一种高效减排的干熄焦方法及生产一氧化碳的系统技术方案

本发明专利技术提供一种高效减排的干熄焦方法，其采用二氧化碳气、富二氧化碳气作为干熄焦循环气流的进气；干熄焦循环气流在与红焦换热的同时，所含部分二氧化碳与高温红焦反应生成一氧化碳，使循环气流中一氧化碳的体积含量达到30

【技术实现步骤摘要】
一种高效减排的干熄焦方法及生产一氧化碳的系统


[0001]本专利技术属煤化工
，具体涉及一种高效减排的干熄焦方法及生产一氧化碳的系统。

技术介绍

[0002]炼焦过程中，将高温红焦冷却的过程称为熄焦，熄焦方法有湿熄焦法和干熄焦法两种。
[0003]湿熄焦法是直接用水浇洒在高温红焦上降温的工艺，该工艺技术简单，投资少，但不能回收焦炭显热，对环境污染较大。
[0004]干熄焦法是利用低温气流，在具有立式结构的干熄炉内与炽热的红焦逆流换热，将红焦冷却的工艺；干熄炉的焦炭料层，中上部为预存段，红焦在此预存段保温提质，中下部为冷却段，低温气流与红焦的逆流换热过程主要发生在冷却段。干熄焦过程中，如950
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1100℃的红焦从干熄炉顶部间歇装入，在预存段的平均停留时间1h左右，随干熄炉底部出料而连续下移，进入冷却段后与逆流的循环气流换热至低于200℃，从干熄炉底部排出；低温如130℃左右的循环气流，经干熄炉底部的气流分布部件，大体均匀地流入冷却段底部焦层，向上流动并吸收焦层显热，升温至如950℃左右后从预存段、冷却段间斜道区外上部的环形烟道排出干熄炉，经一次除尘器收集大部分焦粉尤其是外形尺寸0.8mm以上的焦粉后，进余热锅炉换热产生中高压蒸汽，冷却至如160℃左右后经二次除尘器收集剩余的少部分焦粉后，再由循环风机加压，经余热锅炉给水预热器进一步换热降温至如130℃左右，重新进入干熄炉底部的气流分布部件，形成气流循环。干熄焦法的优点，一是对焦炉所产高温红焦的保温提质作用，使焦炉具有较高的产能和操作弹性；二是循环气流将70%以上的红焦显热带出，经余热锅炉产生中高压蒸汽可外供和/或通过汽轮机发电，产生一定经济效益。我国现有干熄焦装置三百余套，产能产量都超过湿熄焦法装置，污染也较轻。
[0005]循环气流的成分情况和控制方法，是干熄焦装置运行控制的重要内容；其中，一氧化碳、氢气含量情况涉及干熄焦装置的运行安全，二氧化碳、氧气含量情况与焦炭烧损率密切相关。循环气流在进入干熄炉冷却段底部焦层时的成分及含量情况，一般为一氧化碳3
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15v%，氢气≤5v%，二氧化碳7
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20v%，甲烷≤0.5v%，氧气≤0.5v%，其余基本为氮气；根据装置设备水平、高温红焦入炉条件，和对系统安全、焦炭烧损率等工艺控制目的不同，各干熄焦装置对循环气流各成分含量范围的控制差异很大。循环气流的所述的成分及含量情况，源于预存段红焦保温提质过程中的继续热解和残余挥发分转化释放的一氧化碳及少量氢气、甲烷，与主要在如环形烟道连续导入的空气所含氧气、水气与高温循环气流成分的持续反应产物和氮气剩余。很多常规干熄焦法的干熄炉预存段上部还设置空气导入口，连续或间歇导入少量空气，将预存段红焦提质过程中释放的一氧化碳、氢气全部或部分烧掉，以控制预存段料层内及上部空间中可燃成分的浓度，降低干熄炉顶部气体泄漏的燃爆风险；有的装置还在红焦装入前和/或红焦装入过程中加大该空气导入口的空气流量，控制预存段上部空间中可燃成分的浓度，进一步降低装料口打开后高温气体逸出或与空气交换时的燃爆
风险。
[0006]循环气流成分的控制方法一般主要包括在高温的环形烟道连续导入所需流量的氮气和/或空气，有些装置还考虑和控制一次除尘器和循环风机间的空气漏入量，同时将循环气流平衡裕量的少部分在干熄炉下出料组元的旋转密封阀连续排出，大部分在余热锅炉给水预热器降温后连续排出。如红焦处理能力140t/h干熄焦装置的循环气流量，约为190000
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220000Nm3/h；各厂家操作中向环形烟道连续导入的空气流量，根据装置条件和工艺控制目的不同而差异很大，有的为8000Nm3/h左右，有的为10000Nm3/h左右，有的为15000Nm3/h左右；旋转密封阀的排气流量一般是1000
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2000Nm3/h，平衡裕量的其余部分在余热锅炉给水预热器后排出。有些干熄焦装置在环形烟道至循环风机入口，采用微负压条件操作，在该负压段气密性变差时期会持续漏入少量空气。
[0007]所述干熄炉及循环气流系统，采用中等或以下水平的设备防爆等级设计及工艺控制，包括ⅡBT2以下中低等级的电气设计。
[0008]所述常规干熄焦法的一个缺点，是循环气流采出气或排放气中氮气含量较高，一氧化碳、氢气含量低，热值也较低，较难利用，即便一氧化碳体积含量10
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15%时也不易得到合理利用。因而，有厂家提出了一些改进的干熄焦技术方案。
[0009]CN102031126A公开一种干熄焦方法，包括将工业生产过程中产生的含一氧化碳和一定量二氧化碳的低热值气体作为冷却气流或循环气流进气，例如来自钢铁厂的高炉煤气、转炉煤气或由煤炭地下气化工艺产生的空气煤气用作干熄焦的气体，在回收熄焦过程中红焦释放的显热，同时发生部分化学反应，主要是所含二氧化碳和红焦反应生成更多的一氧化碳，提高了气流或循环气流中的一氧化碳含量和热值，便于排放气的后续利用。但钢铁厂的高炉煤气主要成分的体积含量为CO20
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30％、H2≤8％、CO213
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25％、N250
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55％；转炉煤气主要成分的体积含量为CO50
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65％、CO215
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20％、N210
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20％。通如65%富氧空气的煤炭地下气化工艺产生的煤气，主要成分和含量情况介于高炉煤气、转炉煤气之间。因CO2含量较低，且末涉及使CO2转化为CO的具体控制方法，结果应是CO含量的增量有限。
[0010]CN111057560A公开一种干熄焦炉与炼铁高炉能质耦合的方法，其利用高炉煤气和外加碳源如煤粉或压缩后的秸秆类生物质颗粒的升温吸热和反应吸热，对热焦炭中的热量进行转化及转移，使煤气中H2、CO含量及热值提高10
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30％；高炉煤气进入干熄焦炉前可补充占高炉煤气体积5
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20％的水蒸气和/或CO2；外加碳源的加入量为热焦炭质量的5
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15％，利用CO2压缩气或高压蒸汽作为动力携带、喷入干熄焦炉中，被高温热焦炭热解后形成焦粉或生物炭，作为外加碳源喷射推进气的高压蒸汽或CO2气流的用量为外加碳源质量的10
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20％。但该方法也末涉及使CO2更多转化为CO的具体控制方法；补入的水蒸气会产生相同含量的H2，需要采用较高的设备防爆等级设计及工艺控制，包括高于ⅡBT2的如ⅡCT2等级的电气设计，ⅡBT2以下中低等级的电气设计不能满足要求。

技术实现思路

[0011]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高效减排的干熄焦方法，其采用由二氧化碳如焦炉装置烟道气捕集的二氧化碳气、煤制甲醇装置或煤制氨装置低温甲醇洗副产的二氧化碳气作为干熄焦循环气流的进气；干熄焦循环气流在与红焦换热的同时，所含部分二氧化碳与高温红焦反应生成一氧化碳，使循环气流中一氧化碳的体积含量达到30
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80%；二
氧化碳与高温红焦生成一氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干熄焦方法，其主要单元设备包括干熄炉、进焦装置、出焦装置、一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、循环气流风机、余热锅炉给水预热器，及可选的焦粉造气单元；干熄炉具有立式结构，进焦装置、出焦装置分别设置于干熄炉之上、之下并与干熄炉分别密闭连通，出焦装置包括振动给料器和旋转密封阀；干熄炉内的焦炭料层，中上部为红焦保温提质的预存段，中下部为与循环气流逆流接触的冷却段，预存段、冷却段间的炉壁为供高温循环气流排出焦层的斜道，斜道外设置汇集高温循环气流的环形烟道；冷却段底部焦层内设置气流分布部件，与设置在干熄炉底部的低温循环气流入口连通；预存段焦层最高位置以上空间的炉顶和/或侧壁，设置预存段上部空间气氛控制气流入口及可选的布气部件；环形烟道气流出口、一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、循环气流风机、余热锅炉给水预热器、低温循环气流入口之间分别设置循环气流的依次连通管路；在循环气流风机出口、低温循环气流入口间的连通管路，优选在余热锅炉给水预热器出气口、低温循环气流入口间的连通管路连接循环气流裕量的采出气管路；所述干熄焦方法的正常应用过程中，来自焦炉的950
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1100℃红焦，经进焦装置从干熄炉顶部间歇或连续装入预存段，随出焦装置的出料而连续下移，出焦平均温度≤200℃；低温循环气流入口温度≤130℃；其特征在于，采用氢气+水气含量≤4v%的二氧化碳气，和一氧化碳含量≤10v%的富二氧化碳气，作为所述循环气流的二氧化碳进气；所述二氧化碳进气的流量，为循环气流量的3
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15v%；其中，将二氧化碳气流量的0
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30%作为上进气，与所需量的空气、富氧空气、氧气中一种或多种的含氧气，经预存段上部气氛控制气流入口，通入预存段焦层之上的空间，将该空间气体中的可燃成分控制到所需浓度水平以下；含氧气的流量为二氧化碳气流量的0
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10%；在振动给料器入口和旋转密封阀出口间设置出焦气氛控制部件，出焦气氛控制部件具有多路带调节阀的进气管；将二氧化碳气流量的20
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40%作为出焦气氛控制进气，通入所述出焦气氛控制部件，作为出焦气氛控制气流；所述出焦气氛控制气流量的50
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70v%，起反洗气流的作用，将焦粒内孔、焦粒间气体所含二氧化碳以外成分的80v%以上吹回冷却段焦层的循环气流；所述焦粉造气单元，设置于干熄炉外或干熄炉内，利用一次除尘器、二次除尘器分离所得焦粉的全部或一部分，及可选的其它来源焦粉，以所需流量的所述二氧化碳气和/或所述富二氧化碳气，和所需流量的氧气作为气化剂，燃烧产生的一氧化碳含量60v%以上的富一氧化碳气流并入循环气流；其中干熄炉外焦粉造气单元所产富一氧化碳气流并入余热锅炉入口前的循环气流；干熄炉内焦粉造气单元设置于冷却段焦层的500
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1000℃温区内，排出的富一氧化碳气流分布进入800
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1000℃焦层的循环气流中；其余流量的所述二氧化碳气和/或所述富二氧化碳气作为下进气，与来自低温循环气流入口的循环气流初步混合后经所述气流分布部件进入从冷却段底部进入焦层；在冷却段焦层垂直方向一半高度以下，或800℃温度曲面以下，所述反洗气、下进气、来自低温循环气流入口的循环气流混合至混匀度80%以上；冷却段温度≥800℃焦层的平均高度，为气流分布部件之上冷却段焦层平均高度的25
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35%。2.如权利要求1所述的干熄焦方法，其特征在于，所述气流分布部件，或包含所述气流
分布部件的供气部件，其结构包括十字风道和十字风道之上连通设置的多层布气风帽。3.如权利要求1所述的干熄焦方法，其特征在于，所述下进气与循环气流的初步混合，在低温循环气流入口与余热锅炉给水预热器间连通管路中设置的单流向气体混合器中进行；所述单流向气体混合器中设置开口朝向干熄炉低温循环气流入口、平行于循环气流流向的多个喷管，利用二氧化碳气和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：俎宇，齐双成，郭利鑫，李延鹏，张勇，董传诚，高娴怡，
申请(专利权)人：宁波悦兰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：