一種焦爐及其應用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種焦爐，包括炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室、爐頂區(qū)和加熱系統(tǒng)管路，其特征在于：所述加熱系統(tǒng)管路包括氧氣管路、廢氣管路、回爐燃氣管路。本發(fā)明還公開了環(huán)保焦爐的應用方法。該環(huán)保焦爐采用氧氣和燃氣燃燒提供熱量，并產(chǎn)生的廢氣通過氣液分離器分別分離利用，實現(xiàn)了廢氣零排放，利于保護環(huán)境。
【專利說明】一種焦爐及其應用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保焦爐及其應用，具體地說，涉及一種環(huán)保焦爐的加熱系統(tǒng)；屬于焦化【技術領域】。
【背景技術】
[0002]到目前為止，焦爐結(jié)構(gòu)的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個階段:成堆干餾(即土法煉焦)、倒焰式焦爐、廢熱式焦爐和蓄熱式焦爐。成堆干餾特點是結(jié)焦和燃燒在一起不分開，熱量由煤干餾產(chǎn)生的煤氣和部分煤燃燒提供，造成成焦率低，且污染環(huán)境嚴重。倒焰式焦爐使炭化室產(chǎn)生的煤氣轉(zhuǎn)入燃燒室，并從燃燒室上部引人空氣，火焰由上“倒焰”而下，產(chǎn)生的廢氣經(jīng)爐底煙道排入煙囪，由于加熱用煤氣量無法控制，到結(jié)焦末期會因產(chǎn)氣不足而造成供熱不足。而廢熱式焦爐克服了上述問題，但煤氣燃燒產(chǎn)生的廢氣攜帶大量熱量而沒有被利用，直接排放。所以在廢熱式焦爐運行三年后(1884年)，現(xiàn)代蓄熱式焦爐就投入運行。該焦爐具有生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)率高和設備利用率高，而且加熱系統(tǒng)阻力小、熱工效率較高、能耗較低，所以已經(jīng)有130年的使用歷史，也出現(xiàn)多種爐型，但無非是火道結(jié)構(gòu)、加熱煤氣種類及入爐方式、蓄熱室結(jié)構(gòu)及裝煤方式的不同進行有效的排列組合。
[0003]焦爐結(jié)構(gòu)的變化和發(fā)展，主要是為了解決焦餅高向與長向的加熱均勻性，節(jié)能降耗，降低成本投資。但有所改進的主要是增大炭化室的幾何尺寸，提高了勞動生產(chǎn)率，減少了占地面積和基建投資，降低了熱損失提高熱工效率。而環(huán)境污染的減少量僅僅是由于操作次數(shù)減少而帶來的降低，所以焦爐對環(huán)境污染的問題一直沒有得到有效的或革命性的改變。帶來環(huán)境污染的因素除了推焦、裝煤、熄焦時散發(fā)的污染物外，更大的一部分是加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣(主要是co2、nox、so2和SO3等)，CO2排放問題已經(jīng)成為全球工業(yè)的難題，亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]為了克服上述不足，本發(fā)明旨在提供一種環(huán)保焦爐，通過采用空分純氧與燃氣燃燒提供焦爐煉焦所需的熱量。本發(fā)明還提供了該焦爐的應用。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種焦爐，包括炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室、爐頂區(qū)和加熱系統(tǒng)管路，其特征在于:所述加熱系統(tǒng)管路包括氧氣管路、廢氣管路、燃氣管路，所述氧氣管路包括氧氣主管、氧氣支管，氧氣主管一端與減壓器連接，另一端連通有若干平行設置的氧氣支管，氧氣支管安裝氧氣交換控制閥與小煙道連通；所述廢氣管路包括廢氣主管、廢氣支管，廢氣主管上連通有若干平行設置的廢氣支管，廢氣支管安裝廢氣交換控制閥與小煙道連通；小煙道上方設有蓄熱室，蓄熱室上方通過斜道連接燃燒室，燃燒室依次設有若干立火道，氧氣最終通往燃燒室的立火道，燃燒后的廢氣從燃燒室經(jīng)斜道、蓄熱室排入小煙道，再經(jīng)廢氣支管到廢氣主管排出；所述燃氣管路包括燃氣主管、燃氣橫管，燃氣主管一端連接預熱器，另一端連接若干平行設置的燃氣橫管，燃氣橫管上垂直設有下噴管，下噴管與燃燒室的立火道相通，燃氣沿下噴管直接送往立火道。
[0006]所述氧氣交換控制閥和廢氣交換控制閥間隔開閉。
[0007]所述廢氣主管連接壓縮機和廢氣氣液分離器。
[0008]一種所述焦爐的應用方法，其特征在于:包括以下步驟:
1、空氣分離器產(chǎn)生氧氣通過減壓器后進入氧氣主管，氧氣主管上連接的氧氣支管按焦爐燃燒室燃燒制度間隔開啟交換控制閥，使氧氣進入小煙道再經(jīng)蓄熱室換熱后進入立火道;
I1、回爐燃氣經(jīng)過預熱器預熱后進入燃氣主管，燃氣主管連接燃氣橫管，經(jīng)過下噴管送入燃燒室的立火道，與I中進入立火道的氧氣進行燃燒反應；
II1、燃燒生成的廢氣(主要含CO2和H2O)經(jīng)過斜道進入蓄熱室換熱后進入小煙道，按燃燒制度間隔對應開啟廢氣交換控制閥經(jīng)廢氣支管到廢氣主管，再由廢氣主管經(jīng)壓縮機進入廢氣氣液分離器分離后利用。
[0009]進一步地，所述回爐燃氣是經(jīng)過除塵、脫硫凈化工序后得到的凈焦爐煤氣。
[0010]或者，所述回爐燃氣是焦化廠制得的化學產(chǎn)品未反應的合成氣；所述焦化廠制得的化學產(chǎn)品為甲醇、二甲醚、烯烴、丙烯、汽油中的任一種。
[0011]又或者，所述回爐燃氣是CO2與焦爐煤氣重整后的合成氣。
[0012]本發(fā)明提供的焦爐與現(xiàn)有焦爐相比，相同點在于:
(1)炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室、爐頂區(qū)整體結(jié)構(gòu)相同；
(2)供燃氣系統(tǒng)管路與供焦爐煤氣系統(tǒng)管路相同。
[0013]本發(fā)明提供的環(huán)保焦爐與現(xiàn)有焦爐相比，區(qū)別及優(yōu)點在于:
(1)本焦爐采用的氧氣管路，氧氣代替現(xiàn)有焦爐的空氣，交換控制閥代替了廢氣盤，節(jié)省了基礎建設投資；
(2)本發(fā)明中，焦爐中設置廢氣管路，廢氣經(jīng)斜道、蓄熱室排入小煙道，再經(jīng)廢氣支管到廢氣主管排出，再經(jīng)廢氣主管通往氣液分離器回收；去掉了現(xiàn)有焦爐的分煙道、總煙道和煙囪，不僅節(jié)省了基礎建設投資，還去掉了污染源頭；
(3)本焦爐由于采用的是氧氣和燃氣燃燒，所以產(chǎn)生的廢氣主要含CO2和H2O,通過氣液分離器將CO2分離可以與產(chǎn)生的焦爐煤氣重整制合成氣，而H2O可以分離回收作熄焦水、脫鹽循環(huán)水等各種用途，大大降低了能耗和物耗，也是本環(huán)保焦爐最大的創(chuàng)新之處；
(4)本焦爐新建容易，通過改造現(xiàn)有焦爐也方便，操作效率高，造價低，使該環(huán)保焦爐易于推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為焦爐中的管路示意圖。
[0015]圖2為焦爐的正面剖視示意圖。
[0016]圖3為焦爐的側(cè)面剖視示意圖。
[0017]圖中I一空分裝置；2—減壓器；3—氧氣主管；4一氧氣支管；5—交換控制閥；6—小煙道；7—回爐燃氣； 8—預熱器；9一燃氣主管；10—橫管；11 一下噴管；12—廢氣支管；13—廢氣主管；14一壓縮機；15—廢氣氣液分離器；16 —液封槽；17_蓄熱室；18_斜道；19-立火道；20_看火孔；21_炭化室；22_爐墻?！揪唧w實施方式】
[0018]下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。
[0019]實施例1:焦爐裝置的結(jié)構(gòu)
如圖1、圖2示出了一種環(huán)保焦爐的正面剖視圖和焦爐的管路圖。
[0020]本發(fā)明裝置包括空氣分離器1、減壓器2、氧氣主管3、氧氣支管4、交換控制閥5、小煙道6、預熱器8、燃氣主管9、橫管10、下噴管11、廢氣支管12、廢氣主管13、和壓縮機14、廢氣氣液分離器15、蓄熱室17、斜道18、立火道19、炭化室21。
[0021]焦爐包括炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室、爐頂區(qū)和加熱系統(tǒng)管路，其特征在于:所述加熱系統(tǒng)管路包括氧氣管路、廢氣管路、燃氣管路，所述氧氣管路包括氧氣主管3、氧氣支管4，氧氣主管3 —端與減壓器2連接，另一端連通有若干平行設置的氧氣支管4，氧氣支管4安裝氧氣交換控制閥5與小煙道6連通；所述廢氣管路包括廢氣主管13、廢氣支管12，廢氣主管13上連通有若干平行設置的廢氣支管12，廢氣支管12安裝廢氣交換控制閥5與小煙道6連通；小煙道6上方設有蓄熱室17，蓄熱室17上方通過斜道18連接燃燒室，燃燒室依次設有若干立火道19，氧氣通過蓄熱室17、斜道18最終通往燃燒室的立火道19，燃燒后的廢氣從燃燒室底部的斜道18排出；所述燃氣管路包括燃氣主管9、燃氣橫管10，燃氣主管9 一端連接預熱器8，另一端連接若干平行設置的燃氣橫管10，燃氣橫管10上垂直設有下噴管11，下噴管11與燃燒室的立火道19相通，燃氣沿下噴管11直接送往立火道19。
[0022]所述氧氣交換控制閥和廢氣交換控制閥間隔開閉。
[0023]所述廢氣主管13連接壓縮機14和廢氣氣液分離器15。
[0024]實施例2:環(huán)保焦爐的應用
具體步驟為:依據(jù)所需量空氣分離`器I產(chǎn)生0.25 MPa的低壓氧氣，通過減壓器2將氧壓降到0.1MPa后進入氧氣主管3，氧氣主管3上連接的若干氧氣支管4，氧氣支管4與對應小煙道6相連通，通過交換控制閥5控制開閉，按焦爐燃燒室燃燒制度開啟交換控制閥5(相鄰的氧氣支管4上的交換控制閥5關閉，對應的廢氣支管12上的交換控制閥5開啟)，使氧氣進入小煙道6再經(jīng)蓄熱室17換熱后通過斜道18進入燃燒室立火道19。
[0025]同時，回爐燃氣7經(jīng)過預熱器8預熱后進入燃氣主管9，燃氣主管9連接燃氣橫管10，燃氣通過燃氣橫管10經(jīng)過下噴管11送入上述對應的燃燒室的立火道19。燃氣與氧氣在立火道19中進行燃燒反應，產(chǎn)生的熱量提供相鄰炭化室21用來煉焦，生成的廢氣(主要含CO2和H2O)經(jīng)過斜道18進入蓄熱室17換熱后進入小煙道6，連接廢氣支管12的交換控制閥5打開，使廢氣進入到廢氣主管13，通過壓縮機14提供系統(tǒng)的動力，最后廢氣進入廢氣氣液分離器15分離后利用。
[0026]以上實施例僅結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了說明，而并非對其保護范圍進行限制；本領域的普通技術人員應當理解:在本發(fā)明的技術方案的基礎上，其依然可以對前述實施例不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種焦爐，包括炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室、爐頂區(qū)和加熱系統(tǒng)管路，其特征在于:所述加熱系統(tǒng)管路包括氧氣管路、廢氣管路、回爐燃氣管路，所述氧氣管路包括氧氣主管、氧氣支管，氧氣主管一端與減壓器連接，另一端連通有若干平行設置的氧氣支管，氧氣支管安裝氧氣交換控制閥與小煙道連通；所述廢氣管路包括廢氣主管、廢氣支管，廢氣主管上連通有若干平行設置的廢氣支管，廢氣支管安裝廢氣交換控制閥與小煙道連通；小煙道上方設有蓄熱室，蓄熱室上方通過斜道連接燃燒室，燃燒室依次設有若干立火道，氧氣最終通往燃燒室的立火道，燃燒后的廢氣從燃燒室經(jīng)斜道、蓄熱室排入小煙道，再經(jīng)廢氣支管到廢氣主管排出；所述回爐燃氣管路包括燃氣主管、燃氣橫管，燃氣主管一端連接預熱器，另一端連接若干平行設置的燃氣橫管，燃氣橫管上垂直設有下噴管，下噴管與燃燒室的立火道相通，燃氣沿下噴管直接送往立火道。
2.根據(jù)權利要求1所述的焦爐，其特征在于:所述氧氣交換控制閥和廢氣交換控制閥間隔開閉。
3.根據(jù)權利要求1所述的焦爐，其特征在于:所述廢氣主管連接壓縮機和廢氣氣液分離器。
4.一種權利要求f 3所述的焦爐的應用方法，其特征在于:包括以下步驟: I、空氣分離器產(chǎn)生氧氣通過減壓器后進入氧氣主管，氧氣主管上連接的氧氣支管按焦爐燃燒室燃燒制度間隔開啟交換控制閥，使氧氣進入小煙道再經(jīng)蓄熱室換熱后進入立火道； II、回爐燃氣經(jīng)過預熱器預熱后進入燃氣主管，燃氣主管連接燃氣橫管，經(jīng)過下噴管送入燃燒室的立火道，與1中進入立火道的氧氣進行燃燒反應； III、燃燒生成的廢氣經(jīng)過斜道進入蓄熱室換熱后進入小煙道，按燃燒制度間隔對應開啟廢氣交換控制閥經(jīng)廢氣支管到廢氣主管，再由廢氣主管經(jīng)壓縮機進入廢氣氣液分離器分離后利用。
5.根據(jù)權利要求4所述的焦爐的應用方法，其特征在于:所述回爐燃氣是經(jīng)過除塵、脫硫凈化工序后得到的凈焦爐煤氣。
6.根據(jù)權利要求4所述的焦爐的應用方法，其特征在于:所述回爐燃氣是焦化廠制得的化學產(chǎn)品未反應的合成氣；所述焦化廠制得的化學產(chǎn)品為甲醇、二甲醚、烯烴、丙烯、汽油中的任一種。
7.根據(jù)權利要求4所述的焦爐的應用方法，其特征在于:所述回爐燃氣是CO2與焦爐煤氣重整后的合成氣。
【文檔編號】C10B21/08GK103820132SQ201410086181
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權日:2014年3月11日
【發(fā)明者】張繼龍, 易群, 張小超, 鄭華艷, 荊潔穎, 任龍, 李剛, 任曉霞 申請人:太原理工大學