一种制造高热强度焦炭的熄焦系统及方法与流程

本发明涉及熄焦技术领域，特别涉及一种制造高热强度焦炭的熄焦系统及方法。

背景技术：

在焦炭炼制过程中，从炼焦炉产生的高温焦炭一旦与空气接触，由于获得丰富的氧气将会剧烈燃烧，因此，要将高温焦炭在短时间内从1000℃以上的高温降低至200℃以下，上述过程被称之为熄焦过程。

当前的熄焦工艺主要包括干法熄焦和湿法熄焦两种，其中，干法熄焦是采用氮气在密闭条件下熄焦，对熄焦设备的要求较高；湿法熄焦是将熄焦水直接喷洒在焦炭上，通过接触热传递以及蒸发吸热以达到使焦炭降温的目的，是一种较为简单的熄焦方法。

然而，现有技术中，无论采用干法熄焦还是湿法熄焦，其熄焦温度都较高，例如干法熄焦温度一般在130-150℃之间，湿法熄焦温度一般在65-75℃之间。这样的熄焦温度并不能保证较高的熄焦效率，并且，经过熄焦后的焦炭经实验验证，并没有达到一个较高的热强度水平。

技术实现要素：

本申请提供了一种制造高热强度焦炭的熄焦系统，以解决现有技术中，湿法熄焦的熄焦温度较高导致的焦炭质量较低的问题。

第一方面，本申请提供了一种制造高热强度焦炭的熄焦系统，包括：

熄焦塔，所述熄焦塔设有熄焦回水口和熄焦进水口；

熄焦池，与所述熄焦回水口连通；

与所述熄焦池连通的水温调节池，所述水温调节池与所述熄焦进水口连通，用于将温度为42℃-55℃之间的熄焦水注入熄焦进水口；

冷水塔，与所述水温调节池连通，用于向水温调节池注入冷水。

在一些实施例中，所述系统还包括：

过滤池，位于所述熄焦池与水温调节池之间。

在一些实施例中，所述水温调节池设置有温控装置以及与所述温控装置连接的放水阀。

在一些实施例中，所述水温调节池用于将温度为48℃的熄焦水注入熄焦进水口。

在一些实施例中，所述系统还包括：

换热器，设于所述熄焦池与水温调节池之间。

第二方面，本申请提供了一种对应与第一方面所述系统的熄焦方法，包括：

回收经过熄焦后的熄焦水；

将熄焦水的温度调节至预设温度范围内；所述预设温度为42℃-55℃之间；

将符合预设温度区间的熄焦水重新注入熄焦塔用于熄焦。

在一些实施例中，所述预设温度为48℃。

在一些实施例中，所述将熄焦水的温度调节至预设温度范围内的步骤包括：

采用换热器对熄焦水换热，得到预设温度的熄焦水。

在一些实施例中，所述将熄焦水的温度调节至预设温度范围内的步骤包括：

向熄焦水中加入冷水中和，得到预设温度的混合熄焦水。

本申请提供的系统包括：熄焦塔，所述熄焦塔设有熄焦回水口和熄焦进水口；熄焦池，与所述熄焦回水口连通；与所述熄焦池连通的水温调节池，所述水温调节池与所述熄焦进水口连通，用于将温度为42℃-55℃之间的熄焦水注入熄焦进水口；冷水塔，与所述水温调节池连通，用于向水温调节池注入冷水。通过对熄焦水的温度实施精确控制，使得比常规工艺更低的熄焦水注入到熄焦塔中，不仅提高了熄焦效率，还使得焦炭产物具有更高的热强度，整体提高了焦炭质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种制造高热强度焦炭的熄焦系统的结构示意图；

图2为80焦与不同温度熄焦水的第一组实验结果趋势图；

图3为80焦与不同温度熄焦水的第二组实验结果趋势图；

图4为80焦与不同温度熄焦水的第三组实验结果趋势图；

图5为80焦与不同温度熄焦水的第四组实验结果趋势图；

图6为85焦与不同温度熄焦水的第一组实验结果趋势图；

图7为焦炭热强度趋势图。

具体实施方式

参见图1，为本申请一种制造高热强度焦炭的熄焦系统的结构示意图；

由图1可知，本申请实施例提供的一种制造高热强度焦炭的熄焦系统包括：

熄焦塔1，所述熄焦塔1设有熄焦回水口11和熄焦进水口12；熄焦塔是熄焦过程中常见的设备，放置于熄焦塔内的高温焦炭，在熄焦进水口12注入熄焦水后，熄焦水对焦炭进行冷却，经冷却后的焦炭被运出熄焦塔，温度升高的熄焦水从熄焦回水口11排出，用以循环利用进行下一次的熄焦过程。

熄焦池2，与所述熄焦回水口11连通；熄焦池是用于回收经过熄焦过程后的熄焦水的，也是为下一次熄焦过程提供预备，进一步的，熄焦池可以具备过滤的功能，可将熄焦水中的杂质滤除，提高焦炭质量，也可以采取单独设置过滤池5，将过滤池5设置在熄焦池2的后端，同样起到过滤的作用。

与所述熄焦池2连通的水温调节池3，所述水温调节池3与所述熄焦进水口12连通，用于将温度为42℃-55℃之间的熄焦水注入熄焦进水口12；

在本实施例中，水温调节池3的作用是控制输入到熄焦塔中的熄焦水温度的作用，相比与现有技术来说，本申请的核心在于将输入熄焦塔中的熄焦水温度控制的更低，不仅能提高熄焦过程的效率，并且，通过实验验证，采用上述温度范围的熄焦水相比与常规温度熄焦具有更高的热强度。

为了验证本申请所提供的熄焦水温对焦炭热强度的影响，本申请人进行了如下实验：

分别采用80焦和85焦(1.75硫)的焦炭作为实验对象，分为小焦炉实验和生产焦实验两类。熄焦水温度作为单一变量，研究不同熄焦水温对焦炭质量的影响，实验共计15组，实验方案及结果如下：

80焦与不同温度熄焦水(小焦炉实验)

第一组实验

剔除异常数据(下划线部分)后，经分析可知，焦炭热强随着熄焦水温的升高，而出现降低的趋势：熄焦水温55℃时焦炭热强最小是45，熄焦水温40℃时焦炭热强最大是61.3，二者之间是负相关，具体趋势如图2所示。

第二组实验

经分析可知，采用鄂破制样，熄焦水温52℃时焦炭热强最高59.3，熄焦水温71℃时焦炭热强最低56.7；采用球磨制样，熄焦水温66℃时焦炭热强最高65.1，熄焦水温81℃时焦炭热强最低57.3，具体趋势如图3所示。

鄂破制样，随着熄焦水温的逐渐升高，焦炭热强在逐渐减小，熄焦水温与焦炭热强之间是负相关；球磨制样，剔除异常数据(标红部分)随着熄焦水温的逐渐升高，焦炭热强在逐渐减小，熄焦水温与焦炭热强之间也是负相关。

第三组实验

经分析可知，焦炭热强度随着熄焦水温的升高而降低，二者之间是负相关，具体趋势如图4所示。

第四组实验

经分析可知，焦炭热强度随着熄焦水温的升高而降低，二者之间是负相关，具体趋势如图5所示。

85焦与不同温度熄焦水(小焦炉实验 生产焦)

第一组实验(小焦炉)

经分析可知，不同的制样方式得到的焦炭机械强度和热强度结果不同，所表现出的规律也不同。采用鄂破制样，熄焦水温60℃时焦炭热强最高49.5，熄焦水温43℃时焦炭热强最低48.5；球磨制样，熄焦水温43℃时焦炭热强最高64.6，熄焦水温60℃时焦炭热强最低55.0，具体趋势如图6所示。

第二组试验(生产焦)

本组实验数据较多，剔除异常数据(下划线部分)，可以利用correl函数确定熄焦水温与焦炭热强之间的相关系数为-0.35，说明两者之间呈负相关关系，即熄焦水温越高，焦炭热强越低。

需要说明的是，correl函数可以确定两组数组之间的相关系数，使用相关系数可以确定两种属性之间的关系。相关系数与0越接近，说明两者越不相关；与1越接近，说明两者呈现正相关关系，反之亦然。

85焦与不同温度熄焦水(人为干预熄焦水温)

正常情况下熄焦水温在65℃-70℃之间，因此需要人为干预降低熄焦水温，以此对前期实验结论进行验证。

对上述实验数据进行归纳整理(生产焦和同组实验焦各项指标数据均取均值)，剔除异常数据后，简化为下表：

经分析可以发现如下规律：

一、m40整体变化规律是：随着熄焦水温的降低而降低，且降幅较大，等熄焦水温为38℃时，降幅约为15个点；

二、m25变化规律与m40趋同，但是降幅较小，最多约为3个点；

三、m10几乎没有变化；

四、cri的变化规律是，随着熄焦水温的降低先减小后增大；

五、焦炭热强度csr变化规律是，随着熄焦水温的降低先增大后减小，当熄焦水温为48℃时，最大72.0，比生产焦高5个点，具体趋势如图7所示。

由图7可知，熄焦水温在42℃-55℃之间时，焦炭热强度可以提高2-5个点，并且在熄焦水温48℃时到达最高值。原因在于，在常规熄焦水温(55℃以上)基础上，随着熄焦水温(42-55℃)的降低，内应力逐渐增加，使大部分裂纹焦破裂，变成块度相对较小，致密度较高、强度较好的焦炭，由于大部分裂纹焦破裂，起到整粒的作用，焦炭趋于均粒化和致密化，m40的占比就相对减少了，焦炭孔隙相对减少，与co2接触面积相对减少，反应速度相对减小，反应性减弱，反应后强度增加。如果熄焦水温继续降低(≤38℃)，由于量变引起质变，红焦内应力大幅增加，全部裂纹焦破裂的同时形成了大量裂纹，气孔率高，co2与焦炭的基础面积增大，反应速度增快，反应性增大，反应后强度降低，因此焦炭m40占比持续走低。

本申请的系统中还包括冷水塔4，与所述水温调节池3连通，用于向水温调节池3注入冷水，在本实施例中，由于熄焦过程中伴随着水分蒸发，将消耗一部分熄焦水，冷水塔不仅是提供水分补充的作用，通过冷热的混合，还具有降低熄焦池内熄焦水温度的作用，对于冷水塔输入水量的控制，可根据耗水量、水温比例等多项参数的收集综合控制，在此不予限制。

由上述技术方案可知，本申请提供的系统通过对熄焦水的温度实施精确控制，使得比常规工艺更低的熄焦水注入到熄焦塔中，不仅提高了熄焦效率，还使得焦炭产物具有更高的热强度，整体提高了焦炭质量。

进一步的，在一些可行性实施例中，上述系统中的所述水温调节池3可设置有温控装置以及与所述温控装置连接的放水阀，来实现对温度的控制，具体的，由温控装置实时获取水温调节池的温度，只有当获取到的温度符合预设温度区间时才启动放水阀来向熄焦塔中注入熄焦水；另外，温控装置还可被配置为，获取一端时间内的温度，这样得到的温度值更加稳定，防止温度不均进而影响焦炭质量。

进一步的，在一些可行性实施例中，所述系统还可通过设置换热器6实施对熄焦水温的调节作用，将换热器设于所述熄焦池2与水温调节池3之间，使进入水温调节池3的熄焦水温度更趋近于预调节的温度，可以增加调节效率。

对应于上述提供的系统，本申请还提供了一种采用上述系统进行熄焦的方法，包括：

s10：回收经过熄焦后的熄焦水；

s20：将熄焦水的温度调节至预设温度范围内；所述预设温度为42℃-55℃之间；

s30：将符合预设温度区间的熄焦水重新注入熄焦塔用于熄焦。

进一步的，所述预设温度为48℃。

进一步的，所述将熄焦水的温度调节至预设温度范围内的步骤包括：

s21：采用换热器对熄焦水换热，得到预设温度的熄焦水。

进一步的，所述将熄焦水的温度调节至预设温度范围内的步骤包括：

s22：向熄焦水中加入冷水中和，得到预设温度的混合熄焦水。

上述方法步骤在实现过程中的作用效果可参见上述系统中的说明，在此不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。