发在105～110℃时结束。装煤产生的烟尘来自以下几个方面：1、装入炭化室的煤料转换出大量的空气，装炉开始时空气中的氧还和入炉的细煤粒燃烧生成碳黑，形成黑烟。2、装炉煤与高温炉墙接触、升温，产生大量水蒸汽和荒煤气。3、随上述水蒸汽和荒煤气同时扬起的细煤粉，以及装煤末期平煤时带出的细煤粉。4、因炉顶空间瞬时堵塞而喷出的煤气。这些烟尘通过装煤孔、上升管盖和平煤孔等处散发至大气。每炉装煤作业通常为2～3分钟，上述1和2的冒烟时间约1～1.5分钟。据实测(对炭化室有效面积117m2，采用上升管喷射时的皮带测值)装煤时产生的烟尘量1.2Nm3/分·m2。装煤初期湿煤气含水分40～50％，故干烟尘量约0.6Nm3/分·m2。该值因炉墙温度、装煤速度、煤的性质等因素而变化。装煤末期煤气发热量可达3000－3500kCal/Nm3。装煤烟尘中粉尘的散发量(据西德一个厂的统计平均值)约200克/吨煤，有些资料提供的数据则更大。当集气管压力过高时，炭化室压力也比较高。虽说在这种情况下得到的煤气热值较高－因为它不会被来自燃烧室系统的废气或外来空气稀释－但煤气收率较低，因为有一部分煤气串漏至燃烧室系统或通过不严密的炉门逸至炉外。当集气管压力过低时，炭化室内的压力，特别是在结焦末期，就会低于燃烧室系统的压力，煤气就会被来自燃烧室系统的废气所稀释。而空气进入炭化室则会引起降低煤气的质量和损坏炉墙的化学反应。为了不让炭化室形成负压，集气管压力应是液体静压力再加5Pa。例如，集气管至炭化室底的距离为11m，则集气管的压力应等于(11╳10)+5＝115Pa。为了防止焦炉集气管荒煤气压力升高过大，例如当煤气鼓风机实然停机时，焦气管上安装有煤气放散管。放散管上装有手动翻板或者带可调开启压力的自动液压阀，一般放散阀的开启压力为200或250Pa。对单个炭化室来说，在装煤后结焦过程的初期，由于大小炉门与炉门框的结合误差，不可避免存在一定的间隙，而生产工艺要求此时的炭化室要保持正压，由此导致部分荒煤气通过这些缝隙溢出，污染环境；直到结焦时间1～2小时后，这些缝隙被溢出的荒煤气携带的焦油以及被软化后塑性状的煤料堵塞，荒煤气溢出才得以控制。若增加煤气风机吸力，降低炭化室压力，不仅影响煤气质量，还会增加风机的动力消耗，同时还会增加后续煤气净化系统的运行负荷，导致煤气净化系统投资增加、净化成本增大。综上，需解决的技术问题如下：(1)现代炼焦工艺及装备决定了焦炉煤气的回收系统必须长期处于完好状态，才能保证焦炉煤气的100％回收。但受投资及煤气性质(易燃易爆，若两套备用，不用的那套需长期有惰性气体保护，备用成本太高)的制约，现代焦化工艺设计及工程建设时，一般不考虑建设备用的煤气回收系统，所以在现代炼焦生产中，难以克服焦炉荒煤气的放散，并由此对环境带来的污染。同时也决定了现有的炼焦荒煤气回收系统无法克服事故状态时荒煤气放散损失并污染环境问题，对焦炉生产的事故应急措施严重不足；(2)炼焦煤炼焦过程中，产生的荒煤气在不同结焦时期，其组成性质差异较大，现有的炼焦荒煤气回收系统不能识别荒煤气的性质，不能针对不同时期不同性质的荒煤气进行分质回收。特别装煤后结焦初期，一氧化碳和甲烷是此阶段荒煤气的主要组成，最有价值的芳香碳氢化合物几乎没有。同时微细煤粉及水分也比较高，此时的荒煤气进入回收系统后，其所携带的粉尘、水气等全部收集进入到后续煤气净化系统，导致后续有关单元堵塞、并严重影响后续相关产品的质量，增加后续废水处理成本；(3)受炼焦生产工艺的限制，炭化室要求保持正压下操作，现有的炼焦荒煤气回收系统不能杜绝结焦初期，炭化室大小炉门及炉顶装煤孔盖等处荒煤气溢出污染环境现象。
技术实现思路
为解决上述装煤和炼焦过程中存在的技术问题，本专利技术公开了一种既能回收装煤烟尘，又能回收炼焦煤荒煤气的基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统。为实现上述目的，本专利技术公开了一种基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统，包括设置在焦炉炭化室机侧用于回收炼焦煤在结焦中期产生的荒煤气的机侧焦炉煤气回收系统，它还包括设在焦炉炭化室焦侧用于回收装煤时产生的装煤烟尘，及炼焦煤在结焦初期和结焦末期产生的荒煤气的焦侧装煤烟尘回收系统，所述焦侧装煤烟尘回收系统包括水封阀、与所述水封阀一端相连的装煤烟尘燃烧室及用于向焦炉燃烧室输送烟气的焦侧集气管，所述装煤烟尘燃烧室内还设有自动点火器及与外界大气保持相通的燃烧室放散口。进一步地，所述焦侧装煤烟尘回收系统还用于在机侧焦炉煤气回收系统出现故障或焦炉炭化室内压力超出炼焦操作能力时回收荒煤气，将荒煤气均送入焦炉燃烧室以降低事故的发生率。再进一步地，所述水封阀为U型管道，在U型管道内设有水位调节阀及用于疏通管道内阀门堵塞的疏通阀，同时，在U型管道上还设有水封阀进水管、注水阀、水封阀回流管和水封阀溢流管，其中，当U型管道内填满水时可实现截断焦炉炭化室与焦侧焦炉煤气回收系统之间的气体通路，通过调整水位调节阀来调节U型管道内水位可用于控制焦炉炭化室与焦侧焦炉煤气回收系统之间的气体通量多少，从而实现控制焦炉炭化室内气压，尽量避免焦炉出现冒烟、冒火的现象。再进一步地，所述水封阀控制装煤烟尘或荒煤气的温度≤300℃，经水封阀洗脱下的部分粉尘进入与水封阀相连的沉淀池中。再进一步地，在结焦初期及结焦末期，所述水封阀控制所述焦炉炭化室内部压力为－3～3Pa。再进一步地，所述结焦初期为焦炉炭化室装煤结束后炼焦煤开始结焦的2～2.5h，所述结焦末期为炼焦煤结束结焦前的1h。再进一步地，每座焦炉的每2～3个焦炉炭化室共用一个装煤烟尘燃烧室，每个装煤烟尘燃烧室的出气口均连接焦侧集气管。再进一步地，所述装煤烟尘燃烧室与焦侧集气管连接的管路上设有焦侧自动调节阀。再进一步地，在焦侧集气管与焦炉燃烧室连接的气体管路上还设有温度控制器和耐热抽风机，所述温度控制器控制进入焦炉燃烧室内的烟气温度≤300℃。一般的，荒焦炉煤气的产生可分为两个阶段：——煤组分在达到约500℃时分解产生最初产物；——最初产物热解生成最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统，包括设置在焦炉炭化室(1)机侧用于回收炼焦煤在结焦中期产生的荒煤气的机侧焦炉煤气回收系统(3)，其特征在于：它还包括设在焦炉炭化室(1)焦侧用于回收装煤时产生的装煤烟尘，及炼焦煤在结焦初期和结焦末期产生的荒煤气的焦侧装煤烟尘回收系统(2)，所述焦侧装煤烟尘回收系统(2)包括水封阀(2.2)、与所述水封阀(2.2)一端相连的装煤烟尘燃烧室(2.3)及用于向焦炉燃烧室输送烟气的焦侧集气管(2.4)，所述装煤烟尘燃烧室(2.3)内还设有自动点火器(2.31)及与外界大气保持相通的燃烧室放散口(2.32)。

【技术特征摘要】
1.一种基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统，包括设置在焦炉炭化室(1)机侧用于回收炼焦煤在结焦中期产生的荒煤气的机侧焦炉煤气回收系统(3)，其特征在于：它还包括设在焦炉炭化室(1)焦侧用于回收装煤时产生的装煤烟尘，及炼焦煤在结焦初期和结焦末期产生的荒煤气的焦侧装煤烟尘回收系统(2)，所述焦侧装煤烟尘回收系统(2)包括水封阀(2.2)、与所述水封阀(2.2)一端相连的装煤烟尘燃烧室(2.3)及用于向焦炉燃烧室输送烟气的焦侧集气管(2.4)，所述装煤烟尘燃烧室(2.3)内还设有自动点火器(2.31)及与外界大气保持相通的燃烧室放散口(2.32)。2.根据权利要求1所述基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统，其特征在于：所述焦侧装煤烟尘回收系统(2)还用于在机侧焦炉煤气回收系统(3)出现故障或焦炉炭化室(1)内压力超出炼焦操作能力时回收荒煤气。3.根据权利要求1或2所述基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统，其特征在于：所述水封阀(2.2)为U型管道，在U型管道内设有水位调节阀(2.23)及用于疏通管道内阀门堵塞的疏通阀(2.26)。4.根据权利要求3所述基于煤气分质回收的焦炉炭化室烟尘治理系统，其特征在于：所述水封阀(2.2)控制装煤烟尘或荒...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴高明，付本全，王丽娜，刘璞，蔡礼，王大春，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42