技术领域
[0001] 本
发明涉及一种煤化工领域，具体的说是一种基于煤调湿的干法熄焦同步制备水煤气系统。
背景技术
[0002] 煤调湿技术是2l世纪初
炼焦煤资源和
能源紧缺的背景下发展起来的，该技术是对20世纪50年代发展起来的煤干燥工艺的进一步改进，与煤干燥的区别在于不追求最大限度地去除入炉煤的水分，而只把水分稳定在相对低的水平，既可达到增加效益的目的，又不因水分过低而引起
焦炉和回收系统操作的困难。我国煤调湿技术研发始于上世纪90年代经过多年攻关，已经掌握了利用
蒸汽为干燥介质的蒸汽管回转干燥机煤调湿技术和利用焦炉尾气为干燥介质的
流化床煤调湿技术。其中蒸汽管回转干燥机煤调湿技术由天华化工机械及自动化研究设计院与太
钢集团有限公司联合开发，已经分别在太钢、宝钢和攀钢应用并取得了显著的经济效益。
[0003] 对于年产
焦炭100万吨的焦化企业,湿煤最大处理能
力为180t/h，平时160t/h。煤调湿主装置进口参数：废气流量65000-70000m3/h，废气
温度250℃－260℃，排空废气粉尘
质量浓度≤50mg/m3。
[0004] 煤调湿每降低1％水分可节约的热耗量为21kJ/kg。此外装炉煤水分降低，还可以提高炼焦速度，缩短结焦时间，改善焦炭质量。含水9％－11％的装炉煤经干燥调湿后水分降低为5％－6.5％时，装炉煤的堆
密度增加，约提高6.9％，结焦时间约缩短4％，两项效果可使焦炉生产能力提高11％左右。
[0005] 虽然煤调湿后在炼焦时节能降耗优势明显，但其存在着无法克服的、制约其推广应的不足，新增了粉尘排放源。以年产焦炭110万吨的焦化厂为例，新增微细粉尘
排放量约40g/t-焦。同时，煤中的水分被加热成70℃的水汽随烟气外排，热
焓损失大，还易导致布袋结露、堵塞。另外排放的微细粉尘(40g/t-焦)是优质的煤资源。
[0006] 另外，在炼焦后工序的干熄焦单元，由于循环惰性气体在循环过程中
负压区会吸入空气，同时在经过干熄焦
锅炉时，锅炉破损漏水或炉顶水封、紧急放散
阀水封漏水等故障不可避免，空气中的水份及漏入的水分随循环惰性气体经过红焦层时会与红焦发生水煤气反应也会造成循环气体中H2及CO含量急剧增加，为保证运行安全，需向气体循环系统内供入一定量的N2，或往干熄炉环形烟道中导入一定量的空气，并定期出部分循环气体，置换量占循环气体量的3－4％，形成新的
烟尘排放源，并导致大量的可燃组分的
能量浪费。
发明内容
[0007] 本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种系统简单、能有效回收低温余热、副产煤气、对炼焦煤有效干燥、延长设备使用寿命、且大幅减少烟尘排放，对环境友好的基于煤调湿的干法熄焦同步制备水煤气系统。
[0008] 本发明系统包括依次连接的
破碎机、分级筛、煤-焦配料斗、焦炭-湿煤
回转窑、煤-焦炭分离筛、流化床、焦炉和干熄炉；所述干熄炉的冷焦出口与所述煤-焦配料斗的进料口连接，所述分级筛两个出料口分别与煤-焦配料斗和
破碎机入料口连接。
[0009] 所述干熄炉具有循环煤气进口和循环煤气出口，所述干熄炉的循环煤气出口经
余热锅炉与流化床的干燥介质进口连接，所述流化床的干燥介质出口经沉降室或旋
风除尘器与干熄炉的循环煤气进口连接；所述沉降室或旋风除尘器和干熄炉的循环煤气进口连接管路上还设有剩余煤气出口。
[0010] 所述焦炉水平烟道的烟气排出口与焦炭-湿煤回转窑的干燥介质进口连接。
[0011] 所述沉降室或旋风除尘器的粉尘出口与压球系统或
高炉喷吹煤库连接。
[0012] 所述干熄炉的装焦烟尘收尘罩和压球系统或高炉喷吹煤库的气体出口经消爆
燃烧器与焦炭-湿煤回转窑的干燥介质进口连接。
[0013]
发明人对现有焦化生产中炼焦煤的预处理工序及干熄焦工序存在的微细粉尘污染及余热余能利用率低等技术问题，在保持现有炼焦煤预处理及干熄焦主体工艺不变的前提下，作出了如下改进：(1)利用循环煤气替代原有的惰性气体作为干熄焦系统的熄焦介质，同时也改变了循环煤气的循环路线，出干熄焦系统的煤气对破碎后的炼焦煤进行干燥，主要效果有：a)背景技术所述的干熄焦系统循环惰性气体中可燃组分(还含有的H2、CO、CH4等)富集的问题，由于发明人创造性的将制造问题的需排放掉的可燃组分水煤气作为熄焦的循环气体，使原来的问题恰好变成了有益的技术效果；b)由于改变了循环煤气的循环路线，循环煤气在流化床中干燥时，会带出炼焦煤中的水份，这些水分随循环煤气进入干熄焦系统后与红焦发生反应形成水煤气，从而使得循环煤气量在满足循环路线需求的
基础上，还能产生富余煤气作为副产品引出系统，产生了附加的经济效益；c)在干熄炉发生的水煤气反应过程是一个吸热过程，也有利于干熄焦系统内的冷却效果；d)循环煤气中的余热得到有效回收；通过两步对循环煤气中的
热能回收，回送入干熄焦系统的循环煤气的温度会降至100℃-110℃，从而进一步提高了干熄炉的换热效率；e)循环煤气作为流化气体送入流化床对破碎后的炼焦煤进行干燥，出流化床的含尘气体经除尘后循环进入干熄焦系统，整个循环过程充分回收热能，不存在出流化床后气体外排，过程清洁；f)经过流化床干燥从炼焦煤中挥发出来的含有一定热焓的水分，随循环煤气进入干熄炉内，与经焦反应生成水煤气被
回收利用，有效回收了这部分水汽的热焓，余能回收效果好。2)为了有效控制炼焦煤中的
含水量，发明人通过控制出余热锅炉的循环煤气的温度，以提高流化床的干燥强度，使炼焦煤出流化床中的水含量降低3％以下，甚至更低。(3)循环煤气中的水进入干熄焦系统时，会与焦炭发生反应，根据气－固反应机理，焦
碳表面的微细粉焦会优先发生水煤气反应，即优先消耗焦炭表面的细小粉尘，从而改善了焦炭质量，降低了微细粉焦量，提高了产品品质。(4)将冷焦引入回转窑中与炼焦煤混合，作用有三，a)利用冷焦余热对炼焦煤进行直接干燥，冷焦余热回收效率高；b)利用冷焦颗粒较炼焦煤强度高的特点在回转窑中对炼焦煤进行破碎；c)冷焦中的焦粉
吸附能力较强，在其表面能够吸附部分
煤粉，有利于改善炼焦煤性能，进而改善焦炭性能；d)在回转窑内焦
块与炼焦煤、焦块与焦块之间的相互摩擦和碰撞，大块焦炭的裂纹提前开裂，强度较低的焦块提前脱落，焦块的棱
角提前磨蚀，改善了
冶金焦的机械
稳定性，并且块度在70mm以上的大块焦减少，而25～75mm的中块焦相应增多，焦炭块度的均匀性得以提高。
[0014] 进一步的，针对炉顶装焦烟尘含尘量大、温度高，烟尘携带的
显热未能有效回收利用的问题，发明人将这部分烟尘经送入消爆燃烧器燃烧消耗掉
氧气和部分焦尘后，和来自焦炉水平烟道的焦炉烟气一起作为干燥介质送入焦炭-湿煤回转窑，使得这一部分烟尘的余热也得到有效回收利用，同时在窑内高湿度环境下，可促进含尘气体中的微细粉尘的凝聚，有利于提高后续的除尘效率，减少粉尘的排放。
[0015] 本发明系统简单、降低了干熄焦系统冷焦的温度，多回收冷焦显热约0.1GJ/t-焦以上，也相应减缓了冷焦对运输皮带的热侵蚀，沿长了皮带的寿命；创造性的使用了循环煤气替换原有的惰性气体，减少PM2.5的排放，进一步回收余热0.4GJ/t-焦以上的同时还副产煤气，提高了焦炭质量、对环境友好；通过焦炭-湿煤回转窑同步实现炼焦煤的破碎和干燥，提高了炼焦煤的干燥效果和效率，煤含水量降至3％以下，干燥热能来自系统低温余热，进一步的节能降耗。
附图说明
[0016] 图1为本发明系统图。
[0017] 其中，1-破碎机、2-分级筛、3-煤-焦配料斗、4-焦炭-湿煤回转窑、5-煤-焦炭分离筛、6-流化床、7-焦炉、8-干熄炉、9-余热锅炉、10-消爆
燃烧室、11-尘降室或旋风除尘器、12-压球系统或高炉喷吹煤库、13-剩余煤气出口。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图对本发明系统作进一步解释说明：
[0019] 破碎机1、分级筛2、煤-焦配料斗3、焦炭-湿煤回转窑4、煤-焦炭分离筛5、流化床6、焦炉7和干熄炉8依次连接；其中，所述干熄炉8的冷焦出口与所述煤-焦配料斗3的进料口连接。所述干熄炉8具有循环煤气进口和循环煤气出口，所述干熄炉8的循环煤气出口经余热锅炉9与流化床6的干燥介质进口连接，所述流化床6的干燥介质出口经沉降室或旋风除尘器11与干熄炉8的循环煤气进口连接；所述沉降室或旋风除尘器11的气体出口和干熄炉8的循环煤气进口的连接管路上还设有剩余煤气出口13。所述焦炉7水平烟道的烟气排出口(图中未示出)与焦炭-湿煤回转窑4的干燥介质进口连接。所述沉降室或旋风除尘器11的粉尘出口与压球系统或高炉喷吹煤库12连接。所述干熄炉7的装焦烟尘收尘罩和压球系统或高炉喷吹煤库12的气体出口经消爆燃烧器10与焦炭-湿煤回转窑4的干燥介质进口连接。
[0020] 工艺过程：将炼焦煤(水含量10wt％)送入破碎机1粗破碎后经分级筛2分出40mm以下的炼焦煤，再与干熄炉8排出的大于200℃的冷焦一起经煤-焦配料斗3送入焦炭-湿煤回转窑4中，冷焦余热对炼焦煤进行烘干，同时使炼焦煤破碎(破碎至3mm以下)，同步利用来自焦炉水平烟道的焦炉烟气进行干燥，使炼焦煤的水含量下降至5-6wt％，排出的湿烟气进入除尘器除尘后达标排放，出焦炭-湿煤回转窑4的冷焦和炼焦煤进入煤-焦炭分离筛5分离出温度低于100℃冷焦，破碎后炼焦煤和焦粉一起送入流化床6中进行流化、干燥、分级，被循环煤气干燥至含水量3wt％以下，并分级得到粗煤粒(直径为0.3－3mm)和细煤粉(直径＜0.3mm)，所述粗煤粒送入焦炉7炼焦后得到红焦，红焦送入干熄炉8被循环煤气熄焦后得到温度大于200℃的冷焦；出干熄炉8的循环煤气(温度900℃)进入余热锅炉9副产蒸汽，出余热锅炉9的循环煤气(温度180-230℃)送入流化床6作为流化气体对破碎后炼焦煤流化、干燥、分级，出流化床6的循环煤气经沉降室或旋风除尘器11除尘后，大部分回送干熄炉8对红焦进行熄焦，小部分从剩余煤气排出口13引出送入煤气
净化系统作为副产煤气。经沉降室或旋风降尘器11分离出的粉煤(粒径＜0.3mm)送入高炉喷吹煤库或压球系统12制成型煤。
[0021] 所述干熄炉8顶部的装焦烟尘收尘罩出口(图中未标出)引出的装焦烟尘和来自高炉喷吹煤库或压球系统12收尘罩出口(图中未标出)的含尘气体一起经消爆燃烧器10燃烧消耗掉氧气和部分焦尘后和来自焦炉7水平烟道的焦炉烟气一起作为干燥介质送入焦炭-湿煤回转窑4带走窑内湿气。
[0022] 以年产焦110万吨焦的2座55孔的6m焦炉生产为例，采用本发明工艺后，合计回收3
余热约0.4GJ/t-焦以上，副产煤气10000m /小时；炼焦煤进炼焦炉前水含量降至3％以下，减少70％以上的焦化
废水产生量。
