本發(fā)明涉及干熄焦，尤其涉及一種具有氣體混合燃燒功能的干熄焦一次除塵系統(tǒng)及工作方法。

背景技術(shù)：

1、目前，干熄焦工藝因其能夠回收利用紅焦的顯熱，提高焦炭質(zhì)量，降低熄焦操作對環(huán)境的污染而得到了廣泛應用。干熄焦系統(tǒng)主要包括以下裝置：干熄爐、一次除塵器、干熄焦鍋爐、二次除塵器、風機以及鍋爐給水預熱器。其中干熄爐主要由預存室、環(huán)形風道、冷卻室和供氣裝置組成。干熄焦工藝過程的原理是：利用惰性循環(huán)氣體與高溫焦炭換熱，將回收的熱量傳遞給余熱鍋爐，通過間接換熱的方式，水被加熱并生成飽和蒸汽，并利用蒸汽驅(qū)動汽輪機進行發(fā)電，從而實現(xiàn)紅焦余熱的回收利用。

2、惰性循環(huán)氣體中含有一定量的可燃氣體組分，如氫氣、一氧化碳等。為了確保干熄焦系統(tǒng)安全運行，避免發(fā)生爆炸等事故，需要在干熄焦循環(huán)氣體的高溫段導入部分空氣，通過空氣中氧氣與可燃氣體組分的快速化學反應，降低循環(huán)氣體中可燃氣體組分的濃度。另一方面，為了降低循環(huán)氣體中粉塵對干熄焦鍋爐的磨損，常采用旋風分離裝置作為一次除塵器。但是旋風分離裝置的運行阻力偏高，且運行阻力與循環(huán)氣體的處理量成正比。為了降低其運行阻力，降低風機能耗，需要盡量減少旋風分離裝置的氣體處理量。因此空氣導入裝置通常設(shè)置在旋風分離裝置的出口側(cè)，即將空氣導入口布置在旋風分離裝置上部排氣管與干熄焦鍋爐循環(huán)氣體入口的連接管道上(如公開號為cn107699255a的中國專利申請“一種干熄焦低負荷生產(chǎn)時旋風除塵器除塵高效率控制方法及裝置”)。但是這種空氣導入方式存在如下弊端：因干熄焦工藝系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備布置比較緊湊，旋風分離裝置出口與干熄焦鍋爐入口之間的循環(huán)氣體管道長度較短。當空氣導入后，還沒來得及與循環(huán)氣體充分混合并完成化學反應就進入了干熄焦鍋爐，導致經(jīng)過干熄焦鍋爐后的循環(huán)氣體中可燃氣體組分濃度仍然較高，并且存在較高濃度的氧氣組分，從而大幅增加了干熄焦系統(tǒng)的運行風險。

3、另外，還有將空氣導入口直接設(shè)置在旋風分離裝置上的方案，如授權(quán)公告號為cn216473066u的中國實用新型專利“干熄焦裝置”。這種空氣導入方式存在如下弊端：旋風分離裝置的工作原理是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力，將粉塵顆粒從氣流中分離出來，之后粉塵顆粒緊貼旋風分離裝置內(nèi)表面隨氣流螺旋向下運動，最終由旋風分離裝置下部的粉塵顆粒排出口排出?？諝鈴男L分離裝置導入后，與循環(huán)氣體相遇并快速混合，循環(huán)氣體中的可燃組分(如co和h2)與空氣中的o2發(fā)生快速燃燒化學反應，此時旋風分離裝置內(nèi)壁處的氣體溫度升高，該區(qū)域的氣體體積迅速膨脹，將已經(jīng)分離出來的粉塵顆粒推出分離區(qū)，隨后進入旋風分離器的中心旋流排氣區(qū)，從而破壞了旋風分離裝置的分離功能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及一種具有氣體混合燃燒功能的干熄焦一次除塵系統(tǒng)及工作方法，提供了三種空氣導入方式，三種空氣導入方式均能夠在不影響旋風除塵器除塵效率的同時，使循環(huán)氣體中可燃組分與空氣快速地充分混合燃燒，從而確保了干熄焦系統(tǒng)運行的安全性。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、具有氣體混合燃燒功能的干熄焦一次除塵系統(tǒng)，包括旋風分離器、焦粉冷卻裝置及空氣導入裝置；所述空氣導入裝置由空氣預熱器及空氣分配器組成；所述焦粉冷卻裝置包括焦粉緩沖倉及焦粉冷卻器；所述旋風分離器的上部一側(cè)設(shè)循環(huán)氣體入口與干熄爐環(huán)形氣道上的循環(huán)氣體出口相連；旋風分離器的頂部中心設(shè)排氣管通過循環(huán)氣體出口管道連接余熱鍋爐的循環(huán)氣體入口，排氣管向旋風分離器內(nèi)部延伸一段距離；旋風分離器底部的焦粉出口依次連接焦粉緩沖倉及焦粉冷卻器；所述空氣預熱器設(shè)于焦粉緩沖倉內(nèi)；所述排氣管由耐火隔熱材料制成，內(nèi)部豎直設(shè)置多條空氣導管，排氣管內(nèi)壁的下部設(shè)空氣導出口與空氣導管下部的空氣出口連通，空氣導管上部的空氣入口與所述空氣分配器的空氣出口一一對應地連通，空氣分配器的空氣入口與空氣預熱器的空氣出口連通；空氣預熱器的空氣入口連接外部的供氣風機。

4、所述空氣分配器設(shè)于旋風分離器底部焦粉出口的上方；所述旋風分離器的殼體由耐火隔熱材料制成，殼體內(nèi)沿周向設(shè)多條空氣換熱管道；空氣換熱管道下部的空氣入口與空氣分配器的空氣出口一一對應地連通；空氣換熱管道上部的空氣出口與排氣管中空氣導管上部的空氣入口連通。

5、所述空氣分配器設(shè)于旋風分離器上方的排氣管外圍，排氣管內(nèi)空氣導管上部的空氣入口與空氣分配器的空氣出口一一對應地連通。

6、所述排氣管上的空氣導出口沿周向均布，空氣導出口的軸線沿排氣管的切向設(shè)置。

7、所述空氣導入裝置中的空氣分配器由空氣噴射器替代，所述排氣管不設(shè)空氣導管及空氣導出口；空氣噴射器設(shè)于旋風分離器的中部、排氣管的正下方；空氣噴射器的空氣入口通過管道連接空氣預熱器；空氣噴射器的主體為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，中心為通氣孔；圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的上表面沿周向開設(shè)多個噴射口，噴射口的噴射方向沿圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的切向斜向上方。

8、所述旋風分離器上設(shè)有粉塵濃度檢測裝置、co濃度檢測裝置及h2濃度檢測裝置；空氣預熱器與供氣風機的連接管道上設(shè)流量調(diào)節(jié)閥；旋風分離器底部的焦粉出口處設(shè)截止閥；焦粉冷卻器底部的焦粉排出口處設(shè)焦粉排出裝置；粉塵濃度檢測裝置、co濃度檢測裝置、h2濃度檢測裝置的信號輸出端，以及流量調(diào)節(jié)閥、截止閥、焦粉排出裝置的控制端分別連接控制系統(tǒng)。

9、所述旋風分離器的循環(huán)氣體入口與干熄爐環(huán)形氣道上的循環(huán)氣體出口之間的連接管道上設(shè)高溫膨脹節(jié)一；循環(huán)氣體出口管道上設(shè)高溫膨脹節(jié)二。

10、具有氣體混合燃燒功能的干熄焦一次除塵系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟：

11、1)焦粉緩沖倉用于接收及儲存旋風分離器分離、收集的高溫焦粉，兩者之間通過截止閥分隔，干熄焦系統(tǒng)正常運行時，截止閥處于常開狀態(tài)，高溫焦粉經(jīng)焦粉緩沖倉后進入焦粉冷卻器；

12、2)在焦粉緩沖倉中，由供氣風機供入空氣預熱器內(nèi)的空氣與高溫焦粉間接換熱，換熱后的焦粉經(jīng)焦粉冷卻器進一步冷卻，通過焦粉排出裝置排出；

13、3)經(jīng)空氣預熱器預熱后的空氣通過空氣分配器進入旋風分離器殼體中的空氣換熱管道中，并沿空氣換熱管道向上流動，在此過程中對空氣進行二次預熱；

14、4)二次預熱后的空氣自排氣管內(nèi)的空氣導管到達空氣導出口，并自空氣導出口沿切向進入排氣管內(nèi)側(cè)，形成與旋風分離器中循環(huán)氣體流運動方向一致的高速旋轉(zhuǎn)氣流，加快了空氣中o2與循環(huán)氣體中包括co、h2在內(nèi)的可燃組分的快速混合燃燒；可燃組分充分燃燒后的循環(huán)氣體進入后續(xù)的余熱鍋爐；

15、5)實時監(jiān)測旋風分離器內(nèi)的粉塵濃度、co濃度及h2濃度，通過控制系統(tǒng)控制流量調(diào)節(jié)閥的開度，控制自排氣管供入的空氣流量。

16、具有氣體混合燃燒功能的干熄焦一次除塵系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟：

17、1)焦粉緩沖倉用于接收及儲存旋風分離器分離、收集的高溫焦粉，兩者之間通過截止閥分隔，干熄焦系統(tǒng)正常運行時，截止閥處于常開狀態(tài)，高溫焦粉經(jīng)焦粉緩沖倉后進入焦粉冷卻器；

18、2)在焦粉緩沖倉中，由供氣風機供入空氣預熱器內(nèi)的空氣與高溫焦粉間接換熱，換熱后的焦粉經(jīng)焦粉冷卻器進一步冷卻，通過焦粉排出裝置排出；

19、3)經(jīng)空氣預熱器預熱后的空氣通過空氣分配器進入排氣管內(nèi)的空氣導管中，并自排氣管下部的空氣導出口沿切向進入排氣管內(nèi)側(cè)，形成與旋風分離器中循環(huán)氣體流運動方向一致的高速旋轉(zhuǎn)氣流，加快了空氣中o2與循環(huán)氣體中包括co、h2在內(nèi)的可燃組分的快速混合燃燒；可燃組分充分燃燒后的循環(huán)氣體進入后續(xù)的余熱鍋爐；

20、4)實時監(jiān)測旋風分離器內(nèi)的粉塵濃度、co濃度及h2濃度，通過控制系統(tǒng)控制流量調(diào)節(jié)閥的開度，控制自排氣管供入的空氣流量。

21、具有氣體混合燃燒功能的干熄焦一次除塵系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟：

22、1)焦粉緩沖倉用于接收及儲存旋風分離器分離、收集的高溫焦粉，兩者之間通過截止閥分隔，干熄焦系統(tǒng)正常運行時，截止閥處于常開狀態(tài)，高溫焦粉經(jīng)焦粉緩沖倉后進入焦粉冷卻器；

23、2)在焦粉緩沖倉中，由供氣風機供入空氣預熱器內(nèi)的空氣與高溫焦粉間接換熱，換熱后的焦粉經(jīng)焦粉冷卻器進一步冷卻，通過焦粉排出裝置排出；

24、3)經(jīng)空氣預熱器預熱后的空氣通過空氣噴射器進入旋風分離器的中部，并自排氣管的下方沿切向斜向上方進入，形成與旋風分離器中循環(huán)氣體流運動方向一致的高速旋轉(zhuǎn)氣流，在進入排氣管之前及在排氣管中，空氣中o2與循環(huán)氣體中包括co、h2在內(nèi)的可燃組分快速混合燃燒；可燃組分充分燃燒后的循環(huán)氣體進入后續(xù)的余熱鍋爐；

25、4)實時監(jiān)測旋風分離器內(nèi)的粉塵濃度、co濃度及h2濃度，通過控制系統(tǒng)控制流量調(diào)節(jié)閥的開度，控制自空氣噴射器供入的空氣流量。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

27、1)本發(fā)明將空氣出口設(shè)于旋風分離器的排氣管下部或排氣管下方，經(jīng)預熱后的空氣與經(jīng)過初步除塵后高速旋轉(zhuǎn)的循環(huán)氣體在旋風分離器內(nèi)的排氣管中或空氣噴射器處相遇，并快速混合，循環(huán)氣體中的可燃組分(如co和h2)與空氣中的o2發(fā)生快速燃燒化學反應，生成非可燃組分co2和h2o，從而將循環(huán)氣體中可燃組分的濃度控制在干熄焦系統(tǒng)安全運行的范圍內(nèi)；

28、2)本發(fā)明具有三種空氣輸送方式，第一種是將空氣分配器設(shè)于旋風分離器底部的焦粉出口處，經(jīng)空氣預熱器預熱后的空氣進入旋風分離器殼體內(nèi)的空氣換熱管道中，在向上輸送的過程中相當于進行二次預熱；然后預熱后的空氣再由排氣管中的空氣導管輸送至空氣導出口，自排氣管下部導出；第二種是將空氣分配器設(shè)于排氣管的上部，經(jīng)空氣預熱器預熱后的空氣通過空氣分配器直接進入排氣管內(nèi)的空氣導管中，再經(jīng)空氣導出口自排氣管下部導出；第三種是將空氣噴射器設(shè)于排氣管的下方，經(jīng)空氣預熱器預熱后的空氣直接自空氣噴射器上的多個噴射口進入排氣管下方的旋風分離器中；具體實施時可根據(jù)需要選擇其中一種，其中采用第三種方式時空氣與循環(huán)氣體能夠更早混合。

29、3)與在旋風除塵器內(nèi)壁上設(shè)空氣入口的方式相比，本發(fā)明在不影響旋風除塵器除塵效率的同時，使循環(huán)氣體中可燃組分與空氣快速地充分混合燃燒，從而確保了干熄焦系統(tǒng)運行的安全性。