[實用新型]一種內熱式煤干餾爐、內熱式煤干餾系統

有效

• 申請號: 201320830699.5
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN203639415U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 陳曉輝
• 申請（專利權）人: 陳曉輝
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B57/00
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 郝亮

技術領域

本實用新型涉及煤干餾設備及工藝，具體說是一種內熱式煤干餾爐、內熱式煤干餾系統。煤干餾爐亦稱為煉焦爐或炭化爐。

背景技術

煤干餾（即煤焦化），是指煤（煤炭）在隔絕空氣的條件下被加熱而產生熱解生成煤氣、焦油、粗苯和焦炭的過程。煤焦化技術大規模用于工業生產始于18世紀，用以生產煉鐵所需的焦炭。

鑒于煤炭本身的燃燒特性，煤焦化需要在與空氣隔絕的條件下完成，以避免空氣中的氧氣在焦化過程中與熾熱的煤炭直接接觸產生燃燒或氧化反應，達到將煤炭高效率地轉化為焦炭的目的。經過長期不斷的改進，現代煤焦化過程中，加熱所采用的主要燃料為諸如高爐煤氣和轉爐煤氣等低熱值過程氣。

煤干餾工藝根據其所采用的加熱方式，一般可以分為外熱式和內熱式。另外，根據煤炭被加熱的最終溫度（煤干餾溫度）的高低，煤干餾工藝一般可以分為低溫干餾（500℃～600℃）、中溫干餾（700℃～900℃）和高溫干餾（900℃～1100℃）。根據不同煤炭的煤質和不同煤種的配比，可以通過不同的干餾工藝獲得不同的產品，其中高溫干餾是將煤炭焦化成鋼鐵冶煉過程所需焦炭的工藝過程。

現代煤焦化過程大致如下：

1）煤干燥：當煤料的溫度高于100℃時，煤料中的水分蒸發出；溫度升高到200℃以上時，煤料中結晶水釋出；

2）煤改性：至350℃以上時，煤料開始出現微觀結構和物理特性的改變；粘結性煤開始軟化，并進一步形成粘稠的膠質體（泥煤、褐煤等不發生此現象），煤氣（主要成分是甲烷）和焦油（煤焦油）開始析出；

3）低溫煤干餾：至500～600℃時，煤料開始低溫干餾，大部分煤氣和焦油析出，此即一次熱分解產物；殘留物逐漸變稠并固化形成半焦；

4）中溫煤干餾：至700℃～900℃時，半焦繼續分解析出余下的揮發物（主要成分是氫氣），半焦失重同時進行收縮，形成裂紋；

5）高溫煤干餾：至900℃～1100℃時，半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭。

由上述過程可見，由于煤炭干餾過程是一個連續加溫的過程，無論是采用什么加熱方式完成什么干餾工藝過程，煤干餾的產物都是煤半焦或焦炭、煤氣和焦油等多種煉焦產物。而且，這些產物的屬性和成分因所用煤料的屬性和所經過的煤干餾工藝和過程而會有所不同。

外熱式煤干餾

現代煉焦工藝（即高溫煉焦工藝），均為外熱式煉焦；其采用的外熱式煤干餾爐（外熱式煉焦爐）的爐體由炭化室、燃燒室和蓄熱室三個主要部分構成。一般，炭化室寬0.4～0.5m、長10～17m、高4～7.5m，炭化室的頂部設有加煤孔和煤氣上升管(在機側或焦側)，炭化室的兩端用爐門封閉。焦煤經加煤車倒入炭化室后即與空氣隔絕，被炭化室兩側的燃燒室加熱。燃燒室由許多立火道構成，煤氣和空氣在立火道中燃燒。蓄熱室位于爐體下部，分空氣蓄熱室和煤氣蓄熱室。

外熱式煤干餾爐的主要部分用硅磚砌筑，火道溫度可達到1400℃。成焦時間因炭化室寬度和火道溫度不同，一般為13～18h。外熱式煤干餾爐的配套機械有裝煤車、推焦車、導焦車和熄焦車等。其中：裝煤車把煤裝入炭化室，煉成的焦炭用推焦車推出，赤熱的焦炭經導焦車落入熄焦車內，經水熄或回收熱能的干法熄焦。熄過的焦炭放到焦臺上。

為了改善煉焦生產條件，外熱式煤干餾爐除了操作機械化、自動化之外，還建有防治煙塵和處理污水裝置。電子計算機也已開始用于外熱式煤干餾爐操作。外熱式煤干餾爐向大型化發展，炭化室有效容積增加到50立方米。為了提高焦爐生產能力，采取降低爐墻厚度和選用導熱性能好的爐墻磚等措施，被認為是未來發展的趨勢。

外熱式煉焦工藝通過炭化室和燃燒室之間的爐壁進行導熱，煤氣和空氣在燃燒室立火道內燃燒產生熱量，熱量再由外向內經炭化室和燃燒室之間的爐壁傳導到炭化室，完成對炭化室內焦煤的加熱。由于其燃燒和加熱方式，外熱式煉焦工藝存在以下幾個主要缺點：

1）炭化室墻壁在綜合考慮和平衡強度和導熱性能的情況下一般采用100毫米厚的硅磚砌成，其導熱性能和效率嚴重影響和限制了煉焦過程和效率；

2）在燃燒室立火道內形成的煤氣燃燒為典型的蓄熱式燃燒，表現為燃燒效率低和溫度分布不均勻，因而近一步降低了現代煉焦工藝的能源效率；

3）炭化室內的煉焦溫度一般為950℃-1050℃，燃燒室立火道的平均溫度在1300℃或更高；而且，由于煤氣和空氣所形成導致局部高溫的大火焰過氧燃燒，因而產生大量的氮氧化物和氧化硫，造成嚴重的大氣污染和排放；

4）煤干餾爐的炭化室由于需要利用大量的具有耐高溫和具有比較好導熱性能的硅磚砌筑而成，因而煤干餾爐的建造成本高；