发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种煤炭干馏与废钢预热复合设备及方法，实现煤炭干馏与废钢预热相结合。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种煤炭干馏与废钢预热复合设备，包括煤炭干馏炉1和废钢预热竖炉2，所述的废钢预热段底部设有保温废钢槽14，炉顶设有等静压加料系统25，炉内设机械手9托扶废钢。

所述的煤炭干馏炉1由燃烧室1-1、氧燃枪1-2、干馏室1-3、喷煤枪1-4和除尘室1-5组成。

所述的煤炭干馏炉1与废钢预热竖炉2用烟道连接，所述的废钢预热竖炉2侧壁设有支气管8与环形烟道7，所述的煤炭干馏炉1与支气管8通过环形烟道7与废钢预热竖炉2连接。

所述的支气管8设置的位置距离废钢预热竖炉2底要留有足够高度，避免废钢预热竖炉2底部出料系统承受高温。具体距离取决于高温烟气进入炉内处的温度和出料系统的材料选择，以不影响设备寿命为准。

所述的废钢预热竖炉2整个系统是负压运行，煤气不易泄露，但是要避免出料加料时空气进入，因此在炉底设等静压出料系统10，在炉顶设等静压加料系统25。

所述的等静压加料系统25由由下向上一次设置的下封闭翻板阀15、下加料储料仓16、上封闭翻板阀17、上加料仓18和上封闭板19组成。由于上部负压较大，因此设上下双层加料仓，上下加料仓间设上封闭翻板阀17，强化封闭效果。

所述的废钢预热段底部设有等静压出料系统10，所述的等静压出料系统10由炉底的翻板卸料阀11、储料仓12和侧封闭板13组成，所述的保温废钢槽14设于储料仓12内。

所述的机械手9设置个数结合整体需要进行设置，优选为2个，包括第一层机械手和第二层机械手，第一层机械手的材料选择要求耐热700℃以上；第二层机械手的材料选择要求耐热400℃以上，2个机械手设置使废钢预热竖炉2内形成三层废钢预热段。

所述的废钢预热竖炉2侧壁连接有锌回收系统3，锌回收系统入口连接于第一层机械手下部侧壁，锌回收系统排气口连接于第二层机械手下部侧壁，具体的，所述的锌回收系统3由引出烟气环形烟道20、锌回收装置21、烟气返回环形烟道22、出锌阀23和冷却系统24组成。引出烟气环形烟道20和烟气返回环形烟道22与竖炉内设在竖炉周围的支气管连接，引出烟气环形烟道20与竖炉内连接的支气管设在第一层废钢顶与第一层机械手之间，烟气返回环形烟道22与竖炉内连接的支气管设在第二层废钢顶与第二层机械手之间，引出烟气环形烟道20与锌回收装置21的进气口相连，烟气返回环形烟道22与锌回收装置21的出气口相连。

所述的废钢预热竖炉2炉顶设有排烟口，具体设置在第三层废钢上与炉顶之间，排烟口后设除尘器4，引风机5和，煤气柜6，完成预热后的烟气经除尘后进煤气柜6回收。

一种煤炭干馏与废钢预热复合方法，采用上述设备，包括以下步骤：

(1)煤炭干馏炉1内煤粉经干馏，生成高温干馏煤粉与高温煤气，高温煤气经环形烟道7，进入废钢预热竖炉2；

(2)由废钢预热竖炉2炉顶，向炉内分批加入废钢，第一层废钢落在炉底，之后的废钢层由机械手9托扶，高温煤气通过环形烟道7及连接支气管8送入废钢预热竖炉2内，在炉底上部的四周进入炉内，由下向上，与各层废钢进行换热，获得预热后废钢，排出至保温废钢槽14。

所述的步骤(1)中，煤炭干馏炉1燃料可以用自产煤气，也可以采用其它燃气。燃烧段在喷煤段前。如果燃气热值不够，可以采用高炉冶炼使用的热风炉方式梯度升温，如果煤气热值满足要求，可以采用直燃式。

所述的步骤(1)中，高温煤气具有还原性，在将废钢升温同时，还可将废钢中的部分氧化铁皮还原为金属铁。

所述的步骤(1)中，高温煤气为净化后高温煤气，该步骤发生的具体过程为：煤炭干馏炉1的燃烧室产生的高温烟气进入干馏室后首先将喷煤枪喷入的煤粉干馏，干馏出的挥发分气体又会与烟气中的过剩氧气和燃烧产生的二氧化碳反应，煤粉和干馏煤粉也会与氧气和二氧化碳反应，煤粉中的水分也会参与炉内的复杂反应，经过复杂反应产生的煤气及干馏煤粉尘在除尘室被初步净化，净化后高温煤气引到竖炉预热废钢。通过控制进入炉内氧气量控制干馏炉内出烟气温度，保证干馏炉排出烟气温度在1000℃以上，保证干馏出的挥发分充分裂解，保证废钢加热温度。

所述的干馏室1-3底部设干馏煤收集槽1-6，通过控制喷煤枪1-4中的煤粉喷吹流量速度和煤粉粒度，控制煤粉干馏状态，颗粒大的煤粉在漂浮态时会干馏没有结束，落入炉底干馏煤收集槽时，会继续干馏，干馏过程需要大量热，会降低干馏煤的降温难度，在干馏煤收集槽发生的干馏属于低温干馏，干馏出的挥发分进入上部高温区后仍然会被裂解，排出干馏室的烟气不会有苯萘芬类高气化点物质，不会影响后部烟气干法除尘；干馏煤收集槽收集的高温干馏煤粉通过分段水冷间接降温，可以回收部分蒸汽和热水。如果助燃气体采用富氧空气，可以预热空气给干馏煤粉降温。

所述的步骤(2)中，废钢预热竖炉2通过设机械手9进行废钢托扶，以实现废钢分层加热，分层出料，每层废钢废钢量与转炉每次加入量相等，这样便于操作。

所述的步骤(2)中，第二层废钢由第一层机械手托扶，高温烟气经过预热第一层废钢后，获得的一次预热后烟气温度不会超过700℃，因此第一层机械手的材料选择要耐热700℃以上即可，这是耐热钢可以承受的。经过第二层废钢预热后，获得的二次预热后烟气温度不会超过400℃，因此第二层机械手的材料选择能耐热400℃以上即可；经过三层废钢预热后，获得的三次预热后烟气温度一般在130-180℃温度，可以做烟气处理和除尘；每一层的烟气温度也决定于每一层废钢量，这取决于转炉容量、铁水温度、冶炼钢种，这是在设计时要考虑的，以此作为确定竖炉直径的依据。如果排烟温度过高，再增加竖炉高度，增加机械手和预热料层。

所述的废钢预热竖炉2底部材料要求耐热700℃以上，由于热烟气沿竖炉向上走，竖炉底部出钢系统受热温度约等于第二层废钢底部的温度，此处废钢温度一般不会超过700℃，因此，竖炉底部材料耐热只要耐热700℃即可。这样设计的好处在于第一层机械手不承受高温，机械手材料更容易选择，降低了设备维护费用，设备运行更加稳定。炉底也不承受高温，炉底设备材料选择也更经济。

所述的步骤(2)中，废钢经过等静压加料系统11，分批加入废钢预热竖炉2，具体过程为：废钢先加到上加料仓18，然后关闭上封闭板19，打开上翻板阀17，废钢落入下加料仓16，关闭翻板阀17，在向竖炉内加料时，打开下翻板阀15，废钢落下后关闭翻板阀15。上部封闭一直在双封闭状态。为了安全可以向加料仓内充保护气体；

所述的步骤(2)中，预热后废钢经过等静压出料系统10，层层排出，具体过程为：为了确保安全，在出料时向储料仓12内喷吹保护性气体保护，出料时先打开翻板阀门11，将第一层废钢卸到储料仓内的保温废钢槽14内，关闭翻板阀，向储料仓内加大喷吹保护性气体，打开侧封闭门13，将保温废钢槽14取出，关闭侧封闭门，降低保护气体喷吹量，保证储料仓内微正压；

所述的步骤(2)中，废钢由废钢预热竖炉2内出料加料放料过程如下：打开翻板卸料阀11，将废钢预热竖炉2内的第一层废钢卸到储料仓12内的保温废钢槽14，关闭翻板下料阀门11，打开侧封闭门13，将废钢取出，关闭侧封闭门13，关闭翻板下料阀门11后撤出第一层机械手，将第二层废钢卸到炉底，恢复第一层机械手到托扶状态，撤出第二层机械手，将第三层废钢卸到第一层机械手上，恢复第二层机械手到托扶状态，打开下封闭翻板阀15，将下加料仓内的废钢加入竖炉内的第二层机械手上。

本发明的功过原理如下：

煤炭在1100℃以上的高温环境下干馏，干馏出的煤炭挥发分在高温环境下可以实现裂解，煤气中不会有苯奈芬类物质存在，产生的煤气便于回收利用。但是干馏后的煤气温度高，目前热量只是用于生产蒸汽发电，能源利用率较低。如果采用低温干馏，就会带来一系列的环保问题，很难通过环保审批。如果把煤炭干馏与废钢预热结合在一起，在高温段进行煤炭干馏，干馏煤炭后的中温煤气正好用于预热废钢，干馏煤炭后的中温煤气预热废钢不但不氧化废钢，还会把废钢的氧化铁皮还原成金属铁。预热废钢过程也正好使中温煤气降温，这样也避免了传统工艺中煤气冷却水的消耗，避免了废水和焦油类污染物的产生。这种还原气氛预热废钢，还可以实现金属态回收废钢中的锌。干馏煤炭产生的煤气不但可以满足自身工艺使用，还会有剩余煤气供应其它工序使用。

竖炉是所有工业炉窑里传热最好的热工设备。因此本专利技术采用竖炉作为废钢预热设备，热源来自于煤炭干馏炉。

如果经常预热高锌的轻薄料废钢，会造成竖炉内锌蒸汽富集，为此本案选择在600℃-750℃温度区域将烟气部分引出，用特制的锌回收装置对烟气进行锌回收处理，然后再将做完锌回收后的烟气送回竖炉内继续预热废钢，这样也能将烟气中未被回收的锌蒸汽送回炉内并被上部低温废钢捕捉，在废钢下行过程中再次生成锌蒸汽，进入下一次回收。

由于竖炉内是还原性气氛，氮氧化物会被烟气中的还原性气体还原，因此烟气中的氮氧化物会很低。烟气中会有部分干馏煤粉逃逸到后部，这些干馏煤粉都是很好的活性炭，可以脱除烟气中的硫、二噁英、苯并芘、重金属等有害物质。如果烟气不能达标，可以在竖炉后部设置二次喷吹干馏煤粉吸附装置，干馏煤粉可一并脱除烟气中的硫、二噁英、苯并芘、重金属等有害物质。喷入的干馏煤粉与炉内粉尘在后部除尘器一并被捕捉。除尘器回收的粉尘及干馏煤粉可送到高炉喷煤系统，随喷吹煤粉一并喷吹高炉，实现资源化利用和无害化处理。

所述的废钢预热竖炉2设有喷吹干馏煤粉吸附装置，以保证废钢预热竖炉2烟气达标排放。

本发明的技术效果：

采用本发明的煤炭干馏与废钢预热复合设备进行废钢预热，能够综合实现良好的节能环保减碳技术效果，并给钢铁工业行业带来可观的经济效益和社会效益。