CN112480940A - 自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置及方法，所述的熄焦装置由间接降温水循环系统和自动控制系统组成；采用间接换热的方式将干馏炉原煤于干馏段反应生成的高温炙热半焦，下移至冷却段与出料口四周水夹套中循环水间接换热冷却，完成熄焦过程。在冷却段出焦口处设置若干温度传感器，根据出焦口半焦的温度反馈，自动调节循环冷却水的循环量，保证进入炉底焦箱的半焦温度达到要求的温值。保证半焦产品质量的稳定，避免由于高温而影响设备使用寿命，同时可以确保设备运行的安全性；高温循环水可以用于取暖或工业加热，实现热能的再利用；该方法熄焦过程中采用全封闭式间接换热，不产生如挥发性有机物（VOCs）、熄焦废水等污染物质，有利于环境保护；实时监控冷却半焦的温度，自动调节冷介质的流量，确保产品质量。

Description

自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置及方法

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，特别涉及一种半焦熄焦降温方法。

背景技术

我国低阶煤资源丰富，超过50%的已探明煤炭储量为低阶煤，作为一种化石能源资源，其洁净、高效、综合转化利用是未来的发展方向。以煤干馏为基础的多联产或梯级分质利用，符合洁净、高效、综合转化利用原则，受到研究开发者的关注，作为其主要过程单元的煤炭干馏则受到更多关注。半焦作为煤炭干馏工艺的主要产品，质量的好坏直接决定着企业的经济效益，该方法可以有效的提高半焦的质量，彻底解决其含水率高的缺点。

目前，用于半焦冷却的方法主要有水熄焦、低水分熄焦以及惰性气体熄焦等工艺，而无论是哪种工艺均存在一定的弊端。水熄焦主要存在水资源浪费、环境污染大以及产品含水率高等缺点；低水分熄焦主要存在水资源浪费以及产品含水率高的缺点；惰性气体熄焦主要存在成本高的缺点。

目前，现有的半焦熄焦技术主要存在产品质量差，环保性差、耗水量大等问题。中国专利“低水分熄焦装置及使用该熄焦装置的熄焦方法”（申请号：201410350449.0）提供了一种半焦低水分熄焦技术，采用将少量冷却水直接喷至炙热半焦上，产生大量蒸汽后熄焦，能够大大减少冷却水用量，节约资源。但是，该发明也仍未能客服下述缺陷：1、该发明熄焦段为夹层形式，并且设有喷嘴，运行过程中容易堵塞，并且结构复杂；2、由于喷入少量水，故产品中会含有一部分水分，对产品质量有一定的影响；3、虽然用水量少，但还会消耗一部分水资源，运行成本高；4、熄焦过程中产生挥发性有机物（VOCs）等有害气体和粉尘，同时熄焦过程中还会产生污水，对环境造成污染。

发明内容

本发明目的在于，针对现有的熄焦工艺存在的问题，提出一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置及方法。所述的熄焦装置由间接降温系统和自动控制系统组成；在干馏炉中完成干馏反应生成的高温炙热半焦在重力的作用下缓慢下移进入熄焦段，在熄焦段中，通过与出料口四周水夹套中循环冷却水进行间接换热，温度逐渐降低完成熄焦，从出焦口排至炉底的排焦箱中。在冷却段出焦口处设置若干温度传感器，根据出焦口半焦的温度反馈，自动调节循环冷却水的循环量，保证进入炉底焦箱的半焦温度达到要求的温值，既有利于保证半焦产品质量的稳定，还可以保护排焦箱及其它相关设备避免由于高温而影响其使用寿命，同时可以确保设备运行的安全性。

本发明所述的一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置，该装置由干馏炉干馏段（2）、干馏炉冷却段（4）和炉底排焦箱（7）组成；

在所述的干馏炉冷却段（4）设置有间接降温水循环系统和自动控制系统，所述的间接降温水循环系统包括冷却管（3）、夹套水仓（5）、循环水出口（9）和循环水进口（10），冷却管（3）设置于夹套水仓（5）中，冷却管（3）的底端出口通入炉底排焦箱（7），炉底排焦箱（7）的底端设置有排焦口（17），在夹套水仓（5）的侧壁上设置有循环水出口（9）和循环水进口（10）；

所述的自动控制系统包括温度传感器（6）、循环水泵（11）、循环水调节阀（12）、循环水箱（13）和控制单元（15），其中：温度传感器（6）设置于冷却管（3）中，通过信号线与控制单元（15）的信号输入端电性连接，循环水调节阀（12）通过控制线与控制单元（15）的控制端电性连接，循环水泵（11）的进水端与循环水箱（13）连通，其出水端与夹套水仓（5）的循环水进口（10）连通，套水仓（5）的循环水出口（9）连通到循环水箱（13）；

在所述的炉底排焦箱（7）的侧壁上开有防爆孔（14）。

在所述的干馏炉干馏段（2）两侧炉体（16）的侧壁上设置有多个燃烧火嘴（8）。

在冷却管（3）的上端口设置有喇叭形的冷却管下料口（3.1）。

本发明的一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦方法具体采用的间接换热熄焦工艺步骤如下：

步骤1：原煤由皮带机等输送设备运送至干馏炉炉顶料仓（1）中；

步骤2：料仓中的原料煤缓慢向下移动进入炉体（16）内，在干馏炉干馏段（2）中，被燃烧火嘴（8）喷出的高温火焰加热至500-700℃并发生干馏反应，生成高温半焦；

步骤3：高温半焦缓慢向移动，通过冷却管下料口（3.1）进入冷却管（3）并继续缓慢下移，与夹套水仓（5）中的循环冷却水间接换热，使得半焦温度下降；

步骤4：设置于冷却管（3）中的温度传感器（6）实时将冷却管（3）出口处的半焦温度数据传输到控制单元（15），与控制单元（15）中预设的熄焦温度阀值进行比较，实时发出相应的控制指令，调节循环水调节阀（12）的开度，通过调节冷却管（3）周围循环水的流量，确保半焦温度保持在符合要求的熄焦温度范围内；

步骤5：冷却后的半焦从冷却管（3）的下端口落入到炉底排焦箱（7）中，从排焦口（17）排出。

本发明与现有煤炭中低温干馏熄焦技术相比，有益的效果是：

（1）产品质量好，半焦产品中水分含量理论上为零，属于真正意义上的无水兰炭，附加值高；

（2）环保性能好，由于采用间接换热冷却的方法，并且排焦过程中采用全封闭系统，故熄焦过程中不会产生挥发性有机物（VOCs）等有害气体，也不会产生粉尘，减少无组织排放对环境污染，另外熄焦过程中也不产生污水；

（3）节约水资源，由于采用循环水间接换热冷却，耗水量少；

（4）热能再利用率高，与半焦换热后产生的高温循环水可以用于民用取暖、工业热源等，合理利用热能；

（5）自动化程度高，通过调整循环水的流速实时控制出焦温度，产品质量稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明半焦冷却装置的剖面结构示意图；

图2是本发明干馏炉干馏段（2）的横截面示意图；

图3是本发明干馏炉冷却段（4）的横截面示意图。

图例：1、干馏炉炉顶料仓，2、干馏炉干馏段，3、冷却管，3.1、冷却管下料口，4、干馏炉冷却段，5、夹套水仓，6、温度传感器，7、炉底排焦箱，8、燃烧火嘴，9、循环水出口，10、循环水进口，11、循环水泵，12、循环水调节阀，13、循环水箱，14、防爆孔，15、控制单元，16、炉体，17、排焦口。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。本发明所给出的实施例是便于更好地理解，但并不限定本发明。实施例中所使用的部件和材料，如无特殊说明，均为市售。

实施例

如图1、2、3所示，本发明的一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置及方法，所述的熄焦装置由干馏炉干馏段2和干馏炉冷却段4组成，在干馏炉干馏段2两侧炉体16的侧壁上分别设置有一排燃烧火嘴8，向原料煤喷出高温火焰对其进行加热，并发生干馏反应；在干馏炉干馏段2中完成干馏反应生成的高温炙热半焦在重力的作用下缓慢下移进入干馏炉冷却段4；在干馏炉冷却段4设置有间接降温水循环系统和自动控制系统，通过与冷却管3四周水夹套中循环冷却水进行间接换热，温度逐渐降低完成熄焦，从出冷却管3下端出口排至炉底排焦箱7中。

所述的间接降温水循环系统包括冷却管3、夹套水仓5、循环水出口9和循环水进口10；冷却管3设置于夹套水仓5中，在其上端口设置有喇叭形的冷却管下料口3.1，冷却管3的底端出口通入炉底排焦箱7中，在炉底排焦箱7的底端设置有排焦口17，在夹套水仓5的侧壁上设置有循环水出口9和循环水进口10；其中：干馏炉冷却段4的高度要足够，保证下端料封高度，确保炉膛内干馏炉干馏段2反应产生的煤气由于下部料阻大而不向下逸出；在炉底排焦箱7的侧壁上开有防爆孔14，因炉底排焦箱7处于相对密封状态，设置防爆孔14可以避免突发情况下炉膛气体下窜导致焦槽压力增大而引发爆炸的风险。

所述的自动控制系统在冷却段出焦口处设置若干温度传感器6，根据出料口半焦的温度反馈，自动调节循环冷却水的循环量，保证进入炉底排焦箱7的半焦温度达到要求的温值，以确保出料温度相对恒定，既有利于保证半焦产品质量的稳定，还可以保护排焦箱及其它相关设备避免由于高温而影响其使用寿命，同时可以确保设备运行的安全性；自动控制系统包括温度传感器6、循环水泵11、循环水调节阀12、循环水箱13和控制单元15，其中：温度传感器6设置于冷却管3中末端的位置，通过信号线与控制单元15的信号输入端电性连接，向控制单元15实时传输冷却管3末端的半焦温度数据，对在炉体16内的信号线做隔热防水处理；循环水调节阀12通过控制线与控制单元15的控制端电性连接，控制单元15根据半焦温度参数实时调整循环水调节阀12的工作参数，调整循环水达到控制半焦温度所需的流量；循环水泵11的进水端与循环水箱13连通，其出水端与夹套水仓5的循环水进口10连通，夹套水仓5的循环水出口9连通到循环水箱13，循环水箱13中的水由循环水泵11进行加压，在经循环水调节阀12调节后从循环水进口10进入夹套水仓5中，与高温半焦换热后从循环水出口9排出，可经取暖或工业加热再利用温度降低后，回送至循环水箱13中，达到循环利用的目的。

本发明的一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦方法具体采用的间接换热熄焦工艺步骤如下：

熄焦工艺的具体步骤如下：

步骤1：原煤由皮带机等输送设备运送至干馏炉炉顶料仓1中；

步骤2：料仓中的原料煤缓慢向下移动进入炉体16内，在干馏炉干馏段2中，被燃烧火嘴8喷出的高温火焰加热至500-700℃并发生干馏反应，生成高温半焦；

步骤3：高温半焦缓慢向移动，通过冷却管下料口3.1进入冷却管3并继续缓慢下移，与夹套水仓5中的循环冷却水间接换热，使得半焦温度下降；

步骤4：设置于冷却管3中的温度传感器6实时将冷却管3出口处的半焦温度数据传输到控制单元15，由控制单元15将其与预设的熄焦温度阀值进行比较，实时发出相应的控制指令，调节循环水调节阀12的开度，通过调节冷却管3周围循环水的流量，确保半焦温度保持在符合要求的熄焦温度范围内；

步骤5：冷却后的半焦从冷却管3的下端口落入到炉底排焦箱7中，从排焦口17排出。

本发明可根据实际需要，调整冷却管的数量，从而实现调整冷却段中物料换热的比表面积。灵活调整装置规模，增强装置的适用性。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

Claims (5)

1.一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置，该装置由干馏炉干馏段（2）、干馏炉冷却段（4）和炉底排焦箱（7）组成；在所述的干馏炉冷却段（4）设置有间接降温水循环系统和自动控制系统，所述的间接降温水循环系统包括冷却管（3）、夹套水仓（5）、循环水出口（9）和循环水进口（10），冷却管（3）设置于夹套水仓（5）中，冷却管（3）的底端出口通入炉底排焦箱（7），炉底排焦箱（7）的底端设置有排焦口（17），在夹套水仓（5）的侧壁上设置有循环水出口（9）和循环水进口（10）；其特征在于：所述的自动控制系统包括温度传感器（6）、循环水泵（11）、循环水调节阀（12）、循环水箱（13）和控制单元（15），其中：温度传感器（6）设置于冷却管（3）中，通过信号线与控制单元（15）的信号输入端电性连接，循环水调节阀（12）通过控制线与控制单元（15）的控制端电性连接，循环水泵（11）的进水端与循环水箱（13）连通，其出水端与夹套水仓（5）的循环水进口（10）连通，套水仓（5）的循环水出口（9）连通到循环水箱（13）。

2.如权利要求1所述的一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置，其特征在于：在所述的炉底排焦箱（7）的侧壁上开有防爆孔（14）。

3.如权利要求1所述的一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置，其特征在于：在所述的干馏炉干馏段（2）两侧炉体（16）的侧壁上设置有多个燃烧火嘴（8）。

4.如权利要求1所述的一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦装置，其特征在于：在冷却管（3）的上端口设置有喇叭形的冷却管下料口（3.1）。

5.一种自动调节冷介循环速度的半焦间接换热熄焦方法，其特征在于：该熄焦方法具体采用的间接换热熄焦步骤如下：

步骤1：原煤由皮带机等输送设备运送至干馏炉炉顶料仓（1）中；

步骤2：料仓中的原料煤缓慢向下移动进入炉体（16）内，在干馏炉干馏段（2）中，被燃烧火嘴（8）喷出的高温火焰加热至500-700℃并发生干馏反应，生成高温半焦；

步骤3：高温半焦缓慢向移动，通过冷却管下料口（3.1）进入冷却管（3）并继续缓慢下移，与夹套水仓（5）中的循环冷却水间接换热，使得半焦温度下降；

步骤4：设置于冷却管（3）中的温度传感器（6）实时将冷却管（3）出口处的半焦温度数据传输到控制单元（15），与控制单元（15）中预设的熄焦温度阀值进行比较，实时发出相应的控制指令，调节循环水调节阀（12）的开度，通过调节冷却管（3）周围循环水的流量，确保半焦温度保持在符合要求的熄焦温度范围内；

步骤5：冷却后的半焦从冷却管（3）的下端口落入到炉底排焦箱（7）中，从排焦口（17）排出。

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