一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器的制造方法
【專利摘要】一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器是由包圍炭化室頂部空間的墻體或上升管空間的筒體及其連通有至少一脫硫廢液通道構成;所述脫硫廢液通道與炭化室頂部空間的平均截面積比是1∶2~120,與上升管空間的平均截面積比是1∶7~400,與水平方向的夾角是0~90°。本熱解器為脫硫廢液催化或非催化熱解提供了一個熱解場或熱能回收場,既利用了荒煤氣的廢熱,又熱解處理了脫硫廢液的副鹽,且無NOx和SOx生成。該熱解器的多通道多方向設置,使得脫硫廢液形成了不同的流動特點,加速了脫硫廢液的傳熱和熱解。與現(xiàn)有處理技術相比節(jié)能95%以上,脫硫廢液硫氰酸鹽等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率高達99%。
【專利說明】一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱解器,尤其是一種用于炭化室頂部處理脫硫廢液的熱解器。
【背景技術】
[0002]焦化脫硫廢液是采用催化濕式氧化脫硫過程中產(chǎn)生的含有硫氰酸鹽等多種有毒有害物質(zhì)的高污染性廢液。一般將焦化脫硫廢液配煤煉焦,利用焦爐中炭化室的高溫使其熱解進行處理,其熱解處理的熱解場是由炭化室一燃燒室墻及炭化室爐門構成,脫硫廢液隨著煉焦煤進入熱解場后,吸收大量的從燃燒室傳來的熱量后水分蒸發(fā),其中的廢物在煤/焦中熱解,部分熱解物隨熱解煤氣進入煤氣回收系統(tǒng),部分殘留物留在焦中使焦的灰分含量增加,品質(zhì)降低。
[0003]炭化室頂部結構包括爐頂、加熱水平高度上兩側爐墻及燃燒室-炭化室隔墻結構以及形成的炭化室頂部空間。爐頂是炭化室蓋頂磚以上的部位,設有裝煤孔、上升管孔、看火孔、烘爐孔、拉條溝和裝煤車軌道座。裝煤孔有直筒型和喇叭型兩種,一般采用喇叭型。炭化室蓋頂磚一般采用硅磚,以上采用粘土磚、紅磚和隔熱磚砌筑,目的是保證整個炭化室膨脹一致和減少爐頂散熱,其中裝煤孔和上升管口周圍一般使用大磚砌筑。爐頂總高取決于爐體強度和爐頂操作環(huán)境的溫度,現(xiàn)有一般爐頂總高度約為90(Tl700mm。此外,加熱水平高度(燃燒室頂蓋高度與炭化室頂?shù)牟钪?對爐頂操作環(huán)境的溫度影響也很大,該尺寸太小,炭化室頂部空間溫度過高,不利于提高焦化產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)率,還會增加爐頂積炭;反之,會降低上部焦餅溫度,影響焦餅上下均勻成熟。炭化室頂部空間是指煤線與炭化室頂之間的空間,用于荒煤氣的匯集和導出。
[0004]CN202016977U公開了 “一種焦爐爐頂結構”。該發(fā)明的爐頂結構分為爐頂上部和爐頂下部兩部分結構,它們之間設有滑動層。爐頂上部爐頭位置設有灌漿孔和爐頭保護裝置,爐頂下部爐頭位置設有大保護板,且爐頂下部爐頭部位與大保護板之間設有灌漿通道。該結構可有效解決由于焦爐爐頂上部與爐頂下部膨脹不均勻?qū)е碌臓t頂上部被爐頂下部連帶膨脹造成損壞的問題。但是該專利文獻沒有設置通道結構或帶有通道結構的磚型。
[0005]CN103305238A公開了 “一種焦爐炭化室跨頂結構”。該發(fā)明的跨頂結構包括炭化室跨頂磚和爐門孔,其中炭化室跨頂磚在機側爐門孔和焦側爐門孔上方分別設有高度為15(T400mm的檔沿,且機側和焦側爐門孔的頂部高度均低于炭化室內(nèi)部爐頂空間高度。該跨頂結構可有效阻止裝煤時荒煤氣從爐門孔頂部泄漏。該結構適用于搗固煉焦,能阻止荒煤氣泄漏量有限。
[0006]目前報道的焦爐或炭化室頂部結構多數(shù)在于焦爐連帶膨脹、阻止煤氣泄漏、爐體整體強度和砌筑方式等方面的優(yōu)化和改進,以及在上升管設置用于荒煤氣余熱回收的導熱油夾套管、熱管、半導體溫差發(fā)電和水套管等等,而沒有在炭化室頂部砌筑設置脫硫廢液通道結構及相應帶有通道的磚型或炭化室頂結構,更沒有把炭化室頂部空間作為熱解反應器,進行脫硫廢液催化或非催化熱解處理。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的問題是如何在炭化室頂部結構中設置脫硫廢液通道,并將炭化室頂部空間和上升管空間作為熱解反應場,利用高溫荒煤氣的廢熱及還原性環(huán)境對脫硫廢液進行催化或非催化熱解處理,且無NOx和SOx生成,實現(xiàn)在焦化過程中能源的合理利用和以廢治廢的目的,并提供一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器。
[0008]解決上述問題和實現(xiàn)上述目的所采取的技術方案如下。
[0009]一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器,其特征在于:所述脫硫廢液熱解器是由包圍炭化室頂部空間的墻體或上升管空間的筒體及其連通有至少一脫硫廢液通道構成;
所述脫硫廢液通道是由錐通道、直通道和護口鐵件構成,與炭化室頂部空間的平均截面積比是1: 2~120,與上升管空間的平均截面積比是1: 7~400,與水平方向的夾角是O~90°。
[0010]基于上述技術方案,進一步地技術方案如下。
[0011]所述脫硫廢液通道設置于爐門墻、炭化室頂墻、裝煤孔蓋、爐門或上升管。
[0012]所述錐通道的錐角為4~30°。
[0013]所述護口鐵件是由護口鐵件主體及其固定法蘭構成。
[0014]所述脫硫廢液通道是由耐火磚通道、耐高溫水泥通道、鑄鐵通道和不銹鋼通道中的一種。
[0015]本發(fā)明上述所提供的一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器,所具有的優(yōu)點與積極效果在于:本發(fā)明熱解器中脫硫廢液的多通道多方向設置,使得脫硫廢液形成了不同的流動特點,既有順流和逆流,又有撞擊流(逆流轉(zhuǎn)順流),加速了脫硫廢液的傳熱和熱解;該熱解器中炭化室頂部空間或上升管空間(即高溫荒煤氣區(qū))為脫硫廢液催化或非催化熱解提供了一個熱解場或熱能回收場,既利用了荒煤氣的余熱,又熱解處理了脫硫廢液的副鹽,且無NOx和SOx生成,達到了以廢治廢的目的;該脫硫廢液通道設置的錐通道和護口鐵件與其它設備連接處利用錐度實現(xiàn)了高效密封;該熱解器處理脫硫廢液與現(xiàn)有處理技術相比節(jié)能95%以上,脫硫廢液硫氰酸鹽等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率高達99%。此外,本技術方案的脫硫廢液通道可直接砌成,也可通過打孔的方法形成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是脫硫廢液通道的結構示意圖。
[0017]圖2是帶有脫硫廢液通道的耐火磚的結構示意圖。
[0018]圖3是炭化室頂部脫硫廢液熱解器I的結構示意圖。
[0019]圖4是炭化室頂部脫硫廢液熱解器II的結構示意圖。
[0020]圖5是炭化室頂部脫硫廢液熱解器側視圖。
[0021]圖中:1:脫硫廢液通道;2:維通道;3:直通道;4:雙凸舌或雙溝槽;5:炭化室;6:煤焦-J:爐門;8:炭化室頂部空間;9:爐門墻;10:護口鐵件;11:集氣管;12:橋管;13:上升管;14:上升管空間;15:炭化室頂墻;16:固定法蘭;17:裝煤孔蓋;18:護口鐵件主體;19:燃燒室;20:炭化室一 燃燒室隔墻。
【具體實施方式】[0022]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】作出進一步的說明。
[0023]實施本發(fā)明所提供的一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器,是在現(xiàn)有炭化室頂部結構的基礎上,對炭化室頂結構的改進,即將炭化室頂部的高溫荒煤氣區(qū)當作脫硫廢液熱解場,利用炭化室高溫荒煤氣的廢熱及還原性環(huán)境對通入的脫硫廢液進行催化或非催化熱解處理,使其中的硫氰酸鹽等有毒物質(zhì)發(fā)生熱解轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)焦化過程中能源的合理利用,達到以廢治廢的目的。具體實施方案如下。
[0024]一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器,包括炭化室頂部結構,所述脫硫廢液熱解器是基于炭化室頂部結構,由包圍炭化室頂部空間8的墻體或上升管空間14的筒體及其連通有至少一脫硫廢液通道I構成;所構成的脫硫廢液熱解器內(nèi)部包括兩個熱解場,一個是由若干脫硫廢液通道1、爐門墻9、爐門7、炭化室頂墻15、炭化室-燃燒室隔墻20及其包圍而成的炭化室頂部空間8構成,另一個是由若干脫硫廢液通道1、上升管13及其上升管空間14構成。該脫硫廢液通道I可以設置于爐門墻9、炭化室頂墻15、裝煤孔蓋17、、爐門7或者是上升管13。
[0025]其中,所述的脫硫廢液通道I是由錐通道2連通直通道3,并在錐通道2設置有護口鐵件10構成,此護口鐵件10是由護口鐵件主體18及固定法蘭16構成;其錐通道2的錐角為4~30°,脫硫廢液通道I與炭化室頂部空間8的平均截面積比是1: 2~120,與上升管空間14的平均截面積比是1: 7~400,與水平方向的夾角是O~90°。此外,脫硫廢液通道I采用耐火磚通道,也可以采用耐高溫水泥通道,或者是采用耐高溫的鑄鐵通道,還可以采用耐高溫的不銹鋼通道構成。
[0026]上述脫硫廢液通道I的多位置多尺寸多方向設置使得脫硫廢液形成了不同的流動特點,既有順流和逆流,又有撞擊流,即逆流轉(zhuǎn)順流,加速了脫硫廢液的傳熱和熱解,取得了突出的顯著效果。
[0027]在利用炭化室高溫荒煤氣余熱在炭化室頂部脫硫廢液熱解器中,對焦化脫硫廢液進行處理時,首先是對來自煉焦工藝過程中`所產(chǎn)生的脫硫廢液進行預處理,包括焦化脫硫廢液的過濾,再采用氨水對其進行改性`處理后;再將預處理后的焦化脫硫廢液送入焦化脫硫廢液儲槽,采用空壓機或者是泵對脫硫廢液加壓為0.3~1.5 MPa后送入脫硫廢液管道,并由噴射器噴入炭化室頂部的熱解反應器,對脫硫廢液進行熱解轉(zhuǎn)化反應;當噴射器噴入高溫荒煤氣區(qū)的溫度低于350~800 1:時,通過三通電磁閥停止向噴射器中通入焦化脫硫廢液,同時向噴射器中通入壓力為0.3~1.5MPa的蒸汽、煤氣或水。此過程由噴射器的自控系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制及切換。通過在橋管氨水噴灑前的位置安裝采樣管對處理后的脫硫廢液進行采樣分析,分析的對象為脫硫廢液中的NH4SCN、(NH4)2S2O3和(NH4) SO4的含量,采用的測定方法分別為分光光度法,碘量法及重量法。脫硫廢液原樣中NH4SCN、(NH4)2S2O3和(NH4)2SO4 的含量分別為 124.92g/L,82.45g/L 和 48.17g/L。
[0028]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作出進一步的說明。
[0029]實施例1
如附圖1、圖3和圖5所述,實施本發(fā)明所提供的一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器。該熱解器是由脫硫廢液通道1、爐門墻9、爐門7、炭化室頂墻15、炭化室-燃燒室隔墻20、上升管13、炭化室頂部空間8和上升管空間14構成。所述脫硫廢液通道I設置在炭化室頂部的裝煤孔蓋17、裝煤孔之間的炭化室頂墻15、爐門墻9和上升管13上,設置在裝煤孔蓋17和裝煤孔之間的炭化室頂墻15上的脫硫廢液通道I與水平方向的夾角分別為83°和90°,設置在爐門墻9和上升管13上的脫硫廢液通道I與水平方向的夾角均為45°。所述脫硫廢液通道I與炭化室頂部空間8的平均截面積比是1: 2,與上升管空間14的平均截面積比是1: 7。設置在裝煤孔蓋17、炭化室頂墻15的脫硫廢液通道I與炭化室頂部空間8匯集的荒煤氣流向相垂直,脫硫廢液通道I出來的脫硫廢液先與高溫荒煤氣形成錯流,然后很快隨著荒煤氣形成順流,脫硫廢液邊混合傳熱邊熱解,實現(xiàn)水分的蒸發(fā)和副鹽的分解。設置在爐門墻9和上升管13的脫硫廢液通道I與荒煤氣流向相交叉,脫硫廢液通道I出來的脫硫廢液先與高溫荒煤氣形成撞擊,然后隨著荒煤氣形成順流,其過程較上述流動狀態(tài)混合傳熱或熱解效果好,此外與水平方向設置成了不同的夾角或設置在不同的高度,便于實現(xiàn)脫硫廢液在上升管13的多次傳熱或多次熱解。
[0030]實施例2
在實施例1的基礎上,如附圖4所述,實施本發(fā)明所提供的一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器。所述脫硫廢液通道I設置在爐門7和上升管13上,設置在爐門7上的脫硫廢液通道I與水平方向的夾角為0°,設置在上升管13中部和頂部的脫硫廢液通道I與水平方向的夾角分別為0°和90°。所述脫硫廢液通道I與炭化室頂部空間8的平均截面積比是I: 100,與上升管空間14的平均截面積比是1: 320。脫硫廢液通道I出來的脫硫廢液與荒煤氣逆流接觸,然后隨著荒煤氣形成順流,發(fā)生強烈的混合、傳熱和劇烈的熱解,加速了脫硫廢液的傳熱和熱解。上升 管13設置的脫硫廢液通道I是鑄鐵通道、不銹鋼通道或其它耐高溫通道中的一種。其它與實施例1類同。
[0031]實施例3
在實施例1、2的基礎上,如附圖1、2所述,實施本發(fā)明所提供的一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器。所述脫硫廢液通道I是由錐通道2、直通道3和護口鐵件10構成,即由兩塊設置有錐通道2、直通道3的耐火磚(圖2所示)和一個護口鐵件10砌筑而成,其中錐通道2的錐角為8°。該耐火磚磚是其上部中間設置有錐通道2和直通道3,且其底部和頂部的兩端均設置有雙溝槽或雙凸舌4,保證了通道之間或與周邊鑲嵌整體牢固,咬合嚴密。所述的護口鐵件10是由鐵件主體18和固定法蘭16構成,材質(zhì)為耐高溫鑄鐵或耐高溫不銹鋼鋼,結構簡單,連接方便。上述的錐通道和護口鐵件與其它設備連接處利用錐度實現(xiàn)了高效密封。此外,所述脫硫廢液通道I既可以直接由耐火磚砌成,也可以打孔形成。其它與實施例1、2類同。
[0032]下面通過利用荒煤氣余熱處理焦化脫硫廢液工藝對本發(fā)明作進一步說明。
[0033]炭化室5中裝有的煤餅6在隔絕空氣的條件下,并在950~1050°C下進行高溫干餾,干餾生成溫度為850~950°C的荒煤氣(包括里行氣和外行氣)匯集于炭化室頂部空間8和上升管空間。焦化脫硫廢液首先進行過濾,即將0.5mm以上的顆粒濾除,然后送入焦化脫硫廢液儲槽,經(jīng)加壓后送入壓力為0.SMPa的焦化脫硫廢液總輸送管道,再經(jīng)分管道送入噴射器,在壓力為0.52MPa,流量為86L/h,溫度為71 °C,噴灑角度為52°下,噴入上述的炭化室頂部空間8和上升管空間等高溫荒煤氣區(qū),與高溫荒煤氣形成錯流或逆流,然后很快隨著荒煤氣形成順流,脫硫廢液邊混合傳熱邊汽化并發(fā)生熱解轉(zhuǎn)化反應,實現(xiàn)水分的蒸發(fā)和副鹽的分解(生成了 H2S等易處理的小分子氣體),處理后的脫硫廢液中NH4SCN、(NH4) 2S203和(NH4)2SO4的含量分別為0.01g/L, 2.59g/L和2.61g/L,同時高溫荒煤氣被冷卻至354°C。當噴射器噴入高溫荒煤氣區(qū)的溫度低于600°C時,通過三通電磁閥停止向噴射器中通入焦化脫硫廢液,同時向噴射器中通入蒸汽、煤氣或水等導熱系數(shù)較低的非氧化性流體介質(zhì),該介質(zhì)應保持0.8MPa的壓力;當噴射器噴入高溫荒煤氣區(qū)的溫度高于600°C時,恢復脫硫廢液的通入,同時停止向噴射器中通入上述流體介質(zhì),以上過程由噴射器的自控系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制及切換。最后生成的小分子氣體和荒煤氣經(jīng)上升管13、橋管12和集氣管11進入煤氣凈化系統(tǒng)。
[0034]本發(fā)明熱解器的多通道多方向設置,使得脫硫廢液形成了不同的流動特點,既有順流和逆流,又有撞擊流,即逆流轉(zhuǎn)順流,加速了脫硫廢液的傳熱和熱解;該熱解器的高溫荒煤氣區(qū)為脫硫廢液催化或非催化熱解提供了一個熱解反應場或熱能回收場,既利用了荒煤氣的廢熱,又熱解處理了脫硫廢液的副鹽,實現(xiàn)在焦化過程中自身能源的合理利用,以廢治廢,避免環(huán)境污染的目的;該脫硫廢液通道設置的錐通道和護口鐵件與其它設備連接處利用錐度實現(xiàn)了高效密封;該熱解器處理脫硫廢液與現(xiàn)有處理技術相比節(jié)能95%以上,同時脫硫廢液副鹽NH4SCN、(NH4) 2S203和(NH4) 2S04等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率高達99%。本技術方案有效地解決了采用現(xiàn)有方法處理脫硫廢液時存在的能耗高、投資大、操作復雜、產(chǎn)生二次污染和產(chǎn)品質(zhì)量差等問題。
[0035]以上具體實施例只是為 了描述、解釋本發(fā)明,并不構成對本發(fā)明保護范圍的限制,對于本領域內(nèi)的技術人員而言,任何不需要付出創(chuàng)造性勞動的對上述實施方案的修改、部分技術特征的等同替換或可聯(lián)想到的本發(fā)明的其他【具體實施方式】,都將落入本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種炭化室頂部脫硫廢液熱解器,其特征在于:所述脫硫廢液熱解器是由包圍炭化室頂部空間(8)的墻體或上升管空間(14)的筒體及其連通有至少一脫硫廢液通道(I)構成; 所述脫硫廢液通道(I)是由錐通道(2 )、直通道(3 )和護口鐵件(10 )構成,與炭化室頂部空間(8)的平均截面積比是1: 2~120,與上升管空間(14)的平均截面積比是1: 7~400,與水平方向的夾角是O~90°。
2.如權利要求1所述的炭化室頂部脫硫廢液熱解器,其特征在于:所述脫硫廢液通道(I)設置于爐門墻(9)、炭化室頂墻(15)、裝煤孔蓋(17)、爐門(7)或上升管(13)。
3.如權利要求1所述的炭化室頂部脫硫廢液熱解器,其特征在于:所述錐通道(2)的錐角為4~30°。
4.如權利要求1所述的炭化室頂部脫硫廢液熱解器,用于炭化室的脫硫廢液熱解器,其特征在于:所述護口鐵件(10 )是由護口鐵件主體(18 )及其固定法蘭(16 )構成。
5.如權利要求1所述的炭化室頂部脫硫廢液熱解器,其特征在于:所述脫硫廢液通道(I)是耐火磚通道、耐高溫水泥通道、鑄鐵通`道和不銹鋼通道中的一種。
【文檔編號】C10B29/00GK103571505SQ201310561718
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】李國強, 陳磊, 景瑞軍, 石玉良, 李宏巖, 張永發(fā), 孫亞玲 申請人:太原理工大學