CN105925279A - 一种高温粉焦有机热载体余热回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温半焦有机热载体余热回收方法。本发明针对直径20mm以下的高温粉焦，以有机热载体为换热介质，立式换热器为换热单元，有机热载体与高温半焦通过换热管进行间接换热，通过三级逆向换热，最大限度的冷却高温粉焦，实现120℃以下的常压干熄焦出料。有机热载体，在无氧微正压下运行，可获得280℃的高参数换热介质供用热设备。本发明工艺简单、热效率高，在实现粉焦干熄焦的同时达到余热的有效利用。

Description

一种高温粉焦有机热载体余热回收方法

技术领域

本发明属于煤干馏技术领域，具体涉及一种高温半焦有机热载体余热回收方法，以立式换热器为本体，有机热载体为换热介质。

背景技术

煤低温干馏是采用煤炭热解加工技术，在隔绝空气的情况下，将煤炭加热到550℃～600℃，脱除影响煤热值的水、氧和低热值挥发分物质，使煤发热组分富集，形成固体半焦。

干馏技术生产的半焦根据工艺不同主要有块状和粉末状，对于高温粉末半焦，经干馏炉生产后需要进行熄焦冷却。高温半焦的显热占整个干馏过程的能耗比例较高。因此，回收半焦的显热，可有效降低煤干馏过程的能耗。

目前的熄焦技术有干法熄焦和湿法熄焦。干法熄焦技术是采用惰性气体吸收半焦的显热，吸收了半焦显热的惰性气体作为二次能源，在热交换设备中交换热量后惰性气体可重复利用。湿法熄焦技术是通过水对高温焦炭直接冷却。干法熄焦与湿法熄焦相比，具有可回收半焦显热，改善半焦质量和减少环境污染等优点。当前的气体热载体干熄焦技术处理粉状焦炭时气固分离难度较大，不太适合。

将高温固体颗粒热量直接予以回收的换热系统是粉焦余热回收的新方向。常规换热系统或余热锅炉的工作原理，是采用水或蒸汽作为换热介质，获得高温蒸汽，系统结构复杂，管路工作压力较大，设备制造和使用维护成本较高。

因此，如何简便有效地实现对高温粉焦的冷却同时回收余热，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明是解决当前干熄焦系统中无法处理粉料，存在的大量能量损失和系统配置复杂等问题，通过立式换热器为换热单元，有机热载体为换热介质，直接回收高温粉焦热量，达到干熄焦和余热利用的目的。

为此，本发明提供了一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，包括以下步骤：

步骤1）启动通过管线与装有有机热载体的低温储罐出口相连的第一油泵，打开第一油泵出口支路管线上依次设置的第一阀门和加热器，关闭第一油泵出口另一条支路管线上的第二阀门，有机热载体进入加热器后按照升温曲线进行升温，脱除其中的水分和烃类，之后储存于低温储罐；

步骤2）经低温干馏出炉550℃的高温粉焦依次进入从上至下设置的三级换热器、二级换热器、一级换热器的同时关闭第一阀门，打开第一油泵与一级换热器进口相通的出口管线上的第二阀门；

步骤3）有机热载体经第一油泵增压后由第二阀门通入一级换热器，与高温粉焦进行热交换，升温至140℃经一级换热器出口进入第一膨胀箱；

步骤4）储存于第一膨胀箱的有机热载体达到设定液位后，经第二油泵增压后进入二级换热器，升温至210℃经二级换热器出口进入第二膨胀箱；

步骤5）储存于第二膨胀箱的有机热载体达到设定液位后，经第三油泵增压后进入三级换热器，升温至280℃经三级换热器出口进入第三膨胀箱；

高温粉焦经三组换热器内流通的有机热载体进行逆向换热逐级冷却至120℃以下，低温粉焦由一级换热器底部出料，实现干熄焦；

步骤6）第三膨胀箱内的有机热载体达到设定液位后，回流至高温储罐，储存待用；

步骤7）高温储罐内有机热载体储存至设定液位后，启动第四油泵，打开第四油泵与用热设备相通的出口管线上的第三阀门，关闭用热设备出口与低温储罐之间的第五阀门，关闭第四油泵与水冷却器相通的出口管线上的第四阀门，有机热载体为用热设备供热，经换热后的有机热载体回至低温储罐，完成余热回收利用循环；

步骤8）根据用热设备出口有机热载体温度的高低，关闭第五阀门，打开水冷却器前的第六阀门，开启水冷却器进行辅助冷却。

所述有机热载体是导热油，该导热油为合成型导热油或矿物型导热油。

所述高温粉焦为直径20mm以下的粉状半焦。

步骤5）中所述低温粉焦由一级换热器底部出料，其出料量和在换热器中停留时间通过一级换热器下部设置的出料机进行控制。

高温粉焦的进料温度和进料量出现波动时，通过对第一油泵、第二油泵、第三油泵的循环流量进行调节，实现120℃以下出料。

用热设备耗热量出现变动时，通过对第四油泵的流量和第三阀门、第六阀门的开度进行调节。

所述有机热载体采用强制循环，工作压力为0.1MPa，在无氧环境循环使用。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用有机热载体对粉焦进行连续多次熄焦降温，采用逆流操作可获得较大的传热效率，缩短熄焦时间，能够有效降低最终出口粉焦的温度。

（2）换热介质通过多级升温，可获得更高温度，有更为广泛的用途。

（3）作换热介质的有机热载体可循环重复使用，有效降低余热回收过程的使用成本，整个熄焦余热回收过程处于无氧环境，系统微正压安全可靠。

（4）换热器为立式换热器，内布蛇形换热管，错位布置能有效混料，结构简单，采用重力输送不耗能，处理量大，成本低。

（5）半焦经多级冷却干熄焦，可以有效改善半焦的物理性质。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中：1、低温储罐；2、加热器；3、第一油泵；4、第一阀门；5、第二阀门；6、出料机；7、一级换热器；8、第二油泵；9、第一膨胀箱；10、二级换热器；11、第三油泵；12、第二膨胀箱；13、三级换热器；14、第三膨胀箱；15、高温储罐；16、第四油泵；17、第三阀门；18、第四阀门；19、用热设备；20、第五阀门；21、第六阀门；22、水冷却器。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种如图1所示的高温粉焦有机热载体余热回收方法，包括以下步骤：

步骤1）启动通过管线与装有有机热载体的低温储罐1出口相连的第一油泵3，打开第一油泵3出口支路管线上依次设置的第一阀门4和加热器2，关闭第一油泵3出口另一条支路管线上的第二阀门5，有机热载体进入加热器2后按照升温曲线进行升温，脱除其中的水分和烃类，之后储存于低温储罐1；

步骤2）经低温干馏出炉550℃的高温粉焦依次进入从上至下设置的三级换热器13、二级换热器10、一级换热器7的同时关闭第一阀门4，打开第一油泵3与一级换热器7进口相通的出口管线上的第二阀门5；

步骤3）有机热载体经第一油泵3增压后由第二阀门5通入一级换热器7，与高温粉焦进行热交换，升温至140℃经一级换热器7出口进入第一膨胀箱9；

步骤4）储存于第一膨胀箱9的有机热载体达到设定液位后，经第二油泵8增压后进入二级换热器10，升温至210℃经二级换热器10出口进入第二膨胀箱12；

步骤5）储存于第二膨胀箱12的有机热载体达到设定液位后，经第三油泵11增压后进入三级换热器13，升温至280℃经三级换热器13出口进入第三膨胀箱14；

高温粉焦经三组换热器内流通的有机热载体进行逆向换热逐级冷却至120℃以下，低温粉焦由一级换热器7底部出料，实现干熄焦；

步骤6）第三膨胀箱14内的有机热载体达到设定液位后，回流至高温储罐15，储存待用；

步骤7）高温储罐15内有机热载体储存至设定液位后，启动第四油泵16，打开第四油泵16与用热设备19相通的出口管线上的第三阀门17，关闭用热设备19出口与低温储罐1之间的第五阀门20，关闭第四油泵16与水冷却器22相通的出口管线上的第四阀门18，有机热载体为用热设备19供热，经换热后的有机热载体回至低温储罐1，完成余热回收利用循环；

步骤8）根据用热设备19出口有机热载体温度的高低，关闭第五阀门20，打开水冷却器22前的第六阀门21，开启水冷却器22进行辅助冷却。

本实施例针对直径为20mm以下550℃的高温粉焦。利用有机热载体（导热油）与高温粉焦进行逆向换热，出口粉焦温度控制在120℃以下的常压干熄焦。有机热载体经3次升温至280℃，为用热设备19供热。

本发明利用高温粉焦与有机热载体通过换热器内换热管间接传导换热，热量损失少，余热利用率高；通过三级逆向换热，最大限度的冷却高温半焦，实现干熄焦出料，半焦性质好，有机热载体升温高，用途广；有机热载体可循环重复使用，成本低。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，步骤5）中所述低温粉焦由一级换热器7底部出料，其出料量和在换热器中停留时间通过一级换热器7下部设置的出料机6进行控制。

高温粉焦的进料温度和进料量出现波动时，通过对第一油泵3、第二油泵8、第三油泵11的循环流量进行调节，实现120℃以下出料。

用热设备19耗热量出现变动时，通过对第四油泵16的流量和第三阀门17、第六阀门21的开度进行调节。

有机热载体采用强制循环，工作压力为0.1MPa，在无氧环境循环使用。有机热载体作为换热介质，在无氧微正压下运行，系统使用安全维护简单。

综上所述，本发明针对直径20mm以下的高温粉焦，以有机热载体为换热介质，立式换热器为换热单元，有机热载体与高温半焦通过换热管进行间接换热，通过三级逆向换热，最大限度的冷却高温粉焦，实现120℃以下的常压干熄焦出料。有机热载体，在无氧微正压下运行，可获得280℃的高参数换热介质供用热设备19。

本发明工艺简单、热效率高，在实现粉焦干熄焦的同时达到余热的有效利用。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）启动通过管线与装有有机热载体的低温储罐（1）出口相连的第一油泵（3），打开第一油泵（3）出口支路管线上依次设置的第一阀门（4）和加热器（2），关闭第一油泵（3）出口另一条支路管线上的第二阀门（5），有机热载体进入加热器（2）后按照升温曲线进行升温，脱除其中的水分和烃类，之后储存于低温储罐（1）；

步骤2）经低温干馏出炉550℃的高温粉焦依次进入从上至下设置的三级换热器（13）、二级换热器（10）、一级换热器（7）的同时，关闭第一阀门（4），打开第一油泵（3）与一级换热器（7）进口相通的出口管线上的第二阀门（5）；

步骤3）有机热载体经第一油泵（3）增压后由第二阀门（5）通入一级换热器（7），与高温粉焦进行热交换，升温至140℃经一级换热器（7）出口进入第一膨胀箱（9）；

步骤4）储存于第一膨胀箱（9）的有机热载体达到设定液位后，经第二油泵（8）增压后进入二级换热器（10），升温至210℃经二级换热器（10）出口进入第二膨胀箱（12）；

步骤5）储存于第二膨胀箱（12）的有机热载体达到设定液位后，经第三油泵（11）增压后进入三级换热器（13），升温至280℃经三级换热器（13）出口进入第三膨胀箱（14）；

高温粉焦经三组换热器内流通的有机热载体进行逆向换热逐级冷却至120℃以下，低温粉焦由一级换热器（7）底部出料，实现干熄焦；

步骤6）第三膨胀箱（14）内的有机热载体达到设定液位后，回流至高温储罐（15），储存待用；

步骤7）高温储罐（15）内有机热载体储存至设定液位后，启动第四油泵（16），打开第四油泵（16）与用热设备（19）相通的出口管线上的第三阀门（17），关闭用热设备（19）出口与低温储罐（1）之间的第五阀门（20），关闭第四油泵（16）与水冷却器（22）相通的出口管线上的第四阀门（18），有机热载体为用热设备（19）供热，经换热后的有机热载体回至低温储罐(1)，完成余热回收利用循环；

步骤8）根据用热设备(19)出口有机热载体温度的高低，关闭第五阀门（20），打开水冷却器(22)前的第六阀门（21），开启水冷却器(22)进行辅助冷却。

2. 根据权利要求1所述的一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，其特征在于：所述有机热载体是导热油，该导热油为合成型导热油或矿物型导热油。

3.根据权利要求1所述的一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，其特征在于：所述高温粉焦为直径20mm以下的粉状半焦。

4.根据权利要求1所述的一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，其特征在于：步骤5）中所述低温粉焦由一级换热器（7）底部出料，其出料量和在换热器中停留时间通过一级换热器（7）下部设置的出料机（6）进行控制。

5.根据权利要求1所述的一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，其特征在于：高温粉焦的进料温度和进料量出现波动时，通过对第一油泵（3）、第二油泵（8）、第三油泵（11）的循环流量进行调节，实现120℃以下出料。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，其特征在于：用热设备（19）耗热量出现变动时，通过对第四油泵（16）的流量和第三阀门（17）、第六阀门（21）的开度进行调节。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种高温粉焦有机热载体余热回收方法，其特征在于：所述有机热载体采用强制循环，工作压力为0.1MPa，在无氧环境循环使用。