一种熄焦方法及系统与流程

本发明涉及炼焦技术领域，尤其涉及一种熄焦方法及系统。

背景技术：

炼焦结束时，物料的温度一般为950℃～1100℃，为了便于运输和贮存，需要将赤热的物料冷却至250℃以下，该过程称为熄焦。传统熄焦技术包含采用冷水喷淋方式降温的湿熄焦技术和采用循环气体作为热载体降温的干熄焦技术。其中，湿熄焦技术工艺简单、投资少，但不能回收物料显热，对环境污染较大；干熄焦技术因其能回收物料显热、改善物料质量、对环境污染少等优点应用十分广泛。

然而，现有熄焦技术采用的干熄焦装置，通常为立式熄焦装置，使上行的换热气与下行的高温物料在对接过程中转换热量。该换热方式的气体阻力较大，对高温物料要求较高，即粒径＞25mm的颗粒的质量比重需大于95％，仅适用于熄焦强度好、粒度大、含粉量低的物料。对于像兰炭这种中低温热解产生的熄焦强度较差、粒度较小、含粉量较高的物料，仍需使用传统湿熄焦技术进行熄焦。而湿熄焦不仅需要大量的水资源，还无法回收物料显热，造成极大的资源浪费。

因此，如何降低干熄焦装置对高温物料的要求，使其适用范围更加广泛成为炼焦领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于交叉流动方向换热原理对物料进行冷却的熄焦方法，及该方法所使用的熄焦系统。

依据本发明的一种熄焦方法，包含以下步骤：

步骤1：将热解后的高温物料由焦罐在提升机的带动下，运输至错流熄焦装置顶部的入料机构；

步骤2：高温物料由入料机构进入错流熄焦装置内部并沿竖直方向掉落至出料机构，其中，高温物料掉落期间与水平方向流动的冷却气进行换热，得到200℃以下的低温物料与500℃-1000℃高温载热气；

步骤3：低温物料由出料机构落至链板输送机，传送至物料储仓；

步骤4：高温载热气经除尘、降温后得到洁净的冷却气，将冷却气循环至错流熄焦装置与高温物料进行换热。

进一步地，步骤4包含：

步骤4a：将高温载热气送入旋风分离机进行一次除尘，所得焦粉经气力输送设备传送至焦粉仓；

步骤4b：将一次除尘后的高温载热气送入余热锅炉进行一次换热，得到中、高温蒸汽和温度为150℃-200℃的低温载热气。

进一步地，步骤4还包含：

步骤4c：低温载热气送入布袋除尘器进行二次除尘，所得焦粉经气力输送设备传送至焦粉仓；

步骤4d：将二次除尘后的低温载热气由循环风机送入水冷换热器进行二次换热，得到温度低于120℃的冷却气。

进一步地，冷却气为惰性气体。

一种上述熄焦方法使用的熄焦系统，包含焦罐、错流熄焦装置以及连接焦罐和错流熄焦装置的上料口的提升机，其中，错流熄焦装置包含从上至下依次连接的入料机构、冷却机构和出料机构，冷却机构沿水平方向设置有依次连接的冷却气入口管道组、布气室、熄焦室、集气室以及高温载热气出口管道组。

进一步地，熄焦系统包含高温载热气处理单元，高温载热气处理单元的进气口连接熄焦系统的高温载热气出口管道组，高温载热气处理单元的出气口连接熄焦系统的冷却气入口管道组；高温载热气经高温载热气处理单元冷却、净化后循环至错流熄焦装置作为冷却气与高温物料进行换热。

进一步地，载热气处理单元包含依次连接的旋风分离器、余热锅炉、布袋除尘器、循环风机和水冷换热器。

进一步地，熄焦系统包含链板输送机和气力输送设备，链板输送机设置在出料机构的正下方，气力输送设备的进口连接旋风分离器和布袋除尘器，气力输送设备的出口连通至焦粉仓；其中，由错流熄焦装置出来的低温物料经链板输送机送入物料储仓，由旋风分离器和布袋除尘器出来的焦粉经气力输送设备送入焦粉仓。

进一步地，布气室与熄焦室之间由多个呈百叶扇形式分布的气体分布栅板分隔；集气室与熄焦室之间由多个呈百叶扇形式分布的气体收集栅板分隔；

气体分布栅板的下边缘的水平高度低于相邻下部的气体分布栅板的上边缘的水平高度；气体收集栅板的下边缘的水平高度低于相邻下部的气体收集栅板的上边缘的水平高度。

进一步地，熄焦室水平方向的宽度小于5m，熄焦室水平方向长度大于宽度，其中布气室和集气室分别设置于熄焦室沿长度方向的两个彼此相对的侧面上。

由于采用于上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明的熄焦方法采用的熄焦装置为密闭错流熄焦装置，采用惰性气体换热，节水效果好。

(2)错流熄焦装置换热气与物料为交叉流动方向换热，气体阻力小，换热效果好

，且对物料要求不苛刻，能够适用于熄焦强度较差、粒度较小、含粉量较高的物料。

(3)本发明的熄焦方法对高温载热气先后进行两次除尘、换热，极大程度收集物料显热，资源利用率高。

(4)本发明的熄焦系统结构紧凑，占地面积小，单位面积上的熄焦处理量大。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得显而易见和容易理解，其中：

图1是依据本发明的熄焦系统的示意图；

图2是依据本发明的熄焦方法的流程图。

附图标记说明：

1焦罐，2提升机，3错流熄焦装置，31入料机构，32冷却机构，321冷却气入口管道组，322布气室，323气体分布栅板，324熄焦室，325气体收集栅板，326集气室，327高温载热气出口管道组，33出料机构，4旋风分离机，5余热锅炉，6布袋除尘器，7循环风机，8水冷换热器，9链板输送机，10物料储仓，11气力输送设备，12焦粉仓。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，依据本发明的熄焦系统包含焦罐1、提升机2、错流熄焦装置3、旋风分离机4、余热锅炉5、布袋除尘器6、循环风机7和水冷换热器8。其中，错流熄焦装置3包含从上到下依次连接的入料机构31、冷却机构32和出料机构33，冷却机构32沿水平方向设置有依次连接的冷却气入口管道组321、布气室322、气体分布栅板323、熄焦室324、气体收集栅板325、集气室326以及高温载热气出口管道组327。焦罐1通过提升机2与错流熄焦装置3的入料机构31相连，以便将焦罐1中的高温物料送入错流熄焦装置3进行冷却。熄焦系统还包含链板输送机9，该链板输送机9设置于出料机构33的正下方，用于将由错流熄焦装置32出来的低温物料送入物料储仓10。

该错流熄焦装置为立式结构，入料机构31位于冷却机构32的上方，出料机构33位于冷却机构32的下方，待冷却的高温物料从上之下经过错流熄焦装置。同时，冷却气体沿水平方向依次经过布气室322、熄焦室324、集气室326，与高温物料进行交叉换热。本发明的交叉流动方式换热与现有技术的对流换热方式相比，气体阻力小，不仅换热效果好，还能降低装置本身对物料的要求，能够适用于像兰炭这种中低温热解产生的熄焦强度较差、粒度较小、含粉量较高的物料，避免其采用湿熄焦的方式降温。

旋风分离机4、余热锅炉5、布袋除尘器6、循环风机7和水冷换热器8依次连接构成高温载热气处理单元。该高温载热气处理单元的进气口连接熄焦系统的高温载热气出口管道组，高温载热气处理单元的出气口连接熄焦系统的冷却气入口管道组。具体地，错流熄焦装置3的高温载热气出口管道组327与旋风分离机4相连，水冷换热器8错流熄焦装置3的冷却气入口管道组321相连。基于上述设置，错流熄焦装置3排出的温度为500℃-1000℃的高温载热气经该高温载热气处理单元冷却、净化后循环至错流熄焦装置作为冷却气与高温物料进行换热。熄焦系统还包含气力输送设备11，该气力输送设备11的进口连接旋风分离机4和布袋除尘器6，出口连通至焦粉仓12。其中，旋风分离机4用于对高温载热气进行一次除尘，所得焦粉经气力输送设备11送入焦粉仓12；余热锅炉5用于对高温载热气进行一次降温，得到中、高温蒸汽和温度为150℃-200℃的低温载热气；布袋除尘器6用于对低温载热气进行二次除尘，所得焦粉经气力输送设备11送入焦粉仓12；冷换热器8用于对低温载热气进行二次降温，得到温度低于120℃的冷却气。循环风机7作为动力源为气体提供循环流动的动力。

具体地，熄焦室324总体呈长方体形状，布气室322和集气室326分别设置于熄焦室324沿长度方向的两个彼此相对的侧面上，即布气室322和集气室326之间的距离与熄焦室324水平方向的宽度相等。布气室322和集气室326之间的距离过小，会导致冷却气尚未与高温物料充分换热便被集气室收集，冷却气资源得不到充分利用；距离过大则易导致冷却气停留时间过长，熄焦室324内温度过高，使高温物料不能冷却到指定温度。在本发明中，熄焦室324的宽度可以设置成小于5m，优选1m-1.5m。熄焦室324的长度可以设置成大于熄焦室324的宽度，以便加大布气室322和集气室326的体积，相应地增大冷却气的流量，实现优异的降温效果。

在本发明中，冷却机构32可以包含多个布气室322和集气室326，优选为2-4个。在图1所示的实施例中，两个布气室沿竖直方向排布于熄焦室324的一侧。其中，两个布气室各自连接一套冷却气入口管道组321，以使冷却气均匀地分布于熄焦室324的不同位置。应当领会的是，操作者可以依据实际工况设置更多数量的布气室322。相应地，两个布气室集气室沿竖直方向排布于熄焦室324与布气室相对的一侧。其中，两个布气室集气室各自连接一套高温载热气出口管道组327，以便收集位于熄焦室324不同位置的高温载热气。

在本发明的实施例中，设置于布气室322与熄焦室324之间的气体分布栅板323可以呈百叶扇形式分布，其一方面分隔布气室322和熄焦室324，另一方面使布气室322内的冷却气更均匀的流向熄焦室324的不同位置。优选地，每个气体分布栅板323临近布气室322的边缘均高于临近熄焦室324的边缘，并且位于上方的气体分布栅板323的下边缘设置成低于下方相邻的气体分布栅板323的上边缘，但不低于下方相邻的气体分布栅板323的水平中线，以便于冷却气流动并防止细小的物料外溢。在本发明中，气体分布栅板323与竖直方向的夹角可以设置为20°-50°，优选30°-35°，以使其小于物料的安息角，即小于散物料在堆放时能够保持自然稳定状态的最大角度，以便防止物料外泄。

同样地，设置于熄焦室324与集气室326之间的气体收集栅板325可以呈百叶扇形式分布，其一方面分隔熄焦室324和集气室326，另一方面便于将熄焦室324内不同位置的高温载热气收集于集气室326内。优选地，每个气体收集栅板325临近集气室326的边缘均高于临近熄焦室324的边缘，并且位于上方的气体收集栅板325的下边缘设置成低于下方相邻的气体收集栅板325的上边缘，但不低于下方相邻的气体收集栅板325的水平中线，以便于高温载热气流动并防止细小的物料外溢。在本发明中，气体收集栅板325与竖直方向的夹角可以设置为20°-50°，优选30°-35°，以使其小于物料的安息角，即小于散物料在堆放时能够保持自然稳定状态的最大角度，以便防止物料外泄。

如图2所示，使用本发明的熄焦装置进行熄焦的方法包含以下步骤：

步骤1：将热解后的高温物料由焦罐1在提升机2的带动下，运输至错流熄焦装置3顶部的入料机构31；

步骤2：高温物料由入料机构31进入错流熄焦装置3内部的冷却机构32内并沿竖直方向掉落至出料机构33，其中，高温物料掉落期间与水平方向流动的冷却气进行换热，得到200℃以下的低温物料与500℃-1000℃高温载热气，在本发明的实施例中，采用例如氮气这样的惰性气体作为冷却气体；

步骤3：低温物料由出料机构33落至链板输送机9，传送至物料储仓10；

步骤4：高温载热气经除尘、降温后得到洁净的冷却气，将冷却气循环至错流熄焦装置3与高温物料进行换热。

其中，步骤4进一步包含：

步骤4a：将高温载热气送入旋风分离机4进行一次除尘，所得焦粉经气力输送设备11传送至焦粉仓12；

步骤4b：将一次除尘后的高温载热气送入余热锅炉5进行一次换热，得到中、高温蒸汽和温度为150℃-200℃的低温载热气。

步骤4c：第二年高温载热气送入布袋除尘器6进行二次除尘，所得焦粉经气力输送设备11传送至焦粉仓12；

步骤4d：将二次除尘后的低温载热气由循环风机7送入水冷换热器8进行二次换热，得到温度低于120℃的冷却气。

本发明的熄焦系统基于交叉流动方向换热原理对物料进行冷却，有效降低了换热过程中气体的阻力；采用该系统进行熄焦，不仅具有良好的换热效果，还降低了对物料的要求，进一步扩大干熄焦技术的应用范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。