一种蓄热活化立式制焦炉系统的制作方法

1.本技术属于材料制备技术领域，尤其涉及一种蓄热活化立式制焦炉系统。


背景技术：

2.作为现有制焦装置之一的立式斯列普炉，其物料通道和烟道交错布置，炉体呈方形布置，烟道和物料通道均为薄层长方体通道，物料通道宽度较小，耐热砖截面占比较大，导致炉体尺寸偏大；同时，活化蒸汽的产生是通过切换左右燃烧室蓄热砖产生，工艺复杂，蒸汽温度不可控，经常会出现蒸汽温度偏低的情形；立式斯列普炉仅能活化碳化后物料，这是因为碳化后原料升温过程中焦油、挥发分、细小的破碎粉料较少，不容易出现炉壁结焦结垢、析出气体通道堵塞、物料黏结成团等问题，所以立式斯列普炉仅仅是活化炉，不能作为原煤一步法制焦的碳化活化炉，针对固定颗粒和特定运行参数生产，原料的适应性较差；立式斯列普炉的活化水蒸气沿着活性焦料层两侧平行掠过，通过水蒸气前进过程中慢慢渗透进入活性焦料层，活化速度慢，活化剂与活性焦接触不充分，活化效果较差。
3.此外，活化温度一般在750-850℃，而现有技术中如果直接通过换热器加热产生高温活化蒸汽，需要高温合金材料，成本非常高且耐用性存在问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术旨在于提出一种蓄热活化立式制焦炉系统，通过利用高温烟气加热蒸汽过热器中的蓄热材料，再产生高温活化蒸汽，有效解决了活化蒸汽温度低导致活性焦品质不高的问题，同时高温活化蒸汽的获取成本低，可实施性高。
5.为达到上述目的，本技术实施例提出了一种蓄热活化立式制焦炉系统，包括制焦炉、至少两个蓄热式蒸汽过热器和换热器；
6.所述制焦炉具有活化段、冷却段、烟气出口和活化气体入口，所述烟气出口连通烟气燃烧装置的入口；
7.所述蓄热式蒸汽过热器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口；所述第一入口通过第一管线连通所述烟气燃烧装置的出口，所述第一管线上安装有烟气入口阀；所述第一出口通过第二管线连通所述换热器热侧入口，所述第二管线上安装有烟气出口阀；所述第二入口通过第三管线连通所述换热器的冷侧出口，所述第三管线上安装有蒸汽入口阀；所述第二出口通过第四管线连通所述活化气体入口，所述第四管线上安装有蒸汽出口阀；
8.所述换热器冷测入口连通所述冷却段冷却介质的出口。
9.在一些实施例中，所有的蓄热式蒸汽过热器中，至少一个蓄热式蒸汽过热器的烟气入口阀和烟气出口阀打开、蒸汽入口阀和蒸汽出口阀关闭，其余蓄热式蒸汽过热器的烟气入口阀和烟气出口阀关闭、蒸汽入口阀和蒸汽出口阀打开。
10.在一些实施例中，所述蓄热式蒸汽过热器包括壳体，所述壳体上设有所述第一入口、所述第一出口、所述第二入口和所述第二出口，所述壳体内填充有蓄热材料。
碳化段；303-活化段；304-冷却段；305-料道；306-烟道；307-通气孔；309-制焦炉进料口；310-制焦炉出料口；311-烟气出口；312-活化气体入口；4-烟气燃烧装置；5-换热器；6-引风机；7-烟囱；8-蒸汽喷射格栅；9-冷却盘管；10-给水泵；11-第一烟气入口阀；12-第一烟气出口阀；13-第一蒸汽入口阀；14-第一蒸汽出口阀；15-第一侧壁；16-第二侧壁；17-第二烟气入口阀；18-第二烟气出口阀；19-第二蒸汽入口阀；20-第二蒸汽出口阀。
具体实施方式
32.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
33.下面结合附图来描述本技术实施例的蓄热活化立式制焦炉系统。
34.图1是根据本技术一个实施例的蓄热活化立式制焦炉系统。
35.如图1所示，本技术实施例的蓄热活化立式制焦炉系统，包括制焦炉3、至少两个蓄热式蒸汽过热器和换热器5；制焦炉3具有活化段303、冷却段304、烟气出口311和活化气体入口312，烟气出口311连通烟气燃烧装置4的入口；蓄热式蒸汽过热器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口；第一入口通过第一管线连通烟气燃烧装置4的出口，第一管线上安装有烟气入口阀；第一出口通过第二管线连通换热器5热侧入口，第二管线上安装有烟气出口阀；第二入口通过第三管线连通换热器5的冷侧出口，第三管线上安装有蒸汽入口阀；第二出口通过第四管线连通活化气体入口312，第四管线上安装有蒸汽出口阀；换热器5冷测入口连通冷却段304冷却介质的出口。
36.本技术实施例的蓄热活化立式制焦炉系统，通过利用高温烟气加热蒸汽过热器中的蓄热材料，再产生高温活化蒸汽，有效解决了活化蒸汽温度低导致活性焦品质不高的问题，同时高温活化蒸汽的获取成本低，可实施性高。
37.在一些实施例中，所有的蓄热式蒸汽过热器中，至少一个蓄热式蒸汽过热器的烟气入口阀11和烟气出口12阀打开、蒸汽入口阀13和蒸汽出口阀14关闭，其余蓄热式蒸汽过热器的烟气入口阀11和烟气出口12阀关闭、蒸汽入口阀13和蒸汽出口阀14打开。例如，当蓄热式蒸汽过热器的数量为2个时，其中一个蓄热式蒸汽过热器的气入口阀11和烟气出口12阀打开、蒸汽入口阀13和蒸汽出口阀14关闭，另一个蓄热式蒸汽过热器的烟气入口阀11和烟气出口12阀关闭、蒸汽入口阀13和蒸汽出口阀14打开。
38.在一些实施例中，蓄热式蒸汽过热器的数量包括但不限于为2-10个，比如2个、3个或4个等，蓄热式蒸汽过热器设置在上述范围内，高温烟气先加热蓄热材料，再过热高温蒸汽，可实现低成本、高效、连续产生过热蒸汽；少于2个，无法实现高温烟气先加热蓄热材料、再过热高温蒸汽的目的；多于10个，工艺复杂，且会造成成本上升。作为一种可能的示例，蓄热式蒸汽过热器的数量为2个，为了方便后续表述，可以定义为第一蓄热式蒸汽过热器1和第二蓄热式蒸汽过热器2，同时定义第一蓄热式蒸汽过热器1的烟气入口所连通的第一管线上的烟气入口阀为第一烟气入口阀11，第一蓄热式蒸汽过热器1的烟气出口所连通的第二管线上的烟气出口阀为第一烟气出口阀12，第一蓄热式蒸汽过热器1的蒸汽入口所连通的第三管线上的蒸气入口阀为第一蒸气入口阀13，第一蓄热式蒸汽过热器1的蒸汽出口所连通的第四管线上的蒸气出口阀为第一蒸气出口阀14，第二蓄热式蒸汽过热器2的烟气入口所连通的第一管线上的烟气入口阀为第二烟气入口阀17，第二蓄热式蒸汽过热器2的烟气
出口所连通的第二管线上的烟气出口阀为第二烟气出口阀18，第二蓄热式蒸汽过热器2的蒸汽入口所连通的第三管线上的蒸气入口阀为第二蒸气入口阀19，第二蓄热式蒸汽过热器2的蒸汽出口所连通的第四管线上的蒸气出口阀为第二蒸气出口阀20。
39.在一些实施例中，蓄热式蒸汽过热器包括壳体，壳体上设有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，壳体内填充有蓄热材料，其中蓄热材料为蓄热板材或蓄热小球，包括但不限于陶瓷微球、粘土耐热转、鹅卵石、土壤中的至少一种。
40.在一些实施例，制焦炉3包括炉体301，炉体301顶部设有制焦炉进料口309，炉体301底部设有制焦炉出料口310，炉体301内自上而下依次设有相互连通的碳化段302、活化段303和冷却段304；碳化段302设有烟气出口311，较佳的，烟气出口311设在碳化段100的上端。炉体301位于碳化段302和活化段303的部位自上而下设有若干料道305，若干料道305顶部均连通制焦炉进料口309，若干料道305底部均连通制焦炉出料口310，可保证物料依靠自重自上而下在料道内移动。若干料道305包括但不限于平行设置，且若干料道305均与若干料道之间留有第一间距，第一间距包括但不限于为料道宽度的1/3-1/2，若干料道305均与炉体301内壁之间留有第二间距，第二间距包括但不限于与第一间距相等，料道305外围包括相邻两个料道305之间的部位、若干料道305与炉体301内壁之间的区域共同构成烟道306，烟道306顶部和底部均封闭设置，包括但不限于采用密封隔板进行密封等。若干料道305均与烟道306连通，连通形式包括但不限于通过设置在料道侧壁上的若干307通气孔连通。作为一种可能的示例，料道305位于碳化段302和活化段303的部位相对的两个侧壁(比如图2中的第一侧壁15和第二侧壁16)上均设有通气孔307，具体设置位置可以在碳化段底部至碳化段烟气出口之间的部位以及活化段上端，既可以保证活化段和碳化段的烟气都能自下而上排出炉体，又可以保证活化段在活化气体未活化完全之前进入烟道。
41.在一些实施例中，活化段303设有活化气体入口312，活化气体入口312与料道305底部连通，可以使活化气体自下而上移动过程中与自上而下的移动物料有尽可能多的接触活化，提高活化效率。较佳的，活化气体入口312设在活化段200底部，活化气体入口312与料道305底部通过蒸汽喷射格栅8连通。蒸汽喷射格栅8可以采用现有喷氨格栅的结构，只是将喷射的气体由氨气转变为水蒸气等活化气体。
42.在一些实施例中，烟道中设有补氧燃烧口，补氧燃烧口可以是连接外部空气源或氧气源的设置在烟道内的空气喷射管线或氧气喷射管线，其结构可以是现有喷氨格栅的结构，或者就是单纯的连通有多个喷头的空气喷射管或氧气喷射管。较佳的，在烟道位于相邻两个料道之间的部位以及烟道与炉体内壁之间的部位，每个活化气体入口31上方均设有一个补氧燃烧口，方便来自活化段的水煤气或碳化段的烟气补氧燃烧，同时维持活化段或碳化段的热量。
43.在一些实施例中，蓄热活化立式制焦炉系统，还包括给水泵10，给水泵10的入口连通冷却段304冷却介质的入口，为冷却段提供循环水。较佳的，冷却段304设有冷却盘管9，冷却盘管9的入口连通给水泵的出口，通入冷水等对来自活化段的物料进行冷却。
44.在一些实施例中，烟气燃烧装置4包括但不限于为余热锅炉或二次燃烧炉，用于燃烧来自制焦炉的烟气，除去焦油等。
45.在一些实施例中，蓄热活化立式制焦炉系统，还包括引风机6，引风机6入口连通换热器5热侧出口，引风机6出口连通烟囱7。
46.以设置两个蓄热式蒸汽过热器(如前所述，为了方便描述分别定义为蓄热式蒸汽过热器1和第二蓄热式蒸汽过热器2)的情形为例，来说明本技术实施例的蓄热活化立式制焦炉系统的运行方法，具体如下：
47.如图1所示，原煤颗粒从制焦炉3的顶部进入，经过碳化活化后进入冷却段304，经冷却盘管9降温后从底部排出成品活性焦，制焦炉3的烟气自烟气出口311进入烟气燃烧装置4中充分燃烧，高温烟气交替进入第一蓄热式蒸汽过热器1和第一蓄热式蒸汽过热器2，出口烟气再经过换热器5和引风机6从烟囱7排出；当高温烟气进入第一蓄热式蒸汽过热器1时，第一烟气入口阀11和第一烟气出口阀12处于开启状态，第二烟气入口阀17和第二烟气出口阀18处于关闭状态，第一蒸汽入口阀13和第一蒸汽出口阀14处于关闭状态，第二蒸汽入口阀19和第二蒸汽出口阀20处于开启状态，高温烟气加热第一蓄热式蒸汽过热器1中的蓄热材料，高温蒸汽进入第二蓄热式蒸汽过热器2中被加热成过热蒸汽，再进入蒸汽喷射格栅8喷射至制焦炉的活化段303。当高温烟气进入第二蓄热式蒸汽过热器2时，高温烟气加热第二蓄热式蒸汽过热器2中的蓄热材料，蒸汽在第一蓄热式蒸汽过热器1中换热，此时第二烟气入口阀门17、第二烟气出口阀门18、第一蒸汽入口阀门13、第一蒸汽出口阀门14打开，第二蒸汽入口阀门19、第二蒸汽出口阀门20、第一烟气入口阀门11、第一烟气出口阀门12关闭。整个过程中，当第一蓄热式蒸汽过热器1进入蒸汽，第二蓄热式蒸汽过热器2进入烟气时，最好是第一烟气入口阀11和第一烟气出口阀12同时关闭，第二烟气入口阀17和第二烟气出口阀18同时打开，第一蒸汽入口阀13和第一蒸汽出口阀14同时打开，第二蒸汽入口阀19和第二蒸汽出口阀20同时关闭；而当第一蓄热式蒸汽过热器1进入烟气，第二蓄热式蒸汽过热器2进入蒸汽时，各阀门动作正好相反。
48.需要说明的是，当蓄热式蒸汽过热器数量为3个及以上时，运行方法类似，比如在第一时刻，其中某几个(比如1个或2个)蓄热式蒸汽过热器中进入来自烟气燃烧装置4高温烟气，其余蓄热式蒸汽过热器中进入来自换热器的水蒸气，而在第二时刻时，原来进入水蒸气的蓄热式蒸汽过热器进入高温烟气，原来进入高温烟气的蓄热式蒸汽过热器进入水蒸气。
49.综上所述，本技术实施例的蓄热活化立式制焦炉系统，制焦炉为碳化活化一体的立式制焦炉，原料先经过碳化再进行活化，两步工艺集成在制焦炉中，碳化后的物料不需要经过冷却，直接进入活化段，立式布置，系统工艺简单，占地面积小，投资成本低；同时，设置多台蓄热式蒸汽过热发生器，高温烟气先加热蓄热体，再过热高温蒸汽，可实现低成本、高效、连续产生过热蒸汽；此外，高温热烟气先加热蓄热材料，再加热蒸汽，热烟气实现热量梯级利用，工艺水先冷却高温活性焦，通过换热器加热，最后再于蓄热式蒸汽过热器升温，蒸汽梯级升温，系统热量利用效率高。
50.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
51.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
52.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
53.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
54.在本技术中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
55.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，包括制焦炉、至少两个蓄热式蒸汽过热器和换热器；所述制焦炉具有活化段、冷却段、烟气出口和活化气体入口，所述烟气出口连通烟气燃烧装置的入口；所述蓄热式蒸汽过热器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口；所述第一入口通过第一管线连通所述烟气燃烧装置的出口，所述第一管线上安装有烟气入口阀；所述第一出口通过第二管线连通所述换热器热侧入口，所述第二管线上安装有烟气出口阀；所述第二入口通过第三管线连通所述换热器的冷侧出口，所述第三管线上安装有蒸汽入口阀；所述第二出口通过第四管线连通所述活化气体入口，所述第四管线上安装有蒸汽出口阀；所述换热器冷测入口连通所述冷却段冷却介质的出口。2.根据权利要求1所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，所有的蓄热式蒸汽过热器中，至少一个蓄热式蒸汽过热器的烟气入口阀和烟气出口阀打开、蒸汽入口阀和蒸汽出口阀关闭，其余蓄热式蒸汽过热器的烟气入口阀和烟气出口阀关闭、蒸汽入口阀和蒸汽出口阀打开。3.根据权利要求1所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，所述蓄热式蒸汽过热器包括壳体，所述壳体上设有所述第一入口、所述第一出口、所述第二入口和所述第二出口，所述壳体内填充有蓄热材料。4.根据权利要求3所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，所述蓄热材料为蓄热板材或蓄热小球。5.根据权利要求1所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，所述制焦炉包括炉体，所述炉体内自上而下依次设有相互连通的碳化段、所述活化段和所述冷却段；所述炉体位于碳化段和活化段的部位自上而下设有若干料道，若干料道外围构成烟道，若干料道均与所述烟道连通；所述碳化段设有所述烟气出口，所述活化段设有所述活化气体入口，所述活化气体入口与所述料道底部连通。6.根据权利要求5所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，所述烟气出口设在所述碳化段的上端，所述活化气体入口设在所述活化段底部；所述烟道顶部和底部封闭设置。7.根据权利要求5所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，所述料道位于碳化段和活化段的部位相对的两个侧壁上均设有通气孔；所述烟道中设有补氧燃烧口。8.根据权利要求5所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，所述活化气体入口与所述料道底部通过蒸汽喷射格栅连通。9.根据权利要求5所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，所述冷却段设有冷却盘管；所述料道顶部连通炉体顶部的制焦炉进料口，所述料道底部连通炉体底部的制焦炉出料口。10.根据权利要求1所述的蓄热活化立式制焦炉系统，其特征在于，还包括引风机和/或给水泵，所述引风机入口连通所述换热器热侧出口，所述引风机出口连通烟囱；所述给水泵的出口连通所述冷却段冷却介质的入口；和/或，所述烟气燃烧装置为余热锅炉或二次燃烧炉。

技术总结
本申请公开了一种蓄热活化立式制焦炉系统，包括制焦炉、至少两个蓄热式蒸汽过热器和换热器；制焦炉具有活化段、冷却段、烟气出口和活化气体入口，烟气出口连通烟气燃烧装置的入口；蓄热式蒸汽过热器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口；第一入口通过第一管线连通烟气燃烧装置的出口，第一管线上安装有烟气入口阀；第一出口通过第二管线连通所述换热器热侧入口，第二管线上安装有烟气出口阀；第二入口通过第三管线连通换热器的冷侧出口。本申请所述蓄热活化立式制焦炉系统，通过利用高温烟气加热蒸汽过热器中的蓄热材料，再产生高温活化蒸汽，有效解决了活化蒸汽温度低导致活性焦品质不高的问题。焦品质不高的问题。焦品质不高的问题。


技术研发人员：孙文军 赵辉 李阳 杨成龙 张军 张宝华 朱鹏 王明先 郭洁 崔义 赵瀚辰 蔡铭 贾晨光
受保护的技术使用者：华能嘉祥发电有限公司
技术研发日：2023.01.13
技术公布日：2023/7/27