一種密閉式熄焦及回收熱能的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焦化工業(yè)中紅焦炭的降溫和能量回收的方法與裝置，特別是在密閉容器中向紅焦炭直接噴水汽化使焦炭降溫，產(chǎn)生蒸汽回收利用并防止污染物向大氣排放的方法與裝置，屬于能源和能源回收利用及環(huán)保領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]焦炭是鋼鐵工業(yè)的重要原料，從焦爐推出的高溫焦炭(紅焦炭)需要在短時間內(nèi)降溫，即熄焦。紅焦炭中蘊藏著大量的熱能，如果能夠回收利用則可同時做到節(jié)能減排。迄今主要以開放系統(tǒng)中的灑水降溫的濕法熄焦為主，該法設(shè)備簡單，熄焦速度快，但損失了紅焦炭所帶的大量熱能，還會造成環(huán)境污染。另外，用氮氣冷卻紅焦炭進行發(fā)電的干熄焦技術(shù)也比較多地應(yīng)用到了工業(yè)實踐中，在回收能源與減少污染物排放方面發(fā)揮了良好的作用。但氮氣冷卻干熄焦法的設(shè)備投資和運行成本均比較高，給企業(yè)的經(jīng)營帶來了比較重的成本負擔，制約著干熄焦技術(shù)的廣泛普及。因此，探索一種能夠快速使高溫焦炭降溫，能源還能得到回收利用，同時設(shè)備投資低又不向大氣排放污染物，尤其是運行成本低的熄焦方法與裝置就顯得非常重要。本發(fā)明通過在密閉容器中直接噴水汽化使紅焦炭降溫，回收蒸汽并防止污染物向大氣排放的技術(shù)路線中的焦罐密封結(jié)構(gòu)和密封面的清掃機構(gòu)實現(xiàn)更為有效快速的密封，提供一種低成本無污染回收熱能的方法與裝置，為解決本領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)濟難題提供技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種密閉式熄焦及回收熱能的方法與裝置，通過在密閉容器中直接噴水汽化使紅焦炭降溫并回收蒸汽，采用外緣密封環(huán)對焦罐和能夠升降的頂部密閉蓋進行密閉，并在密閉前對焦罐開口凸出外緣上表面進行清掃，實現(xiàn)在與大氣隔絕的狀態(tài)下進行熄焦，與傳統(tǒng)的濕熄焦方法相比，本方法具有能夠回收熱能，不產(chǎn)生污染的特點；與傳統(tǒng)的干熄焦方法相比，具有投資少，運行成本低，熄焦時間短的特點。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]—種密閉式熄焦及回收熱能的裝置，其特征是紅焦炭在與大氣隔絕的密閉容器中，噴水降溫的熄焦裝置至少由焦罐、能夠升降的頂部密閉蓋、焦罐與頂部密閉蓋的密封鎖緊機構(gòu)、噴水入口及蒸汽導(dǎo)出口組成；焦罐上部開口，既作焦炭的進入口也作焦炭排出口使用；焦罐開口部及頂部密閉蓋下部開口部均具有凸出外緣，頂部密閉蓋開口凸出外緣的下部設(shè)置有密封圓環(huán)，密閉時所述密封圓環(huán)與焦罐開口凸出外緣相接觸；焦罐開口凸出外緣與密封圓環(huán)的接觸面，及密封圓環(huán)下部與焦罐開口凸出外緣的接觸面均為相互平行的平面；密閉時焦罐開口凸出外緣與頂部密閉蓋開口凸出外緣嵌入焦罐密封鎖緊機構(gòu)內(nèi)。
[0006]所述焦罐密封鎖緊機構(gòu)為嵌入焦罐開口凸出外緣與頂部密閉蓋開口凸出外緣的密封鎖緊加壓槽，該槽由兩部分半圓組成；需要密閉時該兩部分半圓從兩側(cè)相向合攏，需要開啟焦罐時該兩部分半圓向兩側(cè)撤出；密閉時通過壓縮空氣或液壓或機械動力從兩個半圓外側(cè)相向施加壓力；密封鎖緊加壓槽內(nèi)側(cè)具有從外向內(nèi)縮小的斜面，焦罐開口凸出外緣下部及頂部密閉蓋開口凸出外緣上部的一方或雙方具有向外至端部逐步厚度減薄的斜面，密閉時該斜面與密封鎖緊加壓槽的內(nèi)斜面相接觸。
[0007]所述焦罐密封鎖緊機構(gòu)為嵌入焦罐開口凸出外緣與頂部密閉蓋開口凸出外緣的金屬槽，該槽的上部或下部有壓縮空氣或液壓或機械動力對焦罐開口凸出外緣與頂部密閉蓋開口凸出外緣之間加壓。
[0008]所述焦罐與頂部密閉蓋接觸之前，使用密封面清掃機構(gòu)對焦罐開口凸出外緣上表面進行清掃；所述清掃為柔軟面擦過或柔軟面擦過后壓縮氣體吹掃。
[0009]所述清掃裝置至少由掠過焦罐開口凸出外緣上表面的移動桿、移動桿支撐機構(gòu)及動力提供機構(gòu)組成；移動桿的下部設(shè)置有柔軟面，清掃時該柔軟面與焦罐開口凸出外緣上表面接觸；移動桿以平移方式或旋轉(zhuǎn)方式掠過焦罐開口凸出外緣上表面。
[0010]所述噴水汽化降溫過程所用水源為直接使用荒煤氣冷凝產(chǎn)生的剩余氨水、或剩余氨水與其他水源的混合水、或噴水汽化產(chǎn)生的蒸汽的冷凝水；所述噴水用水經(jīng)加熱升溫后使用或不經(jīng)加熱直接使用。
[0011 ] 所述噴水汽化降溫過程從頂部密閉蓋噴水口噴入蒸汽冷凝水，從焦罐底部噴水口噴入剩余氨水或剩余氨水與蒸汽冷凝水的混合水或蒸汽冷凝水。
[0012]具體說明如下:
[0013]裝入紅焦炭的焦罐移動至熄焦的所定位置(熄焦塔)后迅速降下頂部密閉蓋，緊閉焦罐與頂部密閉蓋的密封鎖緊機構(gòu)使焦罐內(nèi)的焦炭與大氣隔絕(如圖1所示)。緊接著在控制噴水速度的狀態(tài)下向紅焦炭噴水，噴入的水立即汽化產(chǎn)生蒸汽。由于焦罐處于密閉狀態(tài)，所以焦罐內(nèi)壓力升高使蒸汽通過蒸汽導(dǎo)出系統(tǒng)送入蒸汽儲罐作為熱源或動力源供用戶使用。噴水汽化大量地吸熱使紅焦炭快速降溫，達到200°C以下后完成熄焦。熄焦完成后，關(guān)閉蒸汽導(dǎo)出系統(tǒng)的閥門，放出焦罐中的氣體使其降壓至與大氣相同的壓力，實現(xiàn)罐內(nèi)泄壓。然后，解除焦罐與頂部密閉蓋的密封鎖緊機構(gòu)的鎖緊作用，提起頂部密閉蓋，移動焦罐至卸焦臺。通過翻罐機構(gòu)將焦罐翻轉(zhuǎn)成裝焦口向下，將降溫后的焦炭倒出，之后將焦罐恢復(fù)到裝焦口向上的位置，準備進行下一批次的裝焦熄焦循環(huán)操作。通過這樣的循環(huán)操作，在與大氣隔絕的密閉容器中直接噴水汽化，實現(xiàn)了快速熄焦的同時能夠產(chǎn)生具有一定壓力的蒸汽，可以作為熱源或動力源使用。在實際操作中綜合考慮蒸汽壓力帶來的利用價值和設(shè)備配置的難度，蒸汽壓力太低其利用價值不高，蒸汽壓力太高則密閉熄焦設(shè)備的配置難度太大，一般控制在0.2-0.6MPa。本發(fā)明人在以前的發(fā)明中將直接起密封作用的密封件采用了兩個半圓設(shè)置在頂部密閉蓋開口凸出外緣上表面及密閉外圓環(huán)上的方案，該方案雖然降低了紅焦炭對密封件受紅焦炭高溫烘烤的影響和避免了焦塊對密封的影響，但兩個半圓的密封件的無縫對接在實際工程中是難度很大的，很可能會影響密封效果。而本發(fā)明密封采用頂部密閉蓋凸出外緣的下部設(shè)置有密封圓環(huán)的整體圓環(huán)，密閉時所述密封圓環(huán)與焦罐開口凸出外緣相接觸的密封方式，密閉時焦罐開口凸出外緣與頂部密閉蓋開口凸出外緣嵌入焦罐密封鎖緊機構(gòu)內(nèi)進行密閉，就能夠很容易的解決嚴格密封的問題，實現(xiàn)在與大氣隔絕的狀態(tài)下進行熄焦。由于密封圓環(huán)所處環(huán)境為高溫，所以需要采用耐高溫的材料，如石墨、云母等，但不限于這些，只要能夠耐高溫又能有良好的密封效果即可。
[0014]焦罐密封鎖緊機構(gòu)由嵌入焦罐開口凸出外緣與頂部密閉蓋開口凸出外緣的焦罐密封鎖緊加壓槽實現(xiàn)，且該槽由兩部分半圓組成；需要密閉時該兩部分半圓從兩側(cè)相向合攏，需要開啟焦罐時該兩部分半圓向兩側(cè)撤出。這樣可以實現(xiàn)快速鎖緊和解鎖，便于現(xiàn)場操作和自動控制。焦罐密封鎖緊加壓槽內(nèi)側(cè)具有從外向內(nèi)縮小的斜面，焦罐開口凸出外緣下部及頂部密閉蓋開口凸出外緣上部的一方或雙方具有向外至端部逐步厚度減薄的斜面，密閉時該斜面與焦罐密封鎖緊加壓槽的內(nèi)斜面相接觸；密閉時通過壓縮空氣或液壓或機械動力從兩個半圓外側(cè)相向施加壓力，如圖2所示。這樣可以通過斜面向焦罐開口凸出外緣和頂部密閉蓋開口凸出外緣的作用力產(chǎn)生鎖緊合力，主要由焦罐密封鎖緊加壓槽的材料強度承受反作用力，降低了外部施壓的作用力，減輕了兩側(cè)相向施壓的壓縮空氣或油壓或機械壓力的強度，有利于緩解其頻繁的動作設(shè)備配置難度。焦罐密封鎖緊加壓槽由兩部分組成，需要密閉焦罐時該兩部分密封鎖緊加壓槽從兩側(cè)相向合攏，需要解除密封時該兩部分密封鎖緊加壓槽分別向兩側(cè)移出。這一結(jié)構(gòu)不僅能夠做到快速開閉又結(jié)構(gòu)簡單便于實現(xiàn)自動控制。在實際的設(shè)備布置中為便于操作，焦罐密封鎖緊加壓槽的兩部分分別布置于移動車行進方向的兩側(cè)，即開閉從兩側(cè)撤出和合攏。焦罐密封鎖緊加壓槽內(nèi)側(cè)從外向內(nèi)縮小的斜面斜度與焦罐開口凸出外緣下部及頂部密閉蓋開口凸出外緣上部的一方或雙方具有向外至端部逐步厚度減薄的斜面的斜度相同，使之能夠在整個接觸面均勻地施加和承受壓力作用。斜面一般在2-30°之間，優(yōu)選在5-15°之間，如圖2中0所示。斜度角太大，達到密封所需壓力要求的施壓設(shè)備壓力比較高，斜度角太小會要求鎖緊加壓槽的行進幅度大，在實際工程中需要根據(jù)實際情況優(yōu)選具體角度。
[0015]焦罐密封鎖緊機構(gòu)也可采用嵌入焦罐開