[发明专利]用于焦化操作的改进的燃烧特征

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2014年8月28日申请的第62/043,359号美国临时专利申请案的优先权益，所述申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明技术通常涉及焦炉燃烧特征以及优化焦炭厂操作和输出的方法和系统。

背景技术

焦炭是用以在钢的生产中熔化和减少铁矿的固体碳燃料和碳源。在一个被称为“汤普森焦化过程”的过程中，通过将粉煤分批供给到炉，将炉密封且在受密切控制的大气条件下在二十四到四十八小时内加热到极高温度，产生焦炭。使用焦炉将煤转化成冶金焦炭已经持续了许多年。在焦化过程期间，在受控温度条件下加热细碎煤以使煤脱掉挥发成分且形成具有预定孔隙率和强度的焦炭的熔体。因为焦炭的生产是分批过程，所以多个焦炉同时工作。

将煤颗粒或煤颗粒的混合物装填到热炉中，且在炉中加热煤以便从所得焦炭去除挥发性物质(VM)。卧式热回收(HHR)炉在负压下工作且通常由耐火砖和其它材料构造，从而产生基本上密闭的环境。负压炉从炉外部吸入空气以氧化煤的VM且释放在炉内的燃烧的热量。

在一些布置中，通过炉侧壁或门中的闸板口或孔将空气引入到炉中。在煤层上方的拱部区中，空气与从煤的热解放出的VM气体一起燃烧。然而，参考图1到图3，作用于进入炉室的冷空气的浮力效应可导致煤燃耗以及产量和产率损失。具体地说，如图1中所示，进入炉的致密冷空气朝向热煤表面降落。在空气可升温、升起、与挥发性物质一起燃烧和/或在炉中散开且混合之前，空气与煤层的表面接触并燃烧，产生“热点”，如在图2中指示。参考图3，这些热点在煤表面上产生燃烧损失，如形成于煤层表面中的凹陷部所证明。因此，需要改进焦炉中的燃烧效率。

在许多焦化操作中，至少部分地通过上升道闸板的打开和关闭来控制炉的通风量。然而，传统的焦化操作基底及时改变为上升道闸板设置。举例来说，在四十八小时周期中，上升道闸板通常设置为大致在焦化周期的第一个二十四小时内完全打开。闸板接着在进入焦化周期三十二小时之前移动到第一个部分受限的位置。在进入焦化周期四十小时之前，闸板移动到第二个进一步受限的位置。在四十八小时焦化周期结束时，上升道闸板基本上关闭。可证明这种管理上升道闸板的方式是不灵活的。举例来说，较大装填量(超过四十七吨)可释放太多VM到炉中，需要通过大开口上升道闸板设置使大量空气进入炉。此VM-空气混合物在延长的时间周期内燃烧可致使温度上升超过NTE温度，这可对炉造成损坏。因此，需要在不会造成超过不得超过(NTE)的温度的情况下增加焦炉的装填重量。

由焦化过程产生的热量通常通过与焦炭厂相关联的热回收蒸汽发生器(HRSG)转换成动力。低效燃烧特征管理可引起VM气体不在炉中燃烧而是传送到公共隧道。这浪费本来可供焦炉在焦化过程中使用的热量。燃烧特征的不当管理可进一步降低焦炭生产速率，以及焦炭厂生产的焦炭的质量。举例来说，管理焦炉中的上升道的许多当前方法限制可在焦化周期内维持的底烟道温度范围，这可不利地影响生产速率和焦炭质量。因此，需要改进管理焦炉的燃烧特征的方式以便优化焦炭厂操作和输出。

附图说明

参考以下图式描述本发明的非限制性和非穷尽性实施例(包含优选实施例)，其中除非另外说明，否则相似参考标号贯穿各个视图指代相似部分。

图1描绘在焦炉的相对端具有门式空气入口的现有技术焦炉的部分透明等角视图，并且描绘空气进入炉且归因于浮力而朝向煤表面下沉的一种方式.。

图2描绘现有技术焦炉以及由空气流与煤层表面之间的直接接触形成的焦炭层表面燃耗区域的部分透明等角视图。

图3描绘焦炉的部分端部正视图，并且描绘归因于空气流与煤层表面之间的直接接触而形成于焦炭层表面上的凹坑的实例。

图4描绘根据本发明技术的实施例配置的卧式热回收焦炭厂的一部分的部分剖视等角图。

图5描绘根据本发明技术的实施例配置的卧式热回收焦炉的截面图。

图6描绘根据本发明技术的实施例配置的具有拱部空气入口的部分透明等角视图。

图7描绘图6中所描绘的焦炉的部分端视图。

图8描绘根据本发明技术的实施例配置的空气入口的顶部平面视图。

图9描绘传统的上升道操作表，指示应将上升道在整个四十八小时焦化周期中的特定时间处放置在什么位置。

图10描绘根据本发明技术的实施例的上升道操作表，指示应将上升道在整个四十八小时焦化周期中在特定焦炉拱部温度范围下放置在什么位置。