1.本发明涉及干熄焦技术领域，尤其涉及一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节系统及方法。


背景技术：

2.干熄焦是一种利用惰性气体对炽热焦炭进行冷却、回收显热且具有节能环保优点的工艺。干熄焦系统主要由干熄炉、环形气道、一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、循环风机等设备及循环风管道组成。在干熄炉中，低温循环气体与炽热红焦逆向流动完成换热过程，其平均温度由130℃升至800℃以上，同时部分气相组分跟红焦发生碳溶反应(如:co2+c
→
co、h2o+c
→
co+h2、o2+c
→
co等),导致排出干熄炉的循环气中可燃组分(co、h2等)浓度升高。
3.为了将循环气体中的可燃组分浓度控制在规定的安全范围内，目前干熄焦工艺普遍采用的方法是：在环形气道的端部导入空气，利用空气中的氧气跟可燃组分发生燃烧反应(co+o2→
co2、h2+o2→
h2o等)，降低可燃组分的浓度，从而实现对循环气体可燃组分(co、h2等)浓度的调节。
4.现有工艺中，干熄焦系统通过循环风机产生的负压，在干熄炉的环形气道端部上方吸入空气。经数据仿真计算研究发现，这种空气导入方式存在如下弊端：
5.1)一次除尘器利用惯性沉降原理，对经过干熄炉的高温循环气体进行除尘，因此气体流速对其除尘效率影响较大。当空气由环形气道的端部导入后，与循环气体中可燃组分混合后发生燃烧反应，放出热量，致气体温度升高、体积膨胀、流速增加，这将导致一次除尘器的工作效率下降。
6.2)粉焦颗粒在随高温气流运动过程中，与循环气体中的co2、h2o发生碳溶反应，两者接触时间越长，碳溶反应量越大，造成不必要的粉焦经济价值损失及不必要的碳排放量增加。
7.3)空气导入量的波动及燃烧过程将造成环形气道内气体压力的波动，导致干熄炉各个斜道处排气流量存在偏差，进而影响干熄炉内红焦的均匀冷却。


技术实现要素：

8.本发明提供了一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节系统及方法，通过改变干熄焦系统中空气导入的位置与方式，提高一次除尘器的工作效率，延长一次除尘器和余热锅炉的运维周期；减少了粉焦颗粒在环形气道及一次除尘器内碳溶反应发生量，并对一次除尘器收集的粉焦余热进行回收利用，不但提升了干熄焦系统的经济效益，同时提高了干熄焦系统运行的稳定性。
9.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
10.一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节系统，包括焦粉冷却装置及空气导入装置；所述焦粉冷却装置由焦粉缓冲仓及焦粉冷却器组成，所述空气导入装置由供气风机、空气
预热器及空气分配器组成；所述焦粉缓冲仓设于干熄焦气体循环系统中一次除尘器的下方，焦粉缓冲仓的顶部设高温焦粉入口与一次除尘器底部的高温焦粉出口相连；焦粉缓冲仓的底部连接焦粉冷却器；焦粉缓冲仓中设空气预热器，空气预热器的空气入口连接供气风机的出风口，空气预热器的空气出口通过空气供入管道连接空气分配器的空气入口；空气分配器设多个空气出口连接一次除尘器上设置的多个空气供入口。
11.所述空气预热器与空气分配器之间的空气供入管道上设流量调节阀。
12.所述一次除尘器为重力沉降式除尘器，一次除尘器上部在靠近循环气体入口端设气流挡墙；所述空气供入口设于一次除尘器的循环气体出口端，或一次除尘器中气流挡墙与余热锅炉入口之间的区域。
13.所述干熄焦气体循环系统至少包括由循环气体管道依次连接的一次除尘器、余热锅炉及循环风机，一次除尘器两端的循环气体管道上分别设高温膨胀节。
14.所述一次除尘器底部的高温焦粉出口处设电动闸板阀。
15.所述焦粉冷却器的底部设焦粉出口，焦粉出口处设焦粉排出装置。
16.所述一次除尘器上设有粉尘浓度检测装置、co浓度检测装置及h2浓度检测装置。
17.一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节系统，还包括控制系统；控制系统的信号输入端分别连接粉尘浓度检测装置、co浓度检测装置及h2浓度检测装置的信号输出端；控制系统的控制信号输出端分别连接供气风机、电动闸板阀、焦粉排出装置及流量调节阀的控制端。
18.所述空气供入管道外设保温隔热层。
19.一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节方法，包括如下步骤：
20.1)自干熄炉的斜道排出的循环气体在环形气道中汇集后，进入一次除尘器；一次除尘器应用惯性除尘原理对循环气体中夹带的粉焦颗粒进行初步脱除；
21.2)一次除尘器分离出的粉焦颗粒进入焦粉缓冲仓；在焦粉缓冲仓中，以供气风机为动力源进入空气预热器的空气与高温焦粉间接换热，换热后的焦粉进入焦粉冷却器进一步冷却后外送；预热后的空气通过流量调节阀调节流量后，由空气分配器均匀导入一次除尘器中；
22.3)预热空气与经初步除尘后的循环气体在一次除尘器中相遇、混合，循环气体中包括co、h2在内的可燃组分与空气中的o2发生快速燃烧化学反应，生成非可燃组分co2和h2o，从而将循环气体中可燃组分的浓度控制在干熄炉系统安全运行的水平；携带燃烧热量的循环气体出一次除尘器后进入后续的余热锅炉进行余热回收，最后重新返回干熄炉中。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.1)可显著提高一次除尘器的除尘效率，降低高温气流对一次除尘器中气流隔墙的冲击，延长一次除尘器的运维周期；
25.2)降低进入余热锅炉中循环气体的含尘率，减少粉焦颗粒对余热锅炉换热管的磨蚀，延长余热锅炉的运维周期；
26.3)减少了粉焦颗粒在高温循环气体中的停留时间，有效降低了环形气道及一次除尘器内碳溶反应的发生，节约焦炭的同时，降低了干熄焦系统运行能耗；
27.4)环形气道内压力梯度变化得到改善，各斜道出口气流量趋于稳定，有益于干熄炉的稳定运行及红焦的冷却质量；
28.5)通过空气预热器对一次除尘器收集的粉焦余热进行回收利用，进一步提高干熄焦余热的利用率；
29.6)通过控制系统可实现循环气体中可燃组分浓度的自动调节。
附图说明
30.图1是本发明所述一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节系统的结构示意图。
31.图中：1.干熄炉 2.环形气道 3.高温膨胀节一 4.一次除尘器 5.高温膨胀节二 6.余热锅炉 7.焦粉缓冲仓 8.焦粉冷却器 9.焦粉排出装置 10.空气供入管道 11.供气风机 12.空气预热器 13.空气分配器 14.流量调节阀 15.斜道 16.环形气道 17.气流挡墙
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
33.如图1所示，本发明所述一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节系统，包括焦粉冷却装置及空气导入装置；所述焦粉冷却装置由焦粉缓冲仓7及焦粉冷却器8组成，所述空气导入装置由供气风机11、空气预热器12及空气分配器13组成；所述焦粉缓冲仓7设于干熄焦气体循环系统中一次除尘器4的下方，焦粉缓冲仓7的顶部设高温焦粉入口与一次除尘器4底部的高温焦粉出口相连；焦粉缓冲仓7的底部连接焦粉冷却器8；焦粉缓冲仓7中设空气预热器12，空气预热器12的空气入口连接供气风机11的出风口，空气预热器12的空气出口通过空气供入管道11连接空气分配器13的空气入口；空气分配器13设多个空气出口连接一次除尘器4上设置的多个空气供入口。
34.所述空气预热器12与空气分配器13之间的空气供入管道10上设流量调节阀14。
35.所述一次除尘器4为重力沉降式除尘器，一次除尘器4上部在靠近循环气体入口端设气流挡墙17；所述空气供入口设于一次除尘器4的循环气体出口端，或一次除尘器4中气流挡墙17与余热锅炉6入口之间的区域。
36.所述干熄焦气体循环系统至少包括由循环气体管道依次连接的一次除尘器4、余热锅炉6及循环风机，一次除尘器4两端的循环气体管道上分别设高温膨胀节。
37.所述一次除尘器4底部的高温焦粉出口处设电动闸板阀。
38.所述焦粉冷却器8的底部设焦粉出口，焦粉出口处设焦粉排出装置9。
39.所述一次除尘器4上设有粉尘浓度检测装置、co浓度检测装置及h2浓度检测装置。
40.一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节系统，还包括控制系统；控制系统的信号输入端分别连接粉尘浓度检测装置、co浓度检测装置及h2浓度检测装置的信号输出端；控制系统的控制信号输出端分别连接供气风机11、电动闸板阀、焦粉排出装置9及流量调节阀14的控制端。
41.所述空气供入管道10外设保温隔热层。
42.一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节方法，包括如下步骤：
43.1)自干熄炉1的斜道15排出的循环气体在环形气道16中汇集后，进入一次除尘器4；一次除尘器4应用惯性除尘原理对循环气体中夹带的粉焦颗粒进行初步脱除；
44.2)一次除尘器4分离出的粉焦颗粒进入焦粉缓冲仓7；在焦粉缓冲仓中，以供气风机11为动力源进入空气预热器12的空气与高温焦粉间接换热，换热后的焦粉进入焦粉冷却
器8进一步冷却后外送；预热后的空气通过流量调节阀14调节流量后，由空气分配器13均匀导入一次除尘器4中；
45.3)预热空气与经初步除尘后的循环气体在一次除尘器4中相遇、混合，循环气体中包括co、h2在内的可燃组分与空气中的o2发生快速燃烧化学反应，生成非可燃组分co2和h2o，从而将循环气体中可燃组分的浓度控制在干熄炉系统安全运行的水平；携带燃烧热量的循环气体出一次除尘器4后进入后续的余热锅炉6进行余热回收，最后重新返回干熄炉1中。
46.本发明所述一种干熄焦循环气可燃组分浓度调节系统中，焦粉缓冲仓7设于一次除尘器4的下方，用于接收及储存一次除尘器4分离、收集的高温焦粉，两者之间可通过电动闸板阀分隔，在干熄焦系统正常运行时，电动闸板阀处于常开状态。
47.焦粉冷却器8设于焦粉缓冲仓7的下方，用于将与空气换热后的焦粉进行进一步冷却，然后外送至焦粉储存仓，焦粉通过焦粉排出装置9排出焦粉冷却器8。
48.空气预热器12设置在焦粉缓冲仓7内，充分利用高温焦粉的余热对空气进行预热。空气导入装置采用供气风机11为动力源，采用流量调节阀14控制空气供入流量，最后通过空气分配器13将预热后的空气均匀导入干熄焦循环系统。空气供入口设置在一次除尘器4的循环气体出口端或一次除尘器4中气流挡墙17与余热锅炉6入口之间的区域。
49.一次除尘器4的两端分别通过高温膨胀节一3、高温膨胀节二5与循环气体管道相连，以补偿温度变化引起的伸缩量，保证干熄炉循环系统的顺利运行。
50.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。