[发明专利]具有整体式冠的水平热回收焦炉

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月30日提交的美国临时专利申请号62/019,385的优先权权益，此文献的公开内容整个地通过引用并入本文。

技术领域

本技术总体上涉及预制的整体式几何形状在水平热回收焦炉、无热回收焦炉以及蜂窝式焦炉中的使用，例如整体式冠在水平焦炉中的使用。

背景技术

焦炭是在钢的生产中用于熔融和还原铁矿石的固体碳燃料和碳源。在一种被称为“汤普森炼焦工艺(Thompson Coking Process)”的工艺中，通过将粉煤批量供给至炉而生产出焦炭，所述炉被密封且在严密受控的大气条件下在24至48小时的时间内被加热至非常高的温度。炼焦炉已被使用许多年，以将煤转化为冶金焦炭。在炼焦工艺中，在受控的温度条件下加热经过精细碾碎的煤，以便除去煤内的挥发成份并形成具有预定孔隙率和强度的焦炭熔融物质体。由于焦炭的生产是批量工艺，所以多个焦炉同时操作。

煤颗粒在加热过程中所经历的熔融和熔合过程是炼焦的重要部分。煤颗粒变成熔融物质体的过程中的熔融程度和同化程度决定了所生产的焦炭的特性。为了由特定的煤或煤混合物生产最强的焦炭，则反应剂与煤中的惰性存在物之间存在最佳比率。焦炭的孔隙率和强度对于矿石精炼工艺而言是重要的并且取决于煤源和/或炼焦方法。

将煤颗粒或煤颗粒的混合物填入到热炉中，并且在炉中对煤进行加热以便从所产生的焦炭中去除挥发性物质(“VM”)。炼焦工艺在很大程度上取决于炉的设计、煤的类型以及所使用的转化温度。通常，在炼焦工艺过程中对炉进行调节，从而使得每次填入的煤在大约相同的时间量内被炼成焦炭。一且煤“被炼成焦炭”或被完全焦化，则从炉中去除焦炭并用水对其进行骤冷以将其冷却到其点火温度以下。可选地，用惰性气体对焦炭进行干式骤冷。骤冷操作也必须受到仔细控制，从而使得焦炭不会吸收太多的湿气。一旦对其进行骤冷，则对焦炭进行筛选并将其装载到轨道车或卡车中以便进行运输。

由于煤被供给到热炉中，所以许多煤供给工艺是自动化的。在狭槽型或立式炉中，煤通常通过炉顶部中的狭槽或开口被填入。此类炉子往往高而窄。还使用水平无回收或热回收型炼焦炉来生产焦炭。在无回收或热回收型炼焦炉中，使用输送机将煤颗粒水平地输送到炉中以提供细长的煤床。

由于适合于形成冶金用煤(“炼焦煤”)的煤源已经减少，所以已经尝试将脆煤或低质量煤(“非炼焦煤”)与炼焦煤混合来为炉提供合适的煤料。组合非炼焦煤和炼焦煤的一种方式是使用被压紧的煤或捣固煤。煤可以在处于炉中之前或之后被压紧。在一些实施例中，将非炼焦煤和炼焦煤的混合物压紧至大于50磅/立方英尺的程度，以便在焦炭生产工艺中使用非炼焦煤。随着煤混合物中的非炼焦煤的百分比增加，所需要的煤压紧水平也越来越高(例如，高达约65至75磅/立方英尺)。在商业上，煤通常被压紧至约1.15至1.2比重(sg)或约70-75磅/立方英尺。

基于水平热回收(“HHR”)炉内的相对操作大气压条件，HHR炉相对于化学副产物炉具有独特的环境优势。HHR炉在负压下操作，而化学副产物炉在稍微高于大气压的正压下操作。两种炉类型通常由耐火砖和其它材料构成，其中产生基本上气密的环境可能是一个挑战，因为在日常操作期间在这些结构中可能形成小裂缝。将化学副产物炉保持在正压下，以避免氧化可回收产物且避免过度加热炉。相反地，将HHR炉保持在负压下，从炉外部吸入空气以氧化煤的VM并释放炉内的燃烧热。重要的是使挥发性气体向环境的释放最小化，因此，化学副产物炉中的正大气条件和小开口或裂缝的组合使得原始焦炉气体(“COG”)和有害污染物泄漏到大气中。相反地，焦炭设备中的HHR炉或别处的位置中的负大气条件和小开口或裂缝仅仅使得额外的空气被吸入到焦炭设备中的炉或其它位置中，从而使得负大气条件抵制COG向大气的释放。