[发明专利]熄焦及回收能量的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种焦化工业中红焦炭的降温和能量回收的方法与装置，特别是利用水蒸气与红焦炭发生水煤气反应降温，及水与焦炭直接接触汽化产生可作为热源使用的蒸汽并回收利用的方法与装置，属于能源和能源回收利用及环保领域。

背景技术

焦炭是钢铁工业的重要原料，从焦炉推出的高温焦炭(红焦炭)需要在短时间内降温，即熄焦。红焦炭中蕴藏着大量的热能，如果能够回收利用则可同时做到节能减排。迄今主要以开放系统中的洒水降温的湿法熄焦为主，该法虽设备简单，熄焦速度快，但损失了红焦炭所带的大量的热能，还会造成环境污染。另外，用氮气冷却红焦炭进行发电的干熄焦技术也比较多地应用到了工业实践中，在回收能源与减少污染物排放方面发挥了积极的作用。但氮气冷却干熄焦法的设备投资和运行成本均比较高，给企业的经营带来了比较重的成本负担，制约着干熄焦技术的广泛普及。因此，探索一种能够快速使高温焦炭降温，能源还能得到回收利用，同时设备投资又比较低，尤其是运行成本低的熄焦方法与装置就非常必要。本发明通过从改变高温焦炭降温的方法着手，提供一种低成本回收热能的方法与装置，为解决本领域的技术经济难题提供技术手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效低成本的熄焦方法和设备，通过在焦炭的高温段利用水蒸气与焦粉或红焦炭的水煤气化学反应吸热降低高温焦炭的温度并回收可燃性气体，在焦炭的中温段进一步通过在密闭条件下水的汽化吸热降温并产生低压水蒸气回收利用，以达到冷却焦炭并回收热能的目的。与传统的湿法熄焦方法相比，本方法具有能够回收热量，不产生污染的特点；与传统的干法熄焦方法相比，具有投资少，运行成本低，熄焦时间短的特点。

本发明是采用如下技术方案实现的：

本发明的炼焦工业中的熄焦方法，至少由如下过程组成：

(1)水煤气反应降温过程：从焦炉推出的红焦炭与水蒸气发生化学反应产生水煤气，产生水煤气的水煤气反应吸热使焦炭降温；

(2)加压水汽化降温过程：经水煤气反应降温后的焦炭在密闭的容器中与水直接接触发生水的汽化，使焦炭降温的同时产生能够作为气态热源使用的水蒸气；所述水汽化降温过程至少由焦炭进料过程、水汽化降温罐密闭过程、水量控制条件下的喷水汽化过程、水汽化降温罐泄压过程和焦炭排出过程组成。

在所述水煤气反应降温过程与加压水汽化降温过程之间设置洒水汽化产汽降温过程，该过程是向水煤气反应降温后的焦炭洒水使焦炭进一步降温，所产生的水蒸气作为所述水煤气反应降温过程的反应物水蒸气使用，洒水汽化产汽降温后的焦炭进入加压水汽化降温过程。

焦粉或无烟煤或两者的混合物作为水煤气反应使用的碳添加剂与红焦炭混合后进入水煤气反应过程，与水蒸气发生水煤气反应使焦炭降温。

本发明的熄焦并回收能量的装置，至少包括水煤气反应的水煤气反应降温罐，和在密闭条件下喷水汽化降温并产生加压水蒸气的加压水汽化降温罐；水煤气反应降温罐的焦炭出口与加压水汽化降温罐焦炭入口相连接。

对于增加了洒水汽化产汽降温过程的熄焦并回收能量的装置，至少包括水煤气反应的水煤气反应降温罐，和洒水汽化产生水蒸气供水煤气反应使用的洒水汽化产汽降温槽，和在密闭条件下喷水汽化降温并产生能够作为气态热源使用的水蒸气的加压水汽化降温罐；水煤气反应降温罐的焦炭出口与洒水汽化产汽降温槽的焦炭入口相连接，洒水汽化产汽降温槽焦炭出口与加压水汽化降温罐焦炭入口相连接。

所述加压水汽化降温罐至少由水汽化降温罐体、顶盖、顶盖与罐体间达到密闭的密闭机构、罐体上部或顶盖上部设置的水蒸气出口、罐体或顶盖上设置的进水口组成，水汽化降温罐体顶部设置焦炭开口作为焦炭入口和出口使用，该罐体能够实现上下倾倒，焦炭开口向上状态下装入焦炭，焦炭开口向下状态下排出焦炭；或加压水汽化降温罐至少由水汽化降温罐体、罐体上部设置的水蒸气导出口、罐体上部设置的进水口，罐的底部设置有焦炭出口、焦炭出口设置有控制焦炭导出的焦炭阀和底部水蒸气截止阀，罐的顶部设置有焦炭入口、焦炭入口设置有焦炭入口控制阀及顶部水蒸气截止阀。

所述水汽化降温罐体与顶盖之间的密闭机构，在于所述的水汽化降温罐体与顶盖之间的密闭机构具有如下结构：罐体的焦炭入口和顶盖的下部均具有向外凸出的边缘，当顶盖与罐体接触时，该两者的凸出边缘被嵌入密封外圆环的上下边组成的槽内；所述密封外圆环由两部分组成，需要密闭罐体时该两部分密封外圆环从两侧相向合拢，需要解除密封时该两部分密封外圆环分别向两侧移出。