一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法
【專利摘要】本發明提供了一種高溫半焦有機熱載體余熱回收方法。本發明針對直徑20mm以下的高溫粉焦，以有機熱載體為換熱介質，立式換熱器為換熱單元，有機熱載體與高溫半焦通過換熱管進行間接換熱，通過三級逆向換熱，最大限度的冷卻高溫粉焦，實現120℃以下的常壓干熄焦出料。有機熱載體，在無氧微正壓下運行，可獲得280℃的高參數換熱介質供用熱設備。本發明工藝簡單、熱效率高，在實現粉焦干熄焦的同時達到余熱的有效利用。
【專利說明】
一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法
技術領域
[0001]本發明屬于煤干餾技術領域，具體涉及一種高溫半焦有機熱載體余熱回收方法，以立式換熱器為本體，有機熱載體為換熱介質。
【背景技術】
[0002]煤低溫干餾是采用煤炭熱解加工技術，在隔絕空氣的情況下，將煤炭加熱到550°C?600°C，脫除影響煤熱值的水、氧和低熱值揮發分物質，使煤發熱組分富集，形成固體半焦。
[0003]干餾技術生產的半焦根據工藝不同主要有塊狀和粉末狀，對于高溫粉末半焦，經干餾爐生產后需要進行熄焦冷卻。高溫半焦的顯熱占整個干餾過程的能耗比例較高。因此，回收半焦的顯熱，可有效降低煤干餾過程的能耗。
[0004]目前的熄焦技術有干法熄焦和濕法熄焦。干法熄焦技術是采用惰性氣體吸收半焦的顯熱，吸收了半焦顯熱的惰性氣體作為二次能源，在熱交換設備中交換熱量后惰性氣體可重復利用。濕法熄焦技術是通過水對高溫焦炭直接冷卻。干法熄焦與濕法熄焦相比，具有可回收半焦顯熱，改善半焦質量和減少環境污染等優點。當前的氣體熱載體干熄焦技術處理粉狀焦炭時氣固分離難度較大，不太適合。
[0005]將高溫固體顆粒熱量直接予以回收的換熱系統是粉焦余熱回收的新方向。常規換熱系統或余熱鍋爐的工作原理，是采用水或蒸汽作為換熱介質，獲得高溫蒸汽，系統結構復雜，管路工作壓力較大，設備制造和使用維護成本較高。
[0006]因此，如何簡便有效地實現對高溫粉焦的冷卻同時回收余熱，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。
【發明內容】
[0007]本發明是解決當前干熄焦系統中無法處理粉料，存在的大量能量損失和系統配置復雜等問題，通過立式換熱器為換熱單元，有機熱載體為換熱介質，直接回收高溫粉焦熱量，達到干熄焦和余熱利用的目的。
[0008]為此，本發明提供了一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，包括以下步驟:
步驟I)啟動通過管線與裝有有機熱載體的低溫儲罐出口相連的第一油栗，打開第一油栗出口支路管線上依次設置的第一閥門和加熱器，關閉第一油栗出口另一條支路管線上的第二閥門，有機熱載體進入加熱器后按照升溫曲線進行升溫，脫除其中的水分和烴類，之后儲存于低溫儲罐；
步驟2)經低溫干餾出爐550°C的高溫粉焦依次進入從上至下設置的三級換熱器、二級換熱器、一級換熱器的同時關閉第一閥門，打開第一油栗與一級換熱器進口相通的出口管線上的第二閥門；
步驟3)有機熱載體經第一油栗增壓后由第二閥門通入一級換熱器，與高溫粉焦進行熱交換，升溫至140°C經一級換熱器出口進入第一膨脹箱； 步驟4)儲存于第一膨脹箱的有機熱載體達到設定液位后，經第二油栗增壓后進入二級換熱器，升溫至210°C經二級換熱器出口進入第二膨脹箱；
步驟5)儲存于第二膨脹箱的有機熱載體達到設定液位后，經第三油栗增壓后進入三級換熱器，升溫至280°C經三級換熱器出口進入第三膨脹箱；
高溫粉焦經三組換熱器內流通的有機熱載體進行逆向換熱逐級冷卻至120°C以下，低溫粉焦由一級換熱器底部出料，實現干熄焦；
步驟6)第三膨脹箱內的有機熱載體達到設定液位后，回流至高溫儲罐，儲存待用；
步驟7)高溫儲罐內有機熱載體儲存至設定液位后，啟動第四油栗，打開第四油栗與用熱設備相通的出口管線上的第三閥門，關閉用熱設備出口與低溫儲罐之間的第五閥門，關閉第四油栗與水冷卻器相通的出口管線上的第四閥門，有機熱載體為用熱設備供熱，經換熱后的有機熱載體回至低溫儲罐，完成余熱回收利用循環；
步驟8)根據用熱設備出口有機熱載體溫度的高低，關閉第五閥門，打開水冷卻器前的第六閥門，開啟水冷卻器進行輔助冷卻。
[0009]所述有機熱載體是導熱油，該導熱油為合成型導熱油或礦物型導熱油。
[0010]所述高溫粉焦為直徑20_以下的粉狀半焦。
[0011 ]步驟5)中所述低溫粉焦由一級換熱器底部出料，其出料量和在換熱器中停留時間通過一級換熱器下部設置的出料機進行控制。
[0012]高溫粉焦的進料溫度和進料量出現波動時，通過對第一油栗、第二油栗、第三油栗的循環流量進行調節，實現120°c以下出料。
[0013]用熱設備耗熱量出現變動時，通過對第四油栗的流量和第三閥門、第六閥門的開度進行調節。
[0014]所述有機熱載體采用強制循環，工作壓力為0.1MPa，在無氧環境循環使用。
[0015]本發明的有益效果是:
(I)本發明采用有機熱載體對粉焦進行連續多次熄焦降溫，采用逆流操作可獲得較大的傳熱效率，縮短熄焦時間，能夠有效降低最終出口粉焦的溫度。
[0016](2)換熱介質通過多級升溫，可獲得更高溫度，有更為廣泛的用途。
[0017](3)作換熱介質的有機熱載體可循環重復使用，有效降低余熱回收過程的使用成本，整個熄焦余熱回收過程處于無氧環境，系統微正壓安全可靠。
[0018](4)換熱器為立式換熱器，內布蛇形換熱管，錯位布置能有效混料，結構簡單，采用重力輸送不耗能，處理量大，成本低。
[0019](5)半焦經多級冷卻干熄焦，可以有效改善半焦的物理性質。
[0020]下面將結合附圖做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的工藝流程圖。
[0022]圖中:1、低溫儲罐;2、加熱器;3、第一油栗;4、第一閥門；5、第二閥門；6、出料機;7、一級換熱器;8、第二油栗;9、第一膨脹箱；10、二級換熱器；11、第三油栗；12、第二膨脹箱；13、三級換熱器；14、第三膨脹箱；15、高溫儲罐；16、第四油栗；17、第三閥門；18、第四閥門；19、用熱設備;20、第五閥門；21、第六閥門；22、水冷卻器。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
本實施例提供了一種如圖1所示的高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，包括以下步驟:步驟I)啟動通過管線與裝有有機熱載體的低溫儲罐I出口相連的第一油栗3，打開第一油栗3出口支路管線上依次設置的第一閥門4和加熱器2，關閉第一油栗3出口另一條支路管線上的第二閥門5，有機熱載體進入加熱器2后按照升溫曲線進行升溫，脫除其中的水分和烴類，之后儲存于低溫儲罐I;
步驟2)經低溫干餾出爐550°C的高溫粉焦依次進入從上至下設置的三級換熱器13、二級換熱器10、一級換熱器7的同時關閉第一閥門4，打開第一油栗3與一級換熱器7進口相通的出口管線上的第二閥門5;
步驟3)有機熱載體經第一油栗3增壓后由第二閥門5通入一級換熱器7，與高溫粉焦進行熱交換，升溫至140°C經一級換熱器7出口進入第一膨脹箱9;
步驟4)儲存于第一膨脹箱9的有機熱載體達到設定液位后，經第二油栗8增壓后進入二級換熱器10，升溫至210°C經二級換熱器10出口進入第二膨脹箱12;
步驟5)儲存于第二膨脹箱12的有機熱載體達到設定液位后，經第三油栗11增壓后進入三級換熱器13，升溫至280°C經三級換熱器13出口進入第三膨脹箱14;
高溫粉焦經三組換熱器內流通的有機熱載體進行逆向換熱逐級冷卻至120°C以下，低溫粉焦由一級換熱器7底部出料，實現干熄焦；
步驟6)第三膨脹箱14內的有機熱載體達到設定液位后，回流至高溫儲罐15，儲存待用；步驟7)高溫儲罐15內有機熱載體儲存至設定液位后，啟動第四油栗16，打開第四油栗16與用熱設備19相通的出口管線上的第三閥門17，關閉用熱設備19出口與低溫儲罐I之間的第五閥門20，關閉第四油栗16與水冷卻器22相通的出口管線上的第四閥門18，有機熱載體為用熱設備19供熱，經換熱后的有機熱載體回至低溫儲罐I，完成余熱回收利用循環；步驟8)根據用熱設備19出口有機熱載體溫度的高低，關閉第五閥門20，打開水冷卻器22前的第六閥門21，開啟水冷卻器22進行輔助冷卻。
[0024]本實施例針對直徑為20mm以下550V的高溫粉焦。利用有機熱載體(導熱油)與高溫粉焦進行逆向換熱，出口粉焦溫度控制在120°C以下的常壓干熄焦。有機熱載體經3次升溫至280°C，為用熱設備19供熱。
[0025]本發明利用高溫粉焦與有機熱載體通過換熱器內換熱管間接傳導換熱，熱量損失少，余熱利用率高;通過三級逆向換熱，最大限度的冷卻高溫半焦，實現干熄焦出料，半焦性質好，有機熱載體升溫高，用途廣;有機熱載體可循環重復使用，成本低。
[0026]實施例2:
在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，步驟5)中所述低溫粉焦由一級換熱器7底部出料，其出料量和在換熱器中停留時間通過一級換熱器7下部設置的出料機6進行控制。
[0027]高溫粉焦的進料溫度和進料量出現波動時，通過對第一油栗3、第二油栗8、第三油栗11的循環流量進行調節，實現120°c以下出料。
[0028]用熱設備19耗熱量出現變動時，通過對第四油栗16的流量和第三閥門17、第六閥門21的開度進行調節。
[0029]有機熱載體采用強制循環，工作壓力為0.1MPa，在無氧環境循環使用。有機熱載體作為換熱介質，在無氧微正壓下運行，系統使用安全維護簡單。
[0030]綜上所述，本發明針對直徑20mm以下的高溫粉焦，以有機熱載體為換熱介質，立式換熱器為換熱單元，有機熱載體與高溫半焦通過換熱管進行間接換熱，通過三級逆向換熱，最大限度的冷卻高溫粉焦，實現120°C以下的常壓干熄焦出料。有機熱載體，在無氧微正壓下運行，可獲得280°C的高參數換熱介質供用熱設備19。
[0031]本發明工藝簡單、熱效率高，在實現粉焦干熄焦的同時達到余熱的有效利用。
[0032]本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。
[0033]以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，并不構成對本發明的保護范圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)啟動通過管線與裝有有機熱載體的低溫儲罐(I)出口相連的第一油栗(3)，打開第一油栗(3)出口支路管線上依次設置的第一閥門(4)和加熱器(2)，關閉第一油栗(3)出口另一條支路管線上的第二閥門(5)，有機熱載體進入加熱器(2)后按照升溫曲線進行升溫，脫除其中的水分和烴類，之后儲存于低溫儲罐(I); 步驟2)經低溫干餾出爐550°C的高溫粉焦依次進入從上至下設置的三級換熱器(13)、二級換熱器(10)、一級換熱器(7)的同時，關閉第一閥門(4)，打開第一油栗(3)與一級換熱器(7)進口相通的出口管線上的第二閥門(5); 步驟3)有機熱載體經第一油栗(3)增壓后由第二閥門(5)通入一級換熱器(7)，與高溫粉焦進行熱交換，升溫至140°C經一級換熱器(7)出口進入第一膨脹箱(9); 步驟4)儲存于第一膨脹箱(9)的有機熱載體達到設定液位后，經第二油栗(8)增壓后進入二級換熱器(10)，升溫至210°C經二級換熱器(10)出口進入第二膨脹箱(12); 步驟5)儲存于第二膨脹箱(12)的有機熱載體達到設定液位后，經第三油栗(11)增壓后進入三級換熱器(13)，升溫至280°C經三級換熱器(13)出口進入第三膨脹箱(14); 高溫粉焦經三組換熱器內流通的有機熱載體進行逆向換熱逐級冷卻至120°C以下，低溫粉焦由一級換熱器(7)底部出料，實現干熄焦； 步驟6)第三膨脹箱(14)內的有機熱載體達到設定液位后，回流至高溫儲罐(15)，儲存待用； 步驟7)高溫儲罐(15)內有機熱載體儲存至設定液位后，啟動第四油栗(16)，打開第四油栗(16)與用熱設備(19)相通的出口管線上的第三閥門(17)，關閉用熱設備(19)出口與低溫儲罐(I)之間的第五閥門(20)，關閉第四油栗(16)與水冷卻器(22)相通的出口管線上的第四閥門(18)，有機熱載體為用熱設備(19)供熱，經換熱后的有機熱載體回至低溫儲罐(I)，完成余熱回收利用循環； 步驟8)根據用熱設備(19)出口有機熱載體溫度的高低，關閉第五閥門(20)，打開水冷卻器(22)前的第六閥門(21)，開啟水冷卻器(22)進行輔助冷卻。2.根據權利要求1所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，其特征在于:所述有機熱載體是導熱油，該導熱油為合成型導熱油或礦物型導熱油。3.根據權利要求1所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，其特征在于:所述高溫粉焦為直徑20_以下的粉狀半焦。4.根據權利要求1所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，其特征在于:步驟5)中所述低溫粉焦由一級換熱器(7)底部出料，其出料量和在換熱器中停留時間通過一級換熱器(7)下部設置的出料機(6)進行控制。5.根據權利要求1所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，其特征在于:高溫粉焦的進料溫度和進料量出現波動時，通過對第一油栗(3)、第二油栗(8)、第三油栗(11)的循環流量進行調節，實現120 °C以下出料。6.根據權利要求1-5任一項所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，其特征在于:用熱設備(19)耗熱量出現變動時，通過對第四油栗(16)的流量和第三閥門(17)、第六閥門(21)的開度進行調節。7.根據權利要求1-5任一項所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收方法，其特征在于:所述有機熱載體采用強制循環，工作壓力為0.1MPa，在無氧環境循環使用。
【文檔編號】C10B39/02GK105925279SQ201610497239
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】姜永濤, 徐鴻鈞, 趙玉良, 王有飛, 王高鋒, 王廣收
【申請人】中國重型機械研究院股份公司