CN105910448B - 一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置 - Google Patents

一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于固体颗粒物余热回收及冷却技术领域，具体涉及一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，包括呈上下结构设置的竖直段和水平段；所述竖直段包括开设有进料口和出料口的竖直段壳体，竖直段壳体内设置有第一换热器；第一换热器与汽包相连构成循环回路；水平段包括开有进料口和排料口的水平段壳体，水平段壳体的进料口上设置有进料器并与竖直段壳体的出料口连接；水平段壳体内，进料口下方设置有用于将由下料器落下的物料吹起抛洒的配风器；水平段壳体内，配风器上方还设置有第二换热器，第二换热器的出口与汽包连接，进口连接有水箱；本装置能够有效提高半焦余热回收效率，并且结构简单，成本低。

Description

一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置
技术领域
本发明属于固体颗粒物余热回收及冷却技术领域，具体涉及一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置。
背景技术
采用回转式或其它形式的规模化低温热解技术，粉煤或小颗粒煤低温热解后排出的半焦，通常其温度在400～550℃，并且产出量庞大，可回收的显热数量可观。为防止高温半焦直接排出至空气中发生燃烧，同时也为回收半焦中所含显热，需要配置高效经济的余热回收及冷却装置。
然而，在现有的颗粒物冷却及余热回收技术中，可选用的多为采用立式结构的此类装置。热态颗粒料由装置上端进入，并依靠自重向下移动。在此过程中，通过布置在立式壳体中的换热管，通以冷却水吸热并使半焦冷却。吸收热量后的水在达到一定温度后可产生蒸汽，通过汽包中的汽水分离，产生饱和蒸汽供作它用。由于固体小颗粒物和冷却水之间的换热比较缓慢，尤其是在换热温差较小的后部。对规模化热解作业中的小颗粒半焦，为使其温度降低，通常需要很大的换热面积，这就使得立式换热装置的高度较高，体积也十分庞大。这样使得整个工艺系统，尤其是前端热解窑的安装高度也随之升高，由此大大增加了工艺系统安装基础的投资及安装施工费用，也增加了安装及维修的难度和工作量。若采用降低前端热解窑的安装高度，再采用提升设备将热态半焦提升至立式装置的入料口，则不仅增加了生产线的设备数量，而且也增加了易于产生故障的环节，降低了系统运行的可靠性。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，本装置能够有效提高半焦余热回收效率，并且结构简单，成本低。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，包括呈上下结构设置的竖直段和水平段；所述竖直段包括开设有进料口和出料口的竖直段壳体，竖直段壳体内设置有第一换热器；所述第一换热器与汽包相连构成循环回路；所述水平段包括开有进料口和排料口的水平段壳体，水平段壳体的进料口上设置有进料器并与竖直段壳体的出料口连接；所述水平段壳体内，进料口下方设置有用于将由下料器落下的物料吹起抛洒的配风器；所述水平段壳体内，配风器上方还设置有第二换热器，第二换热器的出口与汽包连接，进口连接有水箱。
进一步的，所述配风器采用阶梯式配风器，阶梯由水平段壳体进料口处依次降低；所述阶梯式配风器的各级配风器水平段向上倾斜，与水平面的倾斜角度为5°～15°，配风器直立段开有通风口。
进一步的，所述配风器直立段的通风口为圆形或长条形，直径或宽度为4～10mm。
进一步的，所述配风器直立段的通风口开孔率占立板面积的20﹪～40﹪。
进一步的，所述配风器外表面堆焊耐磨层。
进一步的，所述竖直段壳体和水平段壳体外表面设置有保温层；保温层采用硅酸铝或岩棉。
进一步的，所述第一换热器采用竖直立管或螺旋管。
进一步的，所述水平段壳体的宽度为2～6m，长度8～10m。
进一步的，所述水平段壳体底部开设有排料口，上部开设有排风口，所述排风口连接有除尘装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：通过将装置整体分为竖直段和水平段两个部分，能够有效的减少安装成本和基础设施，降低成本；通过设置竖直段，利用半焦将竖直段壳体内第一换热器内的水加热，然后送至汽包进行汽水分离，将蒸汽送至主蒸汽管供工艺系统使用，饱和水继续循环使用，实现对半焦热能的一级利用。利用水平段的配风器将由进料器落下的半焦吹起抛洒，在水平段壳体内，半焦和第二换热器中的冷却水进行强化换热，升温后送入汽包中，从而实现对半焦热能的第二次利用。本装置通过竖直段和水平段两次利用半焦的热能，有效调高换热效率，强化了预热或冷却段的换热效率，可使半焦排出温度更低，余热回收效率更高。同时，本装置结构简单、紧凑，使用方便，重量小。
进一步的，通过给配风器设置耐磨层，能够有效延长配风器的工作寿命。
进一步的，通过设置保温层，能够减少经由壳体表面的热损失，防止人员烫伤。
进一步的，通过在排风口处设置除尘装置，能够将配风器排出的风处理后再排放，减少环境污染。
附图说明
图1为本发明装置整体结构示意图。
图2为本发明阶梯式配风器结构示意图。
其中：1为竖直段壳体；2为第一换热器；3为进料器；4为水平段壳体；5为进风口；6为配风器水平段；7为配风器直立段；8为第二换热器；9为汽包；10为配风器；11为排风口；12为排料口；13为通风口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
参见图1，本发明提供的装置包括：呈上下结构设置的竖直段和水平段；所述竖直段包括开设有进料口和出料口的竖直段壳体1，竖直段壳体1内设置有第一换热器2；所述第一换热器与汽包9相连构成循环回路，第一换热器2采用竖直立管或螺旋管。竖直段主要功能是承接高温物料，同时通过和预热后的水换热产生蒸汽。汽水混合物由导出管导至汽包，进行汽水分离后，蒸汽送至主蒸汽管供工艺系统使用，饱和水则继续回到换热管换热汽化。即本直立部分为整个预热回收装置的蒸发区。
本装置的水平部分则承接由直立部分下落，并且温度降至200～250℃的半焦，所述水平段包括开有进料口和排料口12的水平段壳体4，水平段壳体4的进料口上设置有进料器3并与竖直段壳体1的出料口连接；所述水平段壳体4内，进料口下方设置有用于将由下料器3落下的物料吹起抛洒的配风器10；所述配风器10采用阶梯式配风器，阶梯由水平段壳体4进料口处依次降低；所述阶梯式配风器的各级配风器水平段6向上倾斜，与水平面的倾斜角度为5°～15°，配风器直立段7开有通风口13，通风口为圆形或长条形，宽度一般为4～10mm。通风口开孔率占立板面积的20﹪～40﹪。配风器10外表面堆焊耐磨层。
所述水平段壳体4内，配风器10上方还设置有第二换热器8，第二换热器8的出口与汽包9连接，进口连接有水箱。水平段壳体4上部开设有排风口11，所述排风口11连接有除尘装置。
通过通风口将温度为15～30℃，压力4～10KPa的冷却风或烟气送至Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各风室，并经由阶梯式配风器上的吹风口向外喷出。借此将由进料器落下的半焦吹起抛洒，以和布置于配风器上部换热管中的冷却水实现强化换热。同时，借助高差半焦由下料端向另一端移动，换热后升温到60～80℃的热风由排风口排出至系统的除尘装置，经处理后排放。在此过程中，将经软化脱氧的水通入冷却水管，经和抛撒起的半焦换热后升温到50～80℃送至汽包，进一步去蒸发段汽化换热。半焦则在此过程中冷却降温至70～100℃，并由排料口排出并运送至堆场。
阶梯式配风器下部的风室，根据宽度和长度尺寸，可沿宽度和长度两个方向分割成多个不同尺寸的小风室，再由风管向各风室供风，更有利于冷却风的均匀分布。
竖直段壳体1和水平段壳体4外表面设置有保温层；保温层采用硅酸铝或岩棉。水平段壳体4的宽度为2～6m，长度8～10m。第一换热管和第二换热管根据各部分所需的传热面积不同，分别由不同组数构成。
工作过程如下：在整个工艺系统工作时，来自热解窑温度为400～550℃的半焦由进料口进入换热器直立段壳体1内，并依靠重力向壳体下部移动。随着物料的不断下移，第1换热管2逐渐被颗粒半焦淹埋，来自汽包9的热水通过第1换热管2，借助其外壁和热态颗粒物换热形成，在热水升温过程中形成汽水混合物，并沿管路上升进入汽包9，进行汽水分离，产生的蒸汽外排，水则继续进入换热管蒸发汽化。在壳体1内不断下移并经过换热后冷却的半焦，经过下料器3，再进入水平部分壳体4内。通过阶梯式配风器直立段的吹风口，在分别来自Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ风室喷吹风的作用下，将物料沿配风器水平段喷向斜上方，以便与第2换热管8强化换热，同时向排料口方向移动。在此过程中，来自供水系统经除氧软化处理的水进入第2换热管8，并通过管壁和管外喷吹抛撒起的颗粒半焦换热，使半焦进一步冷却降温，直至70～100℃排出，水则升温到50～80℃送至汽包，成为蒸发水源。换热后升温到60～80℃的冷却风由排风口排出至系统的除尘装置，经处理后排放。上述过程持续循环。则使得连续不断的热解半焦余热得以回收产生蒸汽，同时半焦也得以冷却。
本发明不只限于前述实施例，可进行多种变化实施，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质所进行的任何简单修改，仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，其特征在于，包括呈上下结构设置的竖直段和水平段；所述竖直段包括开设有进料口和出料口的竖直段壳体(1)，竖直段壳体(1)内设置有第一换热器(2)；所述第一换热器与汽包(9)相连构成循环回路；
所述水平段包括开有进料口和排料口(12)的水平段壳体(4)，水平段壳体(4)的进料口上设置有进料器(3)并与竖直段壳体(1)的出料口连接；所述水平段壳体(4)内，进料口下方设置有用于将由下料器(3)落下的物料吹起抛洒的配风器(10)；所述水平段壳体(4)内，配风器(10)上方还设置有第二换热器(8)，第二换热器(8)的出口与汽包(9)连接，进口连接有水箱；
所述配风器(10)采用阶梯式配风器，阶梯由水平段壳体(4)进料口处依次降低；所述阶梯式配风器的各级配风器水平段(6)向上倾斜，与水平面的倾斜角度为5°～15°，配风器直立段(7)开有通风口(13)；所述配风器直立段(7)的通风口(13)为圆形或长条形，直径或宽度为4～10mm；
所述配风器直立段(7)的通风口(13)开孔率占立板面积的20﹪～40﹪。
2.根据权利要求1所述的一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，其特征在于，所述配风器(10)外表面堆焊耐磨层。
3.根据权利要求1所述的一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，其特征在于，所述竖直段壳体(1)和水平段壳体(4)外表面设置有保温层；保温层采用硅酸铝或岩棉。
4.根据权利要求1所述的一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，其特征在于，所述第一换热器(2)采用竖直立管或螺旋管。
5.根据权利要求1所述的一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，其特征在于，所述水平段壳体(4)的宽度为2～6m，长度8～10m。
6.根据权利要求1所述的一种复合式小颗粒半焦冷却及余热回收装置，其特征在于，所述水平段壳体(4)上部开设有排风口(11)，所述排风口(11)连接有除尘装置。
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