CN109679668A - 一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法及系统，所述系统包括荒煤气储存平衡器、催化裂解炉、偏心径向热管换热器及喷氨装置；焦炉炭化室通过多个上升管连接汇集管，汇集管连接荒煤气储存平衡器；催化裂解炉通过原料进口管与荒煤气储存平衡器连接，催化裂解炉底部的燃烧系统通过燃料入口管与荒煤气储存平衡器连接；催化裂解炉的荒煤气出口连接偏心径向热管换热器，偏心径向热管换热器通过第一蒸汽管道连接蒸汽管网，通过第二蒸汽管道和荒煤气管道连接化产系统，荒煤气管道上设喷氨装置。本发明采用科学分区、催化裂解、余热极限回收和蒸汽直接引入化产系统的方法，避免传统工艺中煤焦油碳化等问题，同时实现荒煤气余热极限回收及高效利用。
Description
技术领域
本发明涉及荒煤气余热回收技术领域，尤其涉及一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法及系统。
背景技术
随着能源供应的日趋紧张，钢铁行业对节能新技术的应用日益重视。焦炉煤气是装炉煤在焦炉炭化室中干馏时产生的黄褐色汽气混合物，其组成很复杂，包括主体部分、焦油雾、水气和各种杂质。通过对不同炉型焦炉的热平衡测试得知，焦炉在炼焦过程中，消耗热量的70％以上被生成的焦炭和煤在高温干馏过程中产生的荒煤气带走。就炼焦炉产物带出的热量而言，焦炭带出的显热居第一位，荒煤气带出的显热居第二位，两者具有极高的显热回收利用潜力。随着国内外干熄焦(CDQ)技术的不断发展和完善，红热焦炭所含的显热已经有了成熟的回收途径。但是，由于显热回收过程中换热面的设计以及换热管道表面焦油蒸汽结焦等一系列的问题，荒煤气显热回收技术目前一直处于探索阶段。
发明内容
本发明提供了一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法及系统，采用科学分区、催化裂解、余热极限回收和蒸汽直接引入化产系统的方法，避免传统工艺中煤焦油碳化等问题，同时实现荒煤气余热极限回收及高效利用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法，焦炉炭化室煤干馏产生的荒煤气经上升管、汇集管进入荒煤气储存平衡器，通过耐高温过滤网去除炽热固体颗粒；经缓冲后的荒煤气一部分作为燃料进入催化裂解炉的燃烧系统参与燃烧，将催化裂解炉中的催化剂层加热至适宜温度；另一部分定量流入催化裂解炉参与裂解反应，加热催化剂层后的烟气和经催化裂解后的荒煤气由偏心径向热管换热器回收余热，产生的高温高压蒸汽并入蒸汽管网，冷却后的荒煤气经喷氨装置喷氨降温后进入化产系统进行净化处理。
一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法，具体包括如下步骤：：
1)根据焦炉推焦串序，将上升管划分为多组；每组上升管配备1个荒煤气储存平衡器；
2)750℃以上的荒煤气从焦炉炭化室中引出，依次经过上升管和汇集管，进入荒煤气储存平衡器，通过耐高温过滤网去除炽热固体颗粒，防止其堵塞催化裂解炉的燃烧系统或导致催化裂解炉中的催化剂高温过烧；
3)一部分经过滤、温度在700℃以上的荒煤气进入催化裂解炉底部的燃烧系统参与燃烧，产生的1100℃高温烟气与催化剂层换热，催化剂层升温至500℃后，关闭燃烧系统，准备下一步的催化裂解反应；
4)另一部分荒煤气定量自催化裂解炉的下部鼓入，荒煤气中的焦油在催化剂层的作用下发生裂解反应，提高煤气中的H2、CH4、C2H4含量，降低CO含量，总的热值增大；上述过程的化学反应式如下:
焦油→C+CnHm+H2+CO (1)
焦油+H2O→CO+H2 (2)
CnHm+H2O→CO+H2 (3)
焦油→CO+H2+CH4+… (6)
CnHm+{H2O,CO2…}→CO+H2+CH4+… (7)
5)经过催化裂解后的荒煤气温度下降至600～700℃，进入偏心径向热管换热器，换热后产生2.5MPa/400℃的饱和蒸汽，饱和蒸汽一部分并入蒸汽管网，另一部分供给化产系统使用；
6)催化裂解后的荒煤气中基本不含煤焦油，降温到150℃后的荒煤气从偏心径向热管换热器排出，经过喷氨装置进一步降温后送入化产系统。
一种焦炉荒煤气余热极限回收利用系统，包括荒煤气储存平衡器、催化裂解炉、偏心径向热管换热器及喷氨装置；焦炉炭化室通过多个上升管连接汇集管，汇集管连接荒煤气储存平衡器；荒煤气储存平衡器由荒煤气储罐及耐高温过滤网组成，荒煤气储罐中靠近荒煤气入口处设耐高温过滤网；催化裂解炉下部的荒煤气入口通过原料进口管与荒煤气储存平衡器连接，催化裂解炉底部的燃烧系统通过燃料入口管与荒煤气储存平衡器连接；催化裂解炉的荒煤气出口连接偏心径向热管换热器，偏心径向热管换热器设第一蒸汽出口通过第一蒸汽管道连接蒸汽管网，设第二蒸汽出口通过第二蒸汽管道连接化产系统，设荒煤气出口通过荒煤气管道连接化产系统，荒煤气管道上设喷氨装置。
所述催化裂解炉的一侧下部设荒煤气入口，另一侧上部设荒煤气出口，催化裂解炉中设有多层催化剂层。
所述上升管分为多组，每组配备1个荒煤气储存平衡器，各个荒煤气储存平衡器分别通过原料进口管连接催化裂解炉的荒煤气入口，原料进口管上设流量调节阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用科学分区、催化裂解、余热极限回收和蒸汽直接引入化产系统的方法，避免传统工艺中煤焦油碳化等问题，同时实现荒煤气余热极限回收及高效利用，实现节能减排和控制污染，具有较大的经济效益和社会意义。
附图说明
图1是本发明所述一种焦炉荒煤气余热极限回收利用系统的结构示意图。
图中：1.焦炉炭化室 2.上升管 3.汇集管 4.荒煤气储存平衡器 5.燃料入口管6.原料进口管 7.催化剂层 8.催化裂解炉 9.偏心径向热管换热器 10.蒸汽管网 11.喷氨装置 12.化产系统
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法，焦炉炭化室1煤干馏产生的荒煤气经上升管2、汇集管3进入荒煤气储存平衡器4，通过耐高温过滤网去除炽热固体颗粒；经缓冲后的荒煤气一部分作为燃料进入催化裂解炉8的燃烧系统参与燃烧，将催化裂解炉8中的催化剂层7加热至适宜温度；另一部分定量流入催化裂解炉8参与裂解反应，加热催化剂层7后的烟气和经催化裂解后的荒煤气由由偏心径向热管换热器9回收余热，产生的高温高压蒸汽并入蒸汽管网10，冷却后的荒煤气经喷氨装置11喷氨降温后进入化产系统12进行净化处理。
一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法，具体包括如下步骤：：
1)根据焦炉推焦串序，将上升管2划分为多组；每组上升管2配备1个荒煤气储存平衡器4，以消除荒煤气周期性产生的特点对余热回收系统的影响，保证系统的高效运行；
2)750℃以上的荒煤气从焦炉炭化室1中引出，依次经过上升管2和汇集管3，进入荒煤气储存平衡器4，通过耐高温过滤网去除炽热固体颗粒，防止其堵塞催化裂解炉8的燃烧系统或导致催化裂解炉8中的催化剂高温过烧；
3)一部分经过滤、温度在700℃以上的荒煤气进入催化裂解炉8底部的燃烧系统参与燃烧，产生的1100℃高温烟气与催化剂层7换热，催化剂层7升温至500℃后，关闭燃烧系统，准备下一步的催化裂解反应；
4)另一部分荒煤气定量自催化裂解炉8的下部鼓入，荒煤气中的焦油在催化剂层7的作用下发生裂解反应，提高煤气中的H2、CH4、C2H4含量，降低CO含量，总的热值增大；上述过程的化学反应式如下:
焦油→C+CnHm+H2+CO (1)
焦油+H2O→CO+H2 (2)
CnHm+H2O→CO+H2 (3)
焦油→CO+H2+CH4+… (6)
CnHm+{H2O,CO2…}→CO+H2+CH4+… (7)
5)经过催化裂解后的荒煤气温度下降至600～700℃，进入偏心径向热管换热器9，换热后产生2.5MPa/400℃的饱和蒸汽，饱和蒸汽一部分并入蒸汽管网10，另一部分供给化产系统12使用；
6)催化裂解后的荒煤气中基本不含煤焦油，降温到150℃后的荒煤气从偏心径向热管换热器9排出，经过喷氨装置11进一步降温后送入化产系统12。
一种焦炉荒煤气余热极限回收利用系统，包括荒煤气储存平衡器4、催化裂解炉8、偏心径向热管换热器9及喷氨装置11；焦炉炭化室1通过多个上升管2连接汇集管3，汇集管3连接荒煤气储存平衡器4；荒煤气储存平衡器4由荒煤气储罐及耐高温过滤网组成，荒煤气储罐中靠近荒煤气入口处设耐高温过滤网；催化裂解炉8下部的荒煤气入口通过原料进口管6与荒煤气储存平衡器4连接，催化裂解炉8底部的燃烧系统通过燃料入口管5与荒煤气储存平衡器4连接；催化裂解炉8的荒煤气出口连接偏心径向热管换热器9，偏心径向热管换热器9设第一蒸汽出口通过第一蒸汽管道连接蒸汽管网10，设第二蒸汽出口通过第二蒸汽管道连接化产系统12，设荒煤气出口通过荒煤气管道连接化产系统12，荒煤气管道上设喷氨装置11。
所述催化裂解炉8的一侧下部设荒煤气入口，另一侧上部设荒煤气出口，催化裂解炉8中设有多层催化剂层7。
所述上升管2分为多组，每组配备1个荒煤气储存平衡器4，各个荒煤气储存平衡器4分别通过原料进口管6连接催化裂解炉8的荒煤气入口，原料进口管6上设流量调节阀。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法，其特征在于，焦炉炭化室煤干馏产生的荒煤气经上升管、汇集管进入荒煤气储存平衡器，通过耐高温过滤网去除炽热固体颗粒；经缓冲后的荒煤气一部分作为燃料进入催化裂解炉的燃烧系统参与燃烧，将催化裂解炉中的催化剂层加热至适宜温度；另一部分定量流入催化裂解炉参与裂解反应，加热催化剂层后的烟气和经催化裂解后的荒煤气由偏心径向热管换热器回收余热，产生的高温高压蒸汽并入蒸汽管网，冷却后的荒煤气经喷氨装置喷氨降温后进入化产系统进行净化处理。
2.如权利要求1所述的一种焦炉荒煤气余热极限回收利用方法，其特征在于，具体包括如下步骤：：
1)根据焦炉推焦串序，将上升管划分为多组；每组上升管配备1个荒煤气储存平衡器；
2)750℃以上的荒煤气从焦炉炭化室中引出，依次经过上升管和汇集管，进入荒煤气储存平衡器，通过耐高温过滤网去除炽热固体颗粒，防止其堵塞催化裂解炉的燃烧系统或导致催化裂解炉中的催化剂高温过烧；
3)一部分经过滤、温度在700℃以上的荒煤气进入催化裂解炉底部的燃烧系统参与燃烧，产生的1100℃高温烟气与催化剂层换热，催化剂层升温至500℃后，关闭燃烧系统，准备下一步的催化裂解反应；
4)另一部分荒煤气定量自催化裂解炉的下部鼓入，荒煤气中的焦油在催化剂层的作用下发生裂解反应，提高煤气中的H2、CH4、C2H4含量，降低CO含量，总的热值增大；上述过程的化学反应式如下:
焦油→C+CnHm+H2+CO (1)
焦油+H2O→CO+H2 (2)
CnHm+H2O→CO+H2 (3)
焦油→CO+H2+CH4+… (6)
CnHm+{H2O,CO2…}→CO+H2+CH4+… (7)
5)加热催化剂层后的600～700℃烟气和经催化裂解后的600～700℃荒煤气进入偏心径向热管换热器，换热后产生2.5MPa/400℃的饱和蒸汽，饱和蒸汽一部分并入蒸汽管网，另一部分供给化产系统使用；
6)催化裂解后的荒煤气中基本不含煤焦油，降温到150℃后的荒煤气从偏心径向热管换热器排出，经过喷氨装置进一步降温后送入化产系统。
3.一种焦炉荒煤气余热极限回收利用系统，其特征在于，包括荒煤气储存平衡器、催化裂解炉、偏心径向热管换热器及喷氨装置；焦炉炭化室通过多个上升管连接汇集管，汇集管连接荒煤气储存平衡器；荒煤气储存平衡器由荒煤气储罐及耐高温过滤网组成，荒煤气储罐中靠近荒煤气入口处设耐高温过滤网；催化裂解炉下部的荒煤气入口通过原料进口管与荒煤气储存平衡器连接，催化裂解炉底部的燃烧系统通过燃料入口管与荒煤气储存平衡器连接；催化裂解炉的荒煤气出口连接偏心径向热管换热器，偏心径向热管换热器设第一蒸汽出口通过第一蒸汽管道连接蒸汽管网，设第二蒸汽出口通过第二蒸汽管道连接化产系统，设荒煤气出口通过荒煤气管道连接化产系统，荒煤气管道上设喷氨装置。
4.根据权利要求3所述的一种焦炉荒煤气余热极限回收利用系统，其特征在于，所述催化裂解炉的一侧下部设荒煤气入口，另一侧上部设荒煤气出口，催化裂解炉中设有多层催化剂层。
5.根据权利要求3所述的一种焦炉荒煤气余热极限回收利用系统，其特征在于，所述上升管分为多组，每组配备1个荒煤气储存平衡器，各个荒煤气储存平衡器分别通过原料进口管连接催化裂解炉的荒煤气入口，原料进口管上设流量调节阀。
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