[發(fā)明專利]用于焦化操作的改進(jìn)的燃燒特征

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580058064.X
• 申請(qǐng)日: 2015-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN107109237A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·弗朗西斯·荃希;帕塔薩拉蒂·凱塞萬;錢雄卿;拉杰什·庫(kù)馬爾·坎杜拉;馬耶拉·卡羅利納·費(fèi)爾南德斯;卡哈姆巴斯·維克特馮薩;杰弗里·斯科特·布朗博利奇;理查德·艾倫·羅佐維茨;愛德華·A·格拉斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太陽焦炭科技和發(fā)展有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C10B21/10
• 分類號(hào): C10B21/10;C10B21/12
• 代理公司: 北京商專永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11400
• 代理人: 鄔玥,葛強(qiáng)

相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考

本申請(qǐng)案主張2014年8月28日申請(qǐng)的第62/043,359號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)益，所述申請(qǐng)案的內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明技術(shù)通常涉及焦?fàn)t燃燒特征以及優(yōu)化焦炭廠操作和輸出的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

焦炭是用以在鋼的生產(chǎn)中熔化和減少鐵礦的固體碳燃料和碳源。在一個(gè)被稱為“湯普森焦化過程”的過程中，通過將粉煤分批供給到爐，將爐密封且在受密切控制的大氣條件下在二十四到四十八小時(shí)內(nèi)加熱到極高溫度，產(chǎn)生焦炭。使用焦?fàn)t將煤轉(zhuǎn)化成冶金焦炭已經(jīng)持續(xù)了許多年。在焦化過程期間，在受控溫度條件下加熱細(xì)碎煤以使煤脫掉揮發(fā)成分且形成具有預(yù)定孔隙率和強(qiáng)度的焦炭的熔體。因?yàn)榻固康纳a(chǎn)是分批過程，所以多個(gè)焦?fàn)t同時(shí)工作。

將煤顆粒或煤顆粒的混合物裝填到熱爐中，且在爐中加熱煤以便從所得焦炭去除揮發(fā)性物質(zhì)(VM)。臥式熱回收(HHR)爐在負(fù)壓下工作且通常由耐火磚和其它材料構(gòu)造，從而產(chǎn)生基本上密閉的環(huán)境。負(fù)壓爐從爐外部吸入空氣以氧化煤的VM且釋放在爐內(nèi)的燃燒的熱量。

在一些布置中，通過爐側(cè)壁或門中的閘板口或孔將空氣引入到爐中。在煤層上方的拱部區(qū)中，空氣與從煤的熱解放出的VM氣體一起燃燒。然而，參考圖1到圖3，作用于進(jìn)入爐室的冷空氣的浮力效應(yīng)可導(dǎo)致煤燃耗以及產(chǎn)量和產(chǎn)率損失。具體地說，如圖1中所示，進(jìn)入爐的致密冷空氣朝向熱煤表面降落。在空氣可升溫、升起、與揮發(fā)性物質(zhì)一起燃燒和/或在爐中散開且混合之前，空氣與煤層的表面接觸并燃燒，產(chǎn)生“熱點(diǎn)”，如在圖2中指示。參考圖3，這些熱點(diǎn)在煤表面上產(chǎn)生燃燒損失，如形成于煤層表面中的凹陷部所證明。因此，需要改進(jìn)焦?fàn)t中的燃燒效率。

在許多焦化操作中，至少部分地通過上升道閘板的打開和關(guān)閉來控制爐的通風(fēng)量。然而，傳統(tǒng)的焦化操作基底及時(shí)改變?yōu)樯仙篱l板設(shè)置。舉例來說，在四十八小時(shí)周期中，上升道閘板通常設(shè)置為大致在焦化周期的第一個(gè)二十四小時(shí)內(nèi)完全打開。閘板接著在進(jìn)入焦化周期三十二小時(shí)之前移動(dòng)到第一個(gè)部分受限的位置。在進(jìn)入焦化周期四十小時(shí)之前，閘板移動(dòng)到第二個(gè)進(jìn)一步受限的位置。在四十八小時(shí)焦化周期結(jié)束時(shí)，上升道閘板基本上關(guān)閉。可證明這種管理上升道閘板的方式是不靈活的。舉例來說，較大裝填量(超過四十七噸)可釋放太多VM到爐中，需要通過大開口上升道閘板設(shè)置使大量空氣進(jìn)入爐。此VM-空氣混合物在延長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)燃燒可致使溫度上升超過NTE溫度，這可對(duì)爐造成損壞。因此，需要在不會(huì)造成超過不得超過(NTE)的溫度的情況下增加焦?fàn)t的裝填重量。

由焦化過程產(chǎn)生的熱量通常通過與焦炭廠相關(guān)聯(lián)的熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)轉(zhuǎn)換成動(dòng)力。低效燃燒特征管理可引起VM氣體不在爐中燃燒而是傳送到公共隧道。這浪費(fèi)本來可供焦?fàn)t在焦化過程中使用的熱量。燃燒特征的不當(dāng)管理可進(jìn)一步降低焦炭生產(chǎn)速率，以及焦炭廠生產(chǎn)的焦炭的質(zhì)量。舉例來說，管理焦?fàn)t中的上升道的許多當(dāng)前方法限制可在焦化周期內(nèi)維持的底煙道溫度范圍，這可不利地影響生產(chǎn)速率和焦炭質(zhì)量。因此，需要改進(jìn)管理焦?fàn)t的燃燒特征的方式以便優(yōu)化焦炭廠操作和輸出。

附圖說明

參考以下圖式描述本發(fā)明的非限制性和非窮盡性實(shí)施例(包含優(yōu)選實(shí)施例)，其中除非另外說明，否則相似參考標(biāo)號(hào)貫穿各個(gè)視圖指代相似部分。

圖1描繪在焦?fàn)t的相對(duì)端具有門式空氣入口的現(xiàn)有技術(shù)焦?fàn)t的部分透明等角視圖，并且描繪空氣進(jìn)入爐且歸因于浮力而朝向煤表面下沉的一種方式.。

圖2描繪現(xiàn)有技術(shù)焦?fàn)t以及由空氣流與煤層表面之間的直接接觸形成的焦炭層表面燃耗區(qū)域的部分透明等角視圖。

圖3描繪焦?fàn)t的部分端部正視圖，并且描繪歸因于空氣流與煤層表面之間的直接接觸而形成于焦炭層表面上的凹坑的實(shí)例。

圖4描繪根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例配置的臥式熱回收焦炭廠的一部分的部分剖視等角圖。

圖5描繪根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例配置的臥式熱回收焦?fàn)t的截面圖。

圖6描繪根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例配置的具有拱部空氣入口的部分透明等角視圖。

圖7描繪圖6中所描繪的焦?fàn)t的部分端視圖。

圖8描繪根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例配置的空氣入口的頂部平面視圖。

圖9描繪傳統(tǒng)的上升道操作表，指示應(yīng)將上升道在整個(gè)四十八小時(shí)焦化周期中的特定時(shí)間處放置在什么位置。

圖10描繪根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的上升道操作表，指示應(yīng)將上升道在整個(gè)四十八小時(shí)焦化周期中在特定焦?fàn)t拱部溫度范圍下放置在什么位置。