[发明专利]具有整块冠部的水平热回收炼焦炉

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求于2013年3月14日提交的美国非临时专利申请号 13/829,588的优先权的权益，其公开内容在此通过引用被全文并入。

技术领域

本技术大体上涉及具有整块冠部的水平热回收炼焦炉。

背景技术

焦炭是被用于熔化并减少钢铁生产中的铁矿石的固体碳燃料及碳源。 在一个被称作“汤普森焦化过程(ThompsonCokingProcess)”的过程 中，焦炭是通过将煤粉分批给料到在严格控制的大气压条件下被密封且加 热到极高温度达24到48小时的炉而产生。炼焦炉多年来一直被用于将煤 转换为冶金焦炭。在焦化过程中，在受控温度条件下加热细粉碎煤以使煤 脱掉挥发成分且形成具有预定孔隙率和强度的熔融的大量焦炭。因为焦炭 的生产是一个批量生产的过程，所以同时操作多个炼焦炉。

煤颗粒在加热过程中经受的熔化和融合过程是焦化中的重要组成部 分。煤颗粒变为熔融体的熔化的程度和同化的程度决定了生产的焦炭的特 性。为了从特定的煤或煤混合物中生产最强的焦炭，煤中的反应物质与惰 性物质有一个最佳比例。焦炭的孔隙率和强度对于矿石精炼过程是重要的， 并且其由煤源和/或焦化的方法决定。

煤颗粒或煤颗粒混合物被装填到热炉中，并且煤在炉中被加热以便 从得到的焦炭中移除挥发物(“VM”)。焦化过程高度取决于炉的设计、 煤的类型和所使用的转化温度。典型地，炉在焦化过程中被调节，以使每 批煤料在近似相同的时间内被焦化出来。一旦煤被“焦化出来”或完全焦 化，则从炉中移除焦炭并用水淬火使其骤冷，以使其冷却到其着火点温度 之下。可替代地，焦炭使用惰性气体干淬。淬火操作也必须被仔细地控制， 以使焦炭不吸收太多水分。一旦其被淬火，焦炭被筛选并被装载到轨道车 或卡车中进行运输。

因为煤被给料到热炉中，所以许多煤给料过程是自动的。在槽型炉 或垂直炉中，典型地通过炉顶部中的槽或开口装填煤。这种炉倾向于为高 和窄的。水平的无回收或热回收型炼焦炉也被用于生产焦炭。在无回收或 热回收型炼焦炉中，输送带被用于将煤颗粒水平地输送到炉中，以提供长 形的煤床。

由于适合于形成冶金煤(“焦化煤”)的煤源已减少，所以已尝试 将脆煤或较低质量煤(“非焦化煤”)与焦化煤混合，以便为炉提供适合 的煤料。一种结合非焦化和焦化煤的方法是使用压实或捣固煤。将煤在处 于炉中之前或之后压实。在一实施方式中，非焦化和焦化煤的混合物被压 实到大于每立方英尺50磅，以便在炼焦过程中使用非焦化煤。随着煤混 合物中非焦化煤的百分比增加，需要更高的煤压实水平(例如，高达约 65至75磅每立方英尺)。在商业上，煤通常被压实到约1.15至1.2的 比重(SG)或约70-75磅每立方英尺。

基于在水平热回收(HHR)炉内部相对的操作大气压强条件，HHR炉 相比于化学副产品炉具有独特的环境优势。HHR炉在负压力下操作，然而 化学副产品炉在略微的正大气压强下操作。该两种炉一般都由耐火砖和其 它材料构成，日复一日的操作期间小裂纹可能在这些结构中形成，因而在 其中创建一个大体上密闭的环境是一个挑战。化学副产品炉被保持在正压 力下，从而避免氧化可回收产品和使炉过热。相反地，HHR炉被保持在负 压力下，使空气从炉外进入以氧化煤的挥发物并释放炉内的燃烧热。最小 化挥发性气体损失到环境中非常重要，使得正大气条件和化学副产品炉的 小开口和裂纹的结合允许原材料炼焦炉气体(“COG”)和有毒污染物泄 漏至大气中。相反地，负大气条件和在HHR炉或炼焦成套设备中的其它位 置的小开口和裂纹简单地允许多余的空气进入炉或炼焦成套设备中的其它 位置，这使得负大气条件阻止COG的损失进大气中。