一種焦爐氣化焦粉的裝置、工藝及試驗系統的制作方法

本發明屬于焦粉氣化領域，具體涉及一種焦爐氣化焦粉的裝置。本發明還提供了一種焦爐氣化焦粉的工藝及試驗系統。

背景技術：

1、焦粉是焦化生產企業在焦炭生產過程中產生的焦炭粉末，其成分指標與焦炭基本一樣。因焦粉粒度小不符合冶金焦指標要求，大量的焦粉被廉價地處理。因此，探討粉焦加工工藝，提高焦粉利用價值，對于提高企業經濟效益，具有十分重要的現實意義。

2、焦粉氣化技術是一種用固定碳作為原料，在水蒸汽和氧氣為氣化劑，高溫條件下進行氣化，生成以co和h2為主要成分的氣化技術。傳統氣化技術是在固定的氣化爐內進行反應，但工藝復雜，投資過大。

技術實現思路

1、為了克服現有技術工藝復雜及成本高的缺陷，本發明提供了一種可以合理利用焦爐炭化室結焦末期爐頂空間，且操作簡便的焦爐氣化焦粉的裝置。

2、本發明為了實現上述目的所采用的技術方案是：

3、一種焦爐氣化焦粉的裝置，包括焦爐，所述焦爐爐頂的爐頂除塵水封座上安裝有用于給炭化室噴入焦粉的輸送管道，在焦爐爐頂布設有用于儲存焦粉的儲料斗及使焦粉、水蒸汽和空壓風混合的混合器，所述儲料斗底部通過焦粉管道與混合器的第一段連接，混合器的第一段還連接有空壓風管道，混合器的第二段與水蒸氣管道連接，混合器的進料口與輸送管道連接，混合后的物料由水蒸汽和空壓風帶壓噴吹到焦方炭化室頂部空間，使焦粉在炭化室頂部反應產生煤氣。

4、進一步地，所述輸送管道一端從焦爐頂部除塵水封座上的安裝孔或側部埋入進料管，所述輸送管道為不銹鋼管道或其他耐高溫管道。

5、進一步地，所述儲料斗內側安裝有用于計量所噴出物料量的料位計，儲料斗底部安裝有定量給料閥，焦粉在經過定量給料閥后進入混合器中，所述儲料斗旁邊還設有一個方便操作和觀察上料情況的第一操作平臺；所述料位計與中控室內程序控制連接。

6、進一步地，所述水蒸汽管道上安裝有流量表和壓力表，水蒸汽管道內的蒸汽接自加過熱的過熱蒸汽；所述流量表和壓力表與中控室內程序控制連接，既能現場顯示，也要傳到中控室有歷史曲線和累積量，以計量所使用的蒸汽量和壓力調節變化情況。所述過熱蒸汽的溫度為160-300℃。

7、進一步地，所述空壓風管道上安裝有流量計和壓力表，空壓風管道內的空壓風接自加熱后的空氣或氧氣；所述流量計和壓力表與中控室內程序控制連接，既能現場顯示，也要傳到中控室有歷史曲線和累積量，以計量所使用的空壓風量和壓力調節變化情況。所述空氣或氧氣的加熱溫度為160-300℃。

8、進一步地，所述焦爐頂部的爐頂上升管水封座上還安裝有可拆卸的煤氣導出冷卻放散試驗系統；所述可拆卸的煤氣導出冷卻放散試驗系統包括氨氣冷卻噴灑結構及取樣放散結構，所述冷卻噴灑結構一端通過煤氣導出彎管與爐頂上升管水封座頂部連接，冷卻噴灑結構冷卻后的煤氣進入取樣放散結構。

9、本發明中連接上升管與煤氣導出冷卻放散試驗系統的煤氣導出彎管是可拆卸的，在結焦末期把彎管連接上，開始做焦粉實驗。做完試驗后，移開彎管，恢復焦爐正常生產。

10、更進一步地，所述煤氣導出彎管內部澆筑有隔熱層，煤氣導出彎管一端直接安裝在第二上升管水封座上面，另一端法蘭連接在氨水冷卻噴灑結構上。

11、優選的，所述氨水冷卻噴灑結構包括氨水冷卻器，所述氨水冷卻器內頂部中間豎向設有隔板，頂部位于隔板兩側分別安裝有氨水噴頭，通過氨水噴灑將煤氣由煤氣溫度800℃（±50℃）冷卻到75℃（±5℃），噴灑后的氨水用管道沿著集氣管支架敷設到焦爐焦油盒中或經水封直接進入集氣管。

12、更進一步地，所述取樣放散結構包括煤氣放散管道，在煤氣放散管道上安裝有流量表、溫度計、取樣點及放散閥門，所述取樣點上連接有煤氣成分取樣化驗及自動檢測儀器，煤氣放散管與焦爐的集氣管放散管連接到一起，通過集氣管放散管點火放散，煤氣放散管道與集氣管放散管之間用放散閥門連接，所述煤氣成分取樣化驗及自動檢測儀器與中控室電連接。所述取樣放散結構旁還設有一個方便操的第二操作平臺，所述第二操作平臺上還設有單臂吊，所述單臂吊通過銷軸與煤氣放散管上的固定環頂部連接。煤氣取樣檢測管道與煤氣放散管道之間用放散閥門連接，在做實驗室煤氣不互串，成分分析互不干擾；煤氣成分（o2、h2、co、co2、n2、含塵)檢測數值遠傳至中控室，并有歷史曲線顯示值。

13、焦粉在炭化室頂部反應產生的煤氣直接進入集氣管和負壓管道，在汽液分離器上和負壓管上增加氨水噴灑裝置，以降低煤氣中含塵量，煤氣通過凈化，進入甲醇和lng生產系統。

14、本發明裝置簡化了操作，減小了投資，在不改變焦爐原有功能的前提下，合理利用焦爐原有設備進行局部改造，使得焦粉氣化達到最大轉化率。

15、本發明還提供了一種焦爐氣化焦粉的工藝，采用上述裝置，具體包括以下步驟：將焦粉、蒸汽、空壓風或氧氣按1：（5-10）：（0.1-1.5）進行混合，將混合后的焦粉利用蒸汽和空壓風壓力噴吹到焦爐炭化室焦方頂部空間，利用焦爐在結焦末期頂部空間溫度750-850℃，使焦粉中的碳元素和水蒸汽、氧氣發生反應，生成氫氣和一氧化碳氣體。以提高煤氣中的氫氣和一氧化碳含量，達到提高甲醇和lng收率的目的。

16、本發明的工藝是在焦爐結焦末期，焦炭已成熟，產生的煤氣極少，利用炭化室頂部空間（約長16m、高400-500mm、寬530mm）、溫度（750-850℃）作為焦粉氣化反應的密閉空間，使焦粉中的固定碳在高溫下與空氣、水蒸汽中進行反應。

17、化學反應原理：

18、c+o2=co2+q

19、co2+c=2co+q

20、h2o+c=h2+co+q

21、目前，公司焦粉主要組成成分含量約為：固定碳86%、水份0.2%、灰分12.76%、揮發分1.0%、硫份0.79%。

22、工藝在上述比例中產生的co、h2量最高，焦爐產的荒煤氣主要組成占比由h2??60%提升約至62%、co?6%提升約至10%，使煤氣深加工產品甲醇、lng的產量得到提升。為提高焦粉利用價值，合理利用焦爐炭化室爐頂空間，操作簡便且成本低。

技術特征：

1.一種焦爐氣化焦粉的裝置，包括焦爐，其特征在于，所述焦爐爐頂的爐頂除塵水封座上安裝有用于給炭化室噴入焦粉的輸送管道，在焦爐爐頂布設有用于儲存焦粉的儲料斗及使焦粉、水蒸汽和空壓風混合的混合器，所述儲料斗底部通過焦粉管道與混合器的第一段連接，混合器的第一段還連接有空壓風管道，混合器的第二段與水蒸汽管道連接，混合器的進料口與輸送管道連接，混合后的物料由水蒸汽和空壓風帶壓噴吹到焦方炭化室頂部空間，使焦粉在炭化室頂部反應產生煤氣。

2.根據權利要求1所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述輸送管道一端從焦爐頂部或側部埋入進料管，輸送管道另一端穿過爐頂除塵水封座上的安裝孔；所述輸送管道為不銹鋼管道或其他耐高溫管道。

3.根據權利要求1所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述儲料斗內側安裝有用于計量所噴出物料量的料位計，儲料斗底部安裝有定量給料閥，焦粉在經過定量給料閥后進入混合器中,所述儲料斗旁邊還設有一個方便操作和觀察上料情況的第一操作平臺，所述料位計與中控室內的程序控制連接。

4.根據權利要求1所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述水蒸汽管道上安裝有流量表和壓力表，水蒸汽管道內的蒸汽為過熱蒸汽；所述流量表和壓力表與中控室內的程序控制連接；所述過熱蒸汽溫度為160-300℃。

5.根據權利要求1所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述空壓風管道上安裝有流量計和壓力表，空壓風管道內的空壓風接自加熱后的氧氣或空氣；所述流量計和壓力表與中控室內的程序控制連接；所述氧氣或空氣的加熱溫度為160-300℃。

6.根據權利要求1所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述焦爐頂部的爐頂上升管水封座上還安裝有可拆卸的煤氣導出冷卻放散試驗系統；所述可拆卸的煤氣導出冷卻放散試驗系統包括氨水冷卻噴灑結構及取樣放散結構，所述氨水冷卻噴灑結構一端通過煤氣導出彎管與爐頂上升管水封座頂部連接，冷卻噴灑結構冷卻后的煤氣進入取樣放散結構。

7.根據權利要求6所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述煤氣導出彎管內部澆筑有隔熱層，煤氣導出彎管一端直接安裝在第二上升管水封座上面，另一端法蘭連接在氨水冷卻噴灑結構上。

8.根據權利要求7所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述氨水冷卻噴灑結構包括氨水冷卻器，所述氨水冷卻器內頂部中間豎向設有隔板，頂部位于隔板兩側分別安裝有氨水噴頭，通過氨水噴灑將煤氣由煤氣溫度800℃（±50℃）冷卻到75℃（±5℃），噴灑后的氨水用管道沿著集氣管支架敷設到焦爐焦油盒中或經水封后直接進入集氣管中。

9.根據權利要求6所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述取樣放散結構包括煤氣放散管道，在煤氣放散管道上安裝有流量表、取樣點、溫度計和放散閥門，所述取樣點上安裝有煤氣成分取樣化驗及自動檢測儀器，煤氣放散管與焦爐的集氣管放散管連接到一起，通過集氣管放散管點火放散，煤氣放散管道與集氣管放散管之間用放散閥門連接，所述取樣放散結構旁還設有一個方便操作和觀察上料情況的第二操作平臺，所述第二操作平臺上還設有單臂吊，所述單臂吊通過銷軸與煤氣放散管上的固定環頂部連接；所述煤氣成分取樣化驗及自動檢測儀器與中控室內的程序控制連接。

10.根據權利要求1所述的焦爐氣化焦粉的裝置，其特征在于，所述焦爐為搗固焦爐或頂裝焦爐。

11.一種焦化爐氣化焦粉的工藝，采用權利要求1-10中任一項所述的裝置，具體包括以下步驟：

技術總結
本發明公開了一種焦爐氣化焦粉的裝置，包括焦爐，所述焦爐爐頂的水封座上安裝有輸送管道，在焦爐爐頂布設有儲料斗及混合器，所述儲料斗底部通過焦粉管道與混合器的連接，混合器上還連接有蒸汽管道及空壓風管道，混合器的進料口與輸送管道連接。本發明還提供了用于焦爐氣化完后對煤氣進行檢測的焦爐氣化焦粉的試驗系統。本發明還提供了利用上述裝置焦爐氣化焦粉的工藝，具體包括以下步驟：將焦粉、蒸汽、空壓風或氧氣按1：（5?10）：（0.1?1.5）進行混合，將混合后的焦粉利用蒸汽和空壓風壓力噴吹到焦爐炭化室頂部空間，利用焦爐在結焦末期頂部空間溫度750?850℃，使焦粉中的碳元素和水蒸汽、氧氣發生反應，生成氫氣和一氧化碳氣體。本發明成本低且操作簡便。

技術研發人員：魏松波,張運生,張世杰,李偉,王富貴,李江偉,袁事業,劉璐娟
受保護的技術使用者：山西金鼎潞寶能源科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13