CN105135915B - 用于回收半焦显热的装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于回收半焦显热的装置及工艺，属于煤气化技术领域，能够连续冷却高温半焦，并高效回收高温半焦的显热。所述装置包括：筒体；至少一根设在所述筒体内的换热管；设置在筒体下端的下管板以及上端的上管板；其中，换热管的两端分别固定在上管板、下管板上；设置在下管板下方的下封头，设置在上管板上方的上封头，其中，在下封头的侧壁上设有半焦密相输送入口，用于密相输送半焦，在上封头的侧壁上设有溢流口，用于排出换热后的半焦；至少一个设在下封头与下管板之间的流化气喷射装置，用于向换热管内喷射流化气。本发明可用于冷却高温半焦。

Description

用于回收半焦显热的装置及工艺

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种用于回收半焦显热的装置及工艺。

背景技术

随着我国环保意识的不断提高，煤气化技术逐渐向气流床及干法排渣方向发展。加氢气化便是一种高效节能气流床气化技术，煤粉与氢气在高温、高压条件下反应生成合成气和轻质油品。该技术具有环境友好，热效率高，煤种适应性广，经济效益高等优势，但伴随产生的半焦占投煤量的40～50％，且出口温度高达800℃，成为制约其规模放大及整体热效率进一步提高的关键因素。

目前，半焦冷却普遍采用直接喷淋的方式进行冷却，但该方法用水量大，产生大量含尘污水，容易造成环境污染和半焦质量损失。

为了解决这一技术问题，现有工艺随后提出使用盘管及夹套的间接冷却方式。然而，在盘管及夹套冷却中，由于盘管及夹套结构上的限制，换热系数不高，只有半焦距离盘管及夹套较近时换热效果才较好，距离盘管及夹套较远时换热效果就会很差，因而不能有效冷却高温半焦，进而不能高效回收半焦所夹带的显热；而且盘管及夹套的冷却方式不能连续冷却高温半焦，导致工艺规模放大困难。

发明内容

本发明提供了一种用于回收半焦显热的装置及工艺，可以连续冷却高温半焦，并高效回收高温半焦的显热。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种用于回收半焦显热的装置，包括：

筒体，在所述筒体侧壁上设有用于换热介质流入的入口及用于换热介质流出的出口；

至少一根设在所述筒体内的换热管；

设置在所述筒体下端的下管板，设置在所述筒体上端的上管板；其中，所述换热管的两端分别固定在所述下管板和上管板上；

设置在所述下管板下方的下封头，设置在所述上管板上方的上封头，其中，在所述下封头的侧壁上设有半焦密相输送入口，用于密相输送半焦，在所述上封头的侧壁上设有溢流口，用于排出换热后的半焦；

至少一个设在所述下封头与所述下管板之间的流化气喷射装置，用于向所述换热管内喷射流化气。

具体地，所述流化气喷射装置包括多个用于喷射流化气的喷嘴。

进一步地，所述喷嘴数量与所述换热管数量一致，且各喷嘴与各换热管管口一一对应。

可选地，所述换热管不少于两根，且相邻换热管之间的管间距为所述换热管的管径的3～8倍。

优选地，换热管管径和喷嘴口径之比设置为使喷嘴口处气速为半焦在换热管内操作流速的20～50倍。

优选地，所述流化气喷射装置的喷嘴与所述下管板的距离小于等于10mm。可选地，在所述下封头内设有搅拌器。

具体地，所述溢流口向下倾斜，与水平方向的夹角大于等于半焦颗粒的安息角。

相应地，本发明提供一种回收半焦显热的工艺，所述工艺采用前述任意一种用于回收半焦显热的装置，包括步骤：

通过筒体侧壁上的入口向筒体内输送换热介质；

通过半焦密相输送入口向下封头内密相输送半焦；

通过流化气喷射装置向换热管内喷射流化气，以使所述半焦在流化气的射流作用下由下而上流经所述换热管。

具体地，流化气的用量设置为使半焦颗粒保持蠕动状态，所述蠕动状态为半焦颗粒在所述换热管内的操作流速是其最小流化速度的0.2～0.8倍。

具体地，所述换热介质流经所述用于回收半焦显热的装置的过程中发生相变。

本发明实施例提供了一种用于回收半焦显热的装置，换热介质通过筒体10侧壁上的入口11流入筒体10并在筒体10内流动；流化气喷射装置50向换热管20喷射流化气，在流化气的射流作用下可使流化气夹带着半焦共同向上流动，继而流入换热管20，这样，换热介质走壳程，高温半焦走管程，二者通过换热管20的管壁进行换热，各换热管使得装置内全部半焦距离换热管壁的距离基本是一致的，因而与现有技术采用盘管或夹套式冷却方式相比显著降低了传热阻力，而且各换热管还大大增加了换热面积，高温半焦在换热管内的流动进一步提高了换热系数，因而本发明提供的装置大大强化了换热效果，从而能够有效地冷却高温半焦，将高温半焦的显热高效地转移给换热介质，使换热介质具有较高的品位以使换热介质可用作其他装置的热源或转化为电能等其他能源形式，进而高效地回收了高温半焦的显热。

而且，换热后的冷半焦(为便于描述，将换热后冷却的半焦称之为冷半焦)可以通过上封头43侧壁上的溢流口431排出该装置，这样，高温半焦不断地从半焦密相输送入口411进入该装置，冷却后从溢流口431排出该装置，实现了高温半焦的连续冷却。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于回收半焦显热的装置的结构示意图；

图2为图1中换热管的俯视图；

图3为本发明实施例提供的另一用于回收半焦显热的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于理解，首先对本文中可能涉及的一些技术术语进行描述。

术语“密相输送”是指颗粒在少量气体松动的流化状态下进行集体运动，固体的移动是靠静压差来推动的。

术语“安息角”是指物料自然堆积时形成的角锥体的斜面与水平面之间的夹角。

术语“高品位热(能量)”是指温度高压力高、易于再次利用的热，即为高做功能力的热能，主要是由转化为二次能源的能力来区分。比如高品位蒸汽通常是指温度高压力高湿度低，可以高效率地将热能转化为电能的蒸汽。

术语“最小流化速度”是指在竖直状态下，流体产生的浮力大于固体颗粒的重力、夹带固体颗粒共同流动时的最小速度。

下面结合图1～图3对本发明实施例提供的用于回收半焦显热的装置及工艺进行详细描述。

一方面，如图1所示，本发明实施例提供了一种用于回收半焦显热的装置，具体可以包括：

筒体10，在筒体10的侧壁上设有用于换热介质流入的入口11及用于换热介质流出的出口13；

至少一根设在筒体10内的换热管20；

设置在筒体10下端的下管板31，设置在筒体10上端的上管板33；其中，换热管20的两端分别固定在下管板31和上管板33上；

设置在下管板31下方的下封头41，设置在上管板33上方的上封头43，其中，在下封头41的侧壁上设有半焦密相输送入口411，用于密相输送半焦，在上封头43的侧壁上设有溢流口431，用于排出换热后的半焦；

至少一个设在下封头41与下管板31之间的流化气喷射装置50，用于向换热管20内喷射流化气。

本发明实施例提供的用于回收半焦显热的装置，换热介质通过筒体10侧壁上的入口11流入筒体10并在筒体10内流动；流化气喷射装置50向换热管20喷射流化气，在流化气的射流作用下可使流化气夹带着半焦共同向上流动，继而流入换热管20，这样，换热介质走壳程，高温半焦走管程，二者通过换热管20的管壁进行换热，各换热管20使得装置内全部半焦距离换热管壁的距离基本是一致的，因而与现有技术采用盘管或夹套式冷却方式相比，显著降低了传热阻力，而且各换热管20还大大增加了换热面积，同时高温半焦在换热管内的流动进一步提高了换热系数，因而本发明提供的装置大大强化了换热效果，从而能够有效地冷却高温半焦，将高温半焦的显热高效地转移给换热介质，使换热介质具有较高的品位以使换热介质可用作其他装置的热源或转化为电能等其他能源形式，进而高效地回收了高温半焦的显热。

而且，换热后的冷半焦可以通过上封头43侧壁上的溢流口431排出该装置，这样，高温半焦不断地从半焦密相输送入口411进入该装置，冷却后从溢流口431排出该装置，实现了连续冷却高温半焦。

在本发明一实施例中，为使半焦在进入封头41、43后均匀分布，可在下封头41和/或上封头43内设置有搅拌器，具体地，搅拌器可位于封头41、43的一端，例如下管板31的正下方或上管板33的正上方；还可位于封头41、43的两侧。搅拌器可以采用多种搅拌方式，通常，搅拌器可以包括搅拌构件以及带动搅拌构件进行搅拌的电机M。具体地，搅拌器例如可以为旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、桨式搅拌器、锚式搅拌器、螺带式搅拌器、磁力搅拌器、磁力加热搅拌器、折叶式搅拌器、变频双层搅拌器、侧入式搅拌机等，总之，只要其可以使半焦在封头41、43内良好分散即可，本发明对此不作具体限定。

如图1所示，可以在下封头41内设有下搅拌器61，下搅拌器61可以位于流化气喷射装置50下方，以使半焦在下封头41内均匀分布，进而均匀地随着流化气流动到换热管内。同时，还可以在上封头43内设置上搅拌器63，上搅拌器63在形式上可以与下搅拌器61保持一致，并保持安装操作过程中的对称，这样，既可以防止换热后的半焦在上封头内分布不均影响排出效果，同时还可以防止用于启动搅拌器的机械力引起装置震动，影响装置的稳定性。

下封头41与上封头43相比，重要的是需要在下封头41内设置流化气喷射装置50，并使半焦在其内部分布均匀，因而，下封头41的空间体积可以大于上封头43的空间体积，例如，下封头41的空间体积可以为上封头43的空间体积的1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、4倍等，优选可以为1.5倍或2倍。这样，有利于保证装置良好的稳定性。

可以理解的是，封头41、43可以与筒体10一体连接，例如通过焊接连成一体，即将其看作是筒体10的一部分；或者封头41、43也可以与筒体10分体连接，例如通过法兰连接，即将其看作是所述装置中独立于筒体10的一个单独部件。

如图1所示，流化气喷射装置50的喷嘴51与换热管20管口相对，以向换热管20内喷射流化气，为了确保换热管的管口位于流化气喷射装置50喷射流化气后所产生的低压场内，进而促使半焦在流化气的带动下向上流动移动，流化气喷射装置50的喷嘴51与下管板31的距离可以小于等于10mm。例如，二者之间的距离可以是10mm、9mm、8mm、6mm、5mm、4mm、2mm等。

其中，流化气喷射装置50可以是任何能够喷射气体、根据射流原理在喷嘴处产生涡流的气体喷射装置。具体地，流化气喷射装置50可以具有至少一个入口53和至少一个喷嘴51，流化气通过入口53进入到流化气喷射装置50的内部，然后通过喷嘴51喷向换热管20。

具体地，流化气喷射装置50可以包括多个用于喷射流化气的喷嘴51。多个喷嘴与单独一个喷嘴相比，可以相应地产生多个涡流场，有利于使半焦在各换热管内均匀地流动，从而有利于使半焦与换热介质均匀地进行换热，强化换热效果。

在本发明一实施例中，喷嘴51的数量可以与换热管20的数量一致，且各喷嘴51与各换热管20一一对应，上下对齐。具体而言，喷嘴51的数量与换热管20的数量相一致，各喷嘴51相对独立设置，每个喷嘴51对应一个换热管20。这样即可在设计生产中保证每个喷嘴51处气体流速相一致，因而在喷射流化气后可使流化气均匀的夹带半焦流动，从而可以均匀冷却半焦，有利于强化换热效果。

换热管的管径可以设置为半焦颗粒的1000倍左右，既不宜太粗，会降低换热效果，也不宜太细，会导致半焦流动不好。一般来说，换热管的管径可以为32mm左右，比如25、32、38、40mm等。例如，若半焦采用加氢气化过程产生的半焦，本发明实施例中的换热管可以采用32mm左右的小管径的钢管。这一管径的换热管不仅单位体积的换热面积大，而且结构紧凑，有利于提高换热效果。

进一步地，换热管不少于两根，且相邻换热管之间的管间距可以设置为换热管管径的3～8倍，优选可以为4～5倍。这样，可以保证获得最大的换热系数，进一步提高换热效果。

如图2所示，多根换热管20在筒体内均匀排列。具体地，换热管的排列方式可以为正三角形、正方形和转角正三角形、转角正方形中的任意一种，本发明对此不作限制。其中，优选三角形排列方式，这样可在在同样的管板面积上排列最多的管数，具有较大的换热系数；或者也可以优选正方形排列方式，以便于管外清洗。

半焦在换热管内的操作流速—即半焦在换热管内的移动速度—能够影响半焦与换热介质的换热系数，因而为提高换热系数，可使半焦在换热管内保持蠕动状态，这样可促进半焦与换热介质通过换热管管壁充分换热。其中，蠕动状态是指固体颗粒介于静止与流化移动之间的状态，一般其流速位于0与最小流化速度之间，在本发明实施例中，所述蠕动状态具体可以为保持半焦的操作流速在半焦最小流化速度的0.2～0.8倍左右，例如0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、0.8倍等。

具体地，半焦在换热管内的操作流速取决于流化气的喷射量。为保证具有较高的换热效果，可以将流化气的喷射量设置为使半焦颗粒在换热管内保持蠕动状态，喷射量过大会使半焦移动过快，大量显热被气体带走而降低能量利用效果，而喷射量过小可能导致流化气不能有效夹带半焦流动。

其中，流化气可以采用净化合成气、氢气、氮气、二氧化碳、甲烷等气体，优选可以采用净化合成气，便于后续系统气体处理。

流化气在入口处的温度可以小于30℃，这样流化气在夹带半焦向上流动的同时也与半焦进行了一定的换热，从而更有利于半焦冷却。当然，半焦在换热管内的操作流速还取决于半焦的颗粒性质。一般来说，在密度一定的情况下，半焦颗粒较大，其最小流化气速较大，半焦在换热管内的操作流速也较大；相应地，半焦颗粒较小，半焦在换热管内的操作流速也较小。因而，半焦颗粒较小，比表面积越大，半焦更易于在换热管内流通，与换热管管壁及气体的接触也越充分，换热系数就较大。

具体地，本发明中待冷却的半焦可以是粉状、颗粒状、小块状等。优选地，该半焦可以是粉状半焦，粉状半焦与颗粒状或小块状半焦相比与周围管壁及气体接触更充分，可以进一步具有更大的换热系数。

此外需要说明的是，本发明实施例提供的用于回收半焦显热的装置还可以用于其他粉状的有机质颗粒、煤渣、灰渣、无机颗粒石灰粉等，并不只局限于半焦。

进一步地，半焦在换热管内的流动也受到喷嘴口处气速的影响。喷嘴口处气速优选可以为半焦在换热管内的操作流速的20～50倍，例如可以是20、25、30、45、50倍。如果喷嘴口处气速太小，则不足以形成喷射裹挟作用，即气化剂不能夹带着半焦共同向上朝换热管内流动移动，但如果喷嘴口处气速太大，则增加了系统能耗，降低了蒸汽的生成量。

可以理解的是，根据喷嘴口处气速及流化气的喷射量即可确定喷嘴51的喷嘴口径。具体地，假设喷嘴口处气速为u，流化气的喷射量为Q，则喷嘴51的横截面积s可以为s＝Q/u，根据面积与直径的关系就确定了喷嘴51的喷嘴口径d。

也就是说，在喷射量一定的条件下，喷嘴口处气速与换热管和喷嘴口的横截面积之比有关，即喷嘴口处气速与换热管管径和喷嘴口径之比有关，通过调节换热管管径和喷嘴口径之比可以调节喷嘴口处气速与半焦在换热管内的操作流速二者之间的比例关系，使喷嘴口处气速为半焦在换热管内的操作流速的20～50倍，这样就有利于在较小的系统能耗下使气化剂良好地裹挟着半焦共同向上移动。

如图1所示，本发明实施例提供的用于回收半焦显热的装置还可以包括半焦分离装置，其可以连接在溢流口431之后，以便对冷却后的半焦及流化气进行分离。

半焦分离装置可以是任何可以进行气固分离的装置。如图1所示，半焦分离装置可以包括半焦储罐70和旋风分离装置75。具体地，旋风分离装置75还可包括一级或多级旋风分离装置以进一步提高半焦及流化气的分离效果。

如图1所示，冷却后的半焦在上封头43内上管板33上方进行汇聚，通过溢流口431离开该装置进入半焦储罐70。在重力作用下半焦落入储罐底部通过冷半焦产品出口73排入下一处理系统，气体夹带少量半焦颗粒通过半焦储罐气体出口71进入旋风分离装置75，气固分离后洁净气体经过旋风气体出口77进入气体处理系统经净化后循环利用，少量半焦通过旋风固体出口79排出。

如图1所示，溢流口431可以向下倾斜，与水平方向的夹角α可以大于等于半焦颗粒的安息角，优选地，溢流口431的倾斜角度大于半焦颗粒的安息角。其中，安息角与半焦颗粒的性质有关，根据其安息角确定溢流口的倾斜角度，这样，通过换热管20流动到上封头43的冷半焦易于通过溢流口431排放到该装置外。

在本发明实施例中，所使用的换热介质可以为任何液体物质，根据这些流体物质的沸点，可以将它们分为两种，一种沸点较低，如低于200℃，易于发生相变，比如水、醇类等；另一种沸点较高，例如在200℃以上，很难发生相变，比如导热油、其他高沸点有机溶剂。

具体地，若选择不易发生相变的换热介质，以导热油为例，可以将换热后的高温导热油从出口13排出后用作其他装置的热源。

若选择易于发生相变的换热介质，以水为例，可以将所述装置与汽包80相连，这样，水在换热过程中发生相变，换热后以蒸汽形式存在，由出口13排出后进入到汽包80中，在汽包80中进行进一步的分离纯化进而得到高品位的蒸汽，能够再次利用，如转化为电能用于驱动电动装置。换热介质在换热过程中发生了相变，由液态转化为气态，所吸收的热要远远大于由于温差所吸收的热，因而可以进一步提高半焦与换热介质的换热效果。

如图1所示，水从入口11进入该装置内走壳程，与管程热半焦换热后得到饱和蒸汽从上部出口13离开该装置。相对来说，水易于发生相变且价格低廉、对环境友好；并且蒸汽易于转化为电能等其他形式的能源。

为使热水或蒸汽在该装置与汽包80之间实现循环，可以采用热虹吸自然对流或强制对流的方式，优选采用热虹吸再沸器形式。如图1所示，在汽包80内来自补水口81的补充水与产生的饱和蒸汽进行混合，热水自汽包底部管道进入半焦换热器，换热后蒸汽自中部返回汽包80，从汽包顶部蒸汽产品出口83连续产出稳定高压蒸汽，通过这种方式可以实现半焦热量的90％回收再利用。

在本发明一优选实施例中，换热介质可以优选高压高温热水。一方面，所谓高压指压力高于常压低于管程半焦压力，压力高于常压有利于提高换热后蒸汽的品位，低于半焦压力是为了防止换热管损坏后壳程介质进入管程发生堵塞，温度在该压力泡点温度之下。这样，有利于促进半焦显热转换为高品位能量。

另一方面，所谓高温是指换热介质在入口处就具有较高的温度，通常低于出口10～50℃，较小的温差有利于换热介质在流经装置过程中发生相变。比如，高品位蒸汽可以指温度在200～250℃之间的蒸汽，为使在换热完成后将半焦热量转化为高品位能量，入口11处热水的温度可以低于出口13处蒸汽温度的10～50℃，优选可以低于10～20℃，因而入口处的热水通常是温度为150～180℃左右的热水。这样，从入口进入装置的热水可有效地发生相变，转化为蒸汽。

需要说明的是，在本文中，术语“在…上方”、“在…下方”是在假设所述装置处于竖直状态、为便于描述各构件之间的位置关系而采用的，例如“上封头43位于上管板33上方”、“下封头41位于下管板31下方”，当所述装置处于水平状态时，术语“在…上方”也可以描述为“在…右方”；术语“在…下方”也可以描述为“在…左方”。具体地，如图3所示，图3为本发明实施例提供的另一用于回收半焦显热的装置的结构示意图，与图1相比，该装置处于水平状态，在使用过程中采用水平状态，上封头43位于上管板33右方、下封头41位于下管板31左方。也就是说，在本文中，“上”、“下”是相对而言，表示的是各部件之间的相对空间位置关系，可随着该装置在实际使用过程中所处的空间状态不同而做出相应改变。

可以理解的是，当该装置在使用过程中采用其他状态时，换热介质的入口11和出口13以及搅拌器61、63等也可根据实际使用情况进行调整。如图3所示，当该装置在使用过程中采用水平状态时，换热后的半焦在进入“下封头43”后由于重力作用即可排出装置外侧，因此，该装置可以只在“上封头41”内设有“上搅拌器61”；此外，可以以“下进上出”的方式提供换热介质已获得更好的换热效果，即如图3所示，将用于换热介质流入的入口11设于筒体10下方。可以理解的是，依据该装置在实际过程的使用状态而调整换热介质的入口、出口和搅拌器等而得到的变型对本领域技术人员是显而易见的，在此不再一一详述。

通过本发明实施例提供的装置对高温半焦进行冷却后，冷半焦的温度可以降低到250～350℃，优选可以控制在300℃，这样可以防止半焦由于温度过低而流动性变差，影响换热及溢流效果。具体地，可以通过加大换热水量、降低蒸汽产品温度、增大流化气量等方式对半焦冷却后的温度进行控制，优选可以改变蒸汽出口指标以更大程度实现半焦热量回收。

另一方面，本发明实施例提供了一种用于回收半焦显热的工艺，该工艺使用了本发明实施例所提供的任意一种用于回收半焦显热的装置，该工艺具体可以包括步骤：

S1、通过筒体侧壁上的入口向筒体内输送换热介质；

S2、通过半焦密相输送入口向下封头内密相输送半焦；

S3、通过流化气喷射装置向换热管内喷射流化气，以使半焦在流化气的射流作用下流经换热管。

本发明实施例提供的用于回收半焦显热的工艺，换热介质通过筒体10侧壁上的入口11输送到筒体10内；半焦通过半焦密相输送入口411密相输送输送到下封头41内；通过流化气喷射装置50向换热管20内喷射流化气，以使半焦在流化气的射流作用下流经换热管20。这样，就实现了换热介质走壳程，高温半焦走管程，二者通过换热管20的管壁进行换热，各换热管大大增加了换热面积，同时高温半焦在换热管内的流动进一步提高了换热系数，因而能够大大强化半焦与换热介质之间的换热效果，从而能够将高温半焦的显热高效地转移给换热介质，使换热介质具有较高的温度以使换热介质可用作其他装置的热源或转化为电能等其他能源形式，进而高效地回收了高温半焦的显热，有效地提高了煤气化工艺的整体能效；并且，该方法工艺流程简单，易于工业放大，可大规模地冷却高温半焦。

具体地，流化气的喷射量可以设置为使换热管20内的半焦颗粒保持蠕动状态。其中，蠕动状态为半焦颗粒在换热管20内的操作流速是其最小流化速度的0.2～0.5倍。

值得注意的是，换热介质在流经所述用于回收半焦显热的装置的过程中可以发生相变。

为进一步详细阐述本发明实施例提供的用于回收半焦显热的装置及工艺，下面以具体实施例进行详细阐述。

以加氢气化工艺为例，加氢气化反应条件为7MPa、800～950℃，反应后产生的固体半焦颗粒温度约为800℃，压力约为7MPa。

采用如图1所示的用于回收半焦显热的装置以冷却半焦，回收高温半焦的显热。具体过程如下：

半焦收集后经过半焦密相输送入口411进入下封头41底部。半焦进入下封头41后在下搅拌器61的作用下均匀分布。流化气通过流化气喷射装置50的多个喷嘴51喷向换热管20，由于射流作用而带动半焦向上流化移动；

选择150～180℃的热水作为换热介质；

热水自入口11进入筒体10内，换热后蒸汽自出口13返回汽包80，在汽包80内来自补水口81的补充水与产生的饱和蒸汽进行混合，热水自汽包底部管道再次进入筒体10内汽包顶部蒸汽产品出口83连续产出稳定高压蒸汽；

这样，半焦走管程，换热介质走壳程，半焦与换热介质通过换热管的管壁进行换热，以对半焦的显热进行回收；

溢流口431通过溢流管依次与半焦储罐70、旋风分离装置75相连接，冷却后的半焦在上封头43内进行汇聚，自溢流口431通过溢流管侧向进入半焦储罐70；

在半焦储罐70内，冷半焦及流化气体进行初步分离，在重力作用下半焦落入储罐底部通过冷半焦产品出口73排入下一处理系统，气体夹带少量半焦颗粒通过半焦储罐气体出口71进入旋风分离装置75，气固分离后洁净气体经过旋风气体出口77进入气体处理系统净化后循环利用，少量半焦通过旋风固体出口79排出系统。

本发明实施例提供了一种用于回收半焦显热的装置，该装置采用了下搅拌器61与独立式流化气喷射装置50的射流进气方式，使得半焦能够较好的均匀分散至各换热管20并在微量气流的夹带作用下在换热管20内向上蠕动移动，通过换热管20的管壁完成换热，避免直接冷却过程中污水的产生，同时使半焦以低于半焦最小流化速度的操作条件在换热管20内向上移动，提高了换热系数，强化了换热过程，从而有效地冷却了高温半焦，提高了热回收效率；而且只需要使用很少量的气体即可。

半焦在流化气的作用下在换热管内自下至上蠕动，并在此过程中完成与壳程水介质在热虹吸再沸器的机理下换热，可将超过90％的半焦热量转化为高压水蒸气，高效地回收了半焦显热。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于回收半焦显热的装置，其特征在于，包括：

筒体，在所述筒体侧壁上设有用于换热介质流入的入口及用于换热介质流出的出口，其中，所述换热介质为液体物质；

至少一根设在所述筒体内的换热管；

设置在所述筒体下端的下管板，设置在所述筒体上端的上管板；其中，所述换热管的两端分别固定在所述下管板和上管板上；

设置在所述下管板下方的下封头，设置在所述上管板上方的上封头，其中，在所述下封头的侧壁上设有半焦密相输送入口，用于密相输送半焦，在所述上封头的侧壁上设有溢流口，用于排出换热后的半焦；

至少一个设在所述下封头与所述下管板之间的流化气喷射装置，用于向所述换热管内喷射流化气，所述流化气喷射装置包括至少一个用于喷射流化气的喷嘴，所述喷嘴数量与所述换热管数量一致，且各喷嘴与各换热管管口一一对应；

其中，所述换热管管径和所述流化气喷射装置的喷嘴口径之比设置为使喷嘴口处气速为半焦在换热管内操作流速的20～50倍；

所述流化气喷射装置的喷射量是可设置的，并可设置为使所述换热管内的半焦颗粒保持蠕动状态，所述蠕动状态为半焦颗粒在所述换热管内的操作流速是其最小流化速度的0.2～0.8倍。

2.根据权利要求1所述的用于回收半焦显热的装置，其特征在于，所述换热管不少于两根，且相邻换热管之间的管间距为所述换热管管径的3～8倍。

3.根据权利要求1所述的用于回收半焦显热的装置，其特征在于，所述流化气喷射装置的喷嘴与所述下管板的距离小于等于10mm。

4.根据权利要求1所述的用于回收半焦显热的装置，其特征在于，在所述下封头内设有搅拌器。

5.根据权利要求1所述的用于回收半焦显热的装置，其特征在于，所述溢流口向下倾斜，与水平方向的夹角大于等于半焦颗粒的安息角。

6.一种用于回收半焦显热的工艺，其特征在于，所述工艺采用根据权利要求1～5任一项所述回收半焦显热的装置，包括步骤：

通过筒体侧壁上的入口向所述筒体内输送换热介质，其中，所述换热介质为液体物质；

通过半焦密相输送入口向下封头内密相输送半焦；

通过流化气喷射装置向每个换热管内喷射流化气，以使所述半焦在流化气的射流作用下由下而上流经所述换热管，并且使得所述流化气喷射装置的喷嘴口处气速为半焦在换热管内操作流速的20～50倍，流化气的喷射量设置为使所述换热管内的半焦颗粒保持蠕动状态，所述蠕动状态为半焦颗粒在所述换热管内的操作流速是其最小流化速度的0.2～0.8倍。

7.根据权利要求6所述的用于回收半焦显热的工艺，其特征在于，所述换热介质流经所述用于回收半焦显热的装置的过程中发生相变。