一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺的制作方法

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一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺的制造方法

本发明属于煤化工(及油页岩)热解领域,具体涉及一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺。



背景技术:

受我国富煤的资源禀赋先决条件影响,煤炭在能源消费结构中长期占居主导地位,乃至今后相当长时间内不会发生根本性改变,由于大量的煤炭使用带来了局部地区环境污染严重。只有将煤炭资源化利用,一改以前煤炭直接燃烧的使用方式,将煤炭由燃料转化为煤炭制品及化工原料,即通过煤热解技术,先将煤炭转化成固态-半焦、气态-煤气、液态-焦油。再对其煤炭转化产品进行精加工再利用,坚持煤炭的全生命周期分质、分级、高效、清洁、集约化发展的路径。对提高煤炭产品附加值,减少大气环境污染,达到煤炭资源可持续利用的目标。

无论是方形热解炉还是圆形热解炉,在煤热解生产过程中600~750℃炽热的半焦通常采用废水淬冷降温,淬冷后的半焦水含量≥28%wt,需要对半焦过量水分进行煤气燃烧明火烘干处理,使其烘干后的水含量≤14%。在此过程中,废水常采用热解过程中生产的酚氨废水,该废水溶解有大量的酚类、芳烃、硫化氢、氨、焦油等污染物,废水淬冷过程中半焦自身具有的多孔性结构,吸附了大量的水和废水中的污染物,并且在烘干过程中水分和大部分污染物挥发到大气中,造成废水中的污染物向环境大气中转移,没有挥发的污染物滞留在半焦中,在半焦使用过程中又造成二次污染。因此,急需要一种半焦的干法冷却工艺技术及装置,从而减少环境污染,提高半焦产品质量,回收热半焦热量。

专利CN106190204A提供了一种用于低温干馏炉的余热回收系统,包括介质储蓄池、循环泵的进口阀门、循环泵、循环泵的出口阀门、取热介质进口总管、取热装置、取热介质出口总管、余热利用装置。取热装置包括取热保护罩和取热管,取热保护罩与煤低温干馏炉内壁固定连接,取热保护罩内设置取热管,取热保护罩里设有至少1根弓型取热管。该发明采用上下弯折的弓型取热管回收半焦热量,其取热装置至于煤低温干馏炉内部,由于弓型管上下弯折过程中相邻管间距受180度弯头弯取半径影响,实际与热半焦相接触的面积十分有限,同时由于弓型管的设置造成取热管内的介质在180度弯头处改变流动方向,越到高温区取热管内的蒸汽含量越高,造成汽水混合双相流对180度弯头冲刷腐蚀严重,影响其安全稳定运行。且该装置至于热解炉内部,不利用向现有炉型推广应用,同时由于每根弓型管设置一个进口和一个出口,管口数量众多复杂不利用维护检修。

专利CN205155907U提供了一种兰炭干熄焦余热利用装置。该装置包括锅筒、锅筒上连接有供水母管,供水母管上连接有若干供水支管,每根供水支管连接有冷焦箱,冷焦箱的入焦口通过集箱连接至炭化炉的热焦排放口,冷焦箱的出焦口汇集至出焦设备,冷焦箱顶部的蒸汽出口通过蒸汽支管连接至蒸汽母管,所述蒸汽母管连接至锅筒,锅筒上部设有用于将蒸汽排至用汽场所的汽阀。冷焦箱设置膜式水冷壁结构,实现换热冷却。该发明的装置采用热虹吸原理,实现热水在冷焦箱内循环吸热并副产蒸汽,达到对热半焦冷却的目的。但由于现有方型热炉设置6~14个热半焦出口,并随技术的改进热半焦出口再不断增加,每个出焦口设置一台半焦冷却装置,依靠热虹吸自然循环,容易造成冷焦箱内的水介质偏流而使各个冷焦箱出口半焦温度不同而影响半焦质量。



技术实现要素:

本发明为了解决上述技术问题,提供了一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺,实现除盐水的预热、蒸发、过热一体化,采用螺旋缠绕式辐射管高效回收半焦显热,并可根据实际需要产生过热蒸汽、饱和蒸汽和热水,同时实现最大限度热量交换,提高了换热效率,降低了半焦冷却后的温度。

本发明是通过以下技术方案来实现:

一种紧凑缠绕型半焦冷却装置,包括缓冲罐、给水泵、半焦冷却器、旋流分离器和带调节功能的阀门;所述的缓冲罐上经阀门通入有除盐水,缓冲罐经给水泵和阀门后连接到半焦冷却器的缠绕式辐射管入口上,半焦冷却器的缠绕式辐射管出口与旋流分离器相连通,旋流分离器底部的排液口还通过排液阀门与缓冲罐相连,旋流分离器顶部经阀门将水产品送出;所述的半焦冷却器包括半焦冷却器底板、半焦冷却器壳体和半焦冷却器顶板;所述的半焦冷却器底板底端设有半焦出口,半焦冷却器底板上安装有半焦冷却器壳体,半焦冷却器壳体顶端设置有半焦冷却器顶板和热半焦入口,热半焦入口两侧均设置有入口连接管,入口连接管的入口与热解炉的热半焦下料口相接,入口连接管的下部插入半焦冷却器顶板内,半焦冷却器壳体内部设置两个缠绕式辐射管,两个缠绕式辐射管的出、入口汇合,入口为缠绕式辐射管入口,出口为缠绕式辐射管出口。

所述的半焦冷却器壳体内部分别设置中心缠绕式辐射管和外层缠绕式辐射管,中心缠绕式辐射管外圈设置同轴线的外层缠绕式辐射管,外层缠绕式辐射管与中心缠绕式辐射管螺旋缠绕方向相反,由半焦冷却器底板向半焦冷却器顶板看,中心缠绕式辐射管逆时针旋转,外层缠绕式辐射管顺时针旋转。

所述的中心缠绕式辐射管和外层缠绕式辐射管的缠绕匝数为45~60。

所述的外层缠绕式辐射管形成的矩形管筒的内壁面与热半焦直接接触,外层缠绕式辐射管的外壁面与半焦冷却器壳体之间填充耐火隔热材料。

所述的中心缠绕式辐射管与外层缠绕式辐射管之间设置多个隔离支撑板,中心缠绕式辐射管与外层缠绕式辐射管之间的距离D≥5倍的Rmax,≤8.5倍的Rmax,Rmax为半焦颗粒最大直径,相邻的隔离支撑板之间的最小距离L≥15~25倍的Rmax。

所述的两个缠绕式辐射管横向切面为矩形结构,四角由4个直角弯头连接,直角弯头的弯曲半径为1.5~2倍的管径,单个辐射管与辐射管之间紧密贴合,并沿横向切面矩形几何中心螺旋缠绕形成一个矩形管筒,矩形管筒的表面与半焦接触时,即为缠绕式辐射管受热面;单个辐射管与辐射管之间紧密贴合,形成了锯齿形结构表面,锯齿形结构表面面积是同样平面结构尺寸的1.57倍。

所述的入口连接管与半焦冷却器顶板之间形成有连接缝,连接缝处设置可供上下变形的C型弹性管,C型弹性管用于吸收由于半焦冷却器热胀冷缩产生的垂直方向上的位移,C型弹性管的侧板焊接在入口连接管的外侧壁上,C型弹性管的底板焊接在半焦冷却器顶板上。

所述的半焦冷却器设置成方环形或者圆环形,入口连接管的外部由耐热金属材料制成,内部由非金属耐热材料制成。

一种紧凑缠绕型半焦冷却工艺,包括以下步骤:

1)25~40℃除盐水经阀门调节补充流量后进入缓冲罐,进入缓冲罐之后经给水泵增压至0.8~1.7MPa,由阀门调节至所需的流量后,自半焦冷却器的缠绕式辐射管入口进入缠绕式辐射管内;

2)进入缠绕式辐射管内的水沿缠绕式辐射管螺旋上升,与缠绕式辐射管外停留在缠绕式辐射管形成的内空腔中的热半焦发生热交换,除盐水在缠绕式辐射管内螺旋上升的过程中被逐步加热至170~200℃并被全部汽化,汽化后的蒸汽继续在缠绕式辐射管内螺旋上升并被进一步的过热至200~250℃,被过热后的蒸汽由半焦冷却器的缠绕式辐射管出口进入旋流分离器内;

3)旋流分离器底部的排液阀门关闭,经旋流分离器缓冲后,水产品由旋流分离器顶部经由阀门调压至0.7~1.6MPa送出装置。

在步骤3)之后还包括以下步骤:旋流分离器底部分离出的饱和水经排液阀门返回给水泵入口的缓冲罐,与补充除盐水混合后循环利用。

与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:

本发明提供了一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺,实现了除盐水的预热、蒸发、过热一体化,采用螺旋缠绕式辐射管高效回收半焦显热,并可根据实际需要产生过热蒸汽、饱和蒸汽和热水,同时具有冷却后的半焦颗粒温度的特点。本发明强化了温差效应,提高了辐射换热效率,有利于半焦充分冷却。

本发明工艺过程简单紧凑,冷介质液态水与热介质固体半焦逆向流动,提高了换热效率,降低了半焦冷却后的温度。半焦冷却器设置在热解炉底部,与现有炉型紧密结合。由螺旋的缠绕式辐射管埋藏在向下缓慢移动的半焦中,缠绕式辐射管内的冷介质吸收半焦显热,对热半焦进行降温冷却。半焦冷却器内设置多个同中心螺旋的缠绕式辐射管,将向下移动的半焦分隔成厚度均的半焦料层,半焦料层与其周围缠绕的辐射管,使其形成稳定的温度梯度实现最大限度热量交换。通过四个阀门开启度不同,即可灵活调节水产品(过热蒸汽、饱和蒸汽、热水)性质。

附图说明

图1为工艺流程图。

图2为半焦冷却器外形结构图。

图3为半焦冷却器结构剖切图。

图4为缠绕式辐射管和隔离支撑板结构图。

图5为C型密封结构示意图。

其中图中数字1为除盐水,2为水产品(过热蒸汽、饱和蒸汽、热水),3为饱和水,4为热半焦,4’为半焦。

图中字母a为缠绕式辐射管入口,b为缠绕式辐射管出口,c为热半焦入口,d为半焦出口,B为半焦冷却器底板,D为缠绕式辐射管间距,E为半焦冷却器,F为连接缝,G为隔离支撑板,H为半焦冷却器壳体,K1、K2、K3均为阀门,K4为排液阀门;L为隔离支撑板间距,M为C型弹性管,N为入口连接管,P为给水泵,P1为中心缠绕式辐射管,P2为外层缠绕式辐射管,T为半焦冷却器顶板,W为耐火隔热材料。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1至图5,一种紧凑缠绕型半焦冷却装置,包括缓冲罐V、给水泵P、半焦冷却器E、旋流分离器S和带调节功能的阀门K1、K2、K3;所述的缓冲罐V上经阀门K1通入有除盐水1,缓冲罐V经给水泵P和阀门K2后连接到半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a上,半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b与旋流分离器S相连通,旋流分离器S底部的排液口还通过排液阀门K4与缓冲罐V相连,旋流分离器S顶部经阀门K3将水产品送出;所述的半焦冷却器E包括半焦冷却器底板B、半焦冷却器壳体H和半焦冷却器顶板T;所述的半焦冷却器底板B底端设有半焦出口d,半焦冷却器底板B上安装有半焦冷却器壳体H,半焦冷却器壳体H顶端设置有半焦冷却器顶板T和热半焦入口c,热半焦入口c两侧均设置有入口连接管N,入口连接管N的入口与热解炉的热半焦下料口相接,入口连接管N的下部插入半焦冷却器顶板T内,半焦冷却器壳体H内部设置两个缠绕式辐射管,两个缠绕式辐射管的出、入口汇合,入口为缠绕式辐射管入口a,出口为缠绕式辐射管出口b。

所述的半焦冷却器壳体H内部分别设置中心缠绕式辐射管P1和外层缠绕式辐射管P2,中心缠绕式辐射管P1外圈设置同轴线的外层缠绕式辐射管P2,外层缠绕式辐射管P2与中心缠绕式辐射管P1螺旋缠绕方向相反,由半焦冷却器底板B向半焦冷却器顶板T看,中心缠绕式辐射管P1逆时针旋转,外层缠绕式辐射管P2顺时针旋转,所述的中心缠绕式辐射管P1和外层缠绕式辐射管P2的缠绕匝数为45~60。其中,所述的中心缠绕式辐射管P1与外层缠绕式辐射管P2之间设置多个隔离支撑板G,中心缠绕式辐射管与外层缠绕式辐射管之间的距离D≥5倍的Rmax,≤8.5倍的Rmax,Rmax为半焦颗粒最大直径,相邻的隔离支撑板G之间的最小距离L≥15~25倍的Rmax。

所述的两个缠绕式辐射管横向切面为矩形结构,四角由4个直角弯头连接,直角弯头的弯曲半径为1.5~2倍的管径,单个辐射管与辐射管之间紧密贴合,并沿横向切面矩形几何中心螺旋缠绕形成一个矩形管筒,矩形管筒的表面与半焦接触时,即为缠绕式辐射管受热面;单个辐射管与辐射管之间紧密贴合,形成了锯齿形结构表面,锯齿形结构表面面积是同样平面结构尺寸的1.57倍。其中,所述的外层缠绕式辐射管P2形成的矩形管筒的内壁面与热半焦直接接触,外层缠绕式辐射管P2的外壁面与半焦冷却器壳体H之间填充耐火隔热材料W。

进一步地,所述的入口连接管N与半焦冷却器顶板T之间形成有连接缝F,连接缝F处设置可供上下变形的C型弹性管M,C型弹性管M用于吸收由于半焦冷却器E热胀冷缩产生的垂直方向上的位移,C型弹性管M的侧板焊接在入口连接管N的外侧壁上,C型弹性管M的底板焊接在半焦冷却器顶板T上。

需要说明的是,所述的半焦冷却器E设置成方环形或者圆环形,入口连接管N的外部由耐热金属材料制成,内部由非金属耐热材料制成。

参见图1,一种基于所述的装置的紧凑缠绕型半焦冷却工艺,包括以下步骤:

1)25~40℃除盐水1经阀门K1调节补充流量后进入缓冲罐V,进入缓冲罐V之后经给水泵P增压至0.8~1.7MPa,由阀门K2调节至所需的流量后,自半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a进入缠绕式辐射管内;

2)进入缠绕式辐射管内的水沿缠绕式辐射管螺旋上升,与缠绕式辐射管外停留在缠绕式辐射管形成的内空腔中的热半焦4发生热交换,除盐水1在缠绕式辐射管内螺旋上升的过程中被逐步加热至170~200℃并被全部汽化,汽化后的蒸汽继续在缠绕式辐射管内螺旋上升并被进一步的过热至200~250℃,被过热后的蒸汽由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入旋流分离器S内;

3)旋流分离器S底部的排液阀门K4关闭,经旋流分离器S缓冲后,水产品2由旋流分离器S顶部经由阀门K3调压至0.7~1.6MPa送出装置。

在步骤3)之后还包括以下步骤:旋流分离器S底部分离出的饱和水3经排液阀门K4返回给水泵P入口的缓冲罐V,与补充除盐水1混合后循环利用。

具体的,本发明包含缓冲罐V,给水泵P,半焦冷却器E,旋流分离器S和带调节功能的阀门K1、K2、K3、K4。其过程为:25~40℃除盐水1经阀门K1调节补充流量后进入缓冲罐V,后经给水泵P增压至0.8~1.7MPa,由阀门K2调节至所需的流量后,自半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a进入,进入缠绕式辐射管内的水沿缠绕式辐射管螺旋上升,与缠绕式辐射管外,即缠绕式辐射管形成的内空腔中停留的热半焦4发生热交换,除盐水1在缠绕式辐射管内螺旋上升的过程中被逐步加热至170~200℃并被全部汽化,汽化后的蒸汽继续在缠绕式辐射管内螺旋上升并被进一步的过热至200~250℃,被过热后的蒸汽由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入旋流分离器S内,旋流分离器S底部的排液阀门K4关闭,经旋流分离器S缓冲后,过热蒸汽2由旋流分离器S顶部经由阀门K3调压至0.7~1.6MPa送出装置。

若同时增大阀门K1和阀门K2,除盐水1在缠绕式辐射管内被逐步加热至175~200℃并被部分汽化,被部分汽化后的汽水混合物由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入汽水旋流分离器S内,进入旋流分离器S内的汽水混合物将其自身的速度能将其转化为旋转离心力,实现蒸汽与饱和水的分离,饱和热蒸汽2由旋流分离器S顶部经阀门K3调节旋流分离器内的压力0.7~1.6MPa送出装置。旋流分离器S底部分离出的饱和水3经排液阀门K4返回给水泵P入口的缓冲罐V,与补充除盐水1混合后循环利用。

若再次同时再增大阀门K1和阀门K2,除盐水1在缠绕式辐射管内被逐步加热至160~180℃并没有发生汽化,被部分加热后的水由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入汽水的旋流分离器S内,旋流分离器S底部的排液阀门K4关闭,经旋流分离器S缓冲后,热水2由旋流分离器S顶部经由阀门K3调压至0.7~1.6MPa送出装置。

600~750℃的热半焦4由热解炉底部自然滑落进入半焦冷却器E的缠绕式辐射管形成的内空腔内,停留在内空腔内的热半焦4依靠电磁波辐射实现热冷物体间热量传递的过程。而进入缠绕式辐射管内空腔的半焦颗粒会随半焦冷却器E底部安装的排焦装置缓慢向下移动,顶部热解炉内的热半焦4不断补充,最终离开半焦冷却器E的半焦4'温度被降至120~150℃,已经满足技术条件,经后续工艺的调湿处理后进仓储存。

本发明的半焦冷却器E可与热解炉热半焦下料口一一对应,也可以多个热半焦下料口对应一台半焦冷却器E,通过精确调节阀门K2即可达到均匀供水均匀冷却的目的。同时本发明强化了温差效应,提高了辐射换热效率,有利于半焦充分冷却。

具体的,参见图2~图3,所述的半焦冷却器E由入口连接管N、缠绕式辐射管P1、P2、隔离支撑板G,半焦冷却器顶板T,半焦冷却器底板B,C型弹性管M,外壳体H以及外壳体与外层缠绕式辐射管之间填充隔热耐火材料W等组成。入口连接管N置于半焦冷却器E的顶端,入口连接管N入口与热解炉的热半焦下料口相接,入口连接管N的外部由耐热金属材料制成,内部由非金属耐热材料进行保护。入口连接管的下部插入半焦冷却器顶板T内,连接缝F处设置可供上下变形的C型弹性管M,C型弹性管M,用于吸收由于半焦冷却器E热胀冷缩产生的垂直方向上的位移。C型弹性管M的侧板焊接在入口连接管N的外侧壁上,C型弹性管M的底板焊接在半焦冷却器顶板T上。

热半焦4经入口连接管N进入半焦冷却器E内部,半焦冷却器E内部分别设置两个缠绕式辐射管即中心缠绕式辐射管P1和外层缠绕式辐射管P2。螺旋的缠绕式辐射管横向切面为矩形结构,四角由4个直角弯头连接,直角弯头的弯曲半径为1.5~2倍的管径,辐射管与辐射管之间紧密贴合,并沿横向切面矩形几何中心螺旋缠绕形成一个矩形管筒,矩形管筒的表面与半焦接触时,即为缠绕式辐射管受热面。辐射管与辐射管之间紧密贴合,相互贴合的辐射管在其辐射管管壁受热时沿管壁水平径向上产生膨胀位移,在垂直径向上紧密贴合的辐射管相互支撑加强自身的刚度。以上所述的辐射管与辐射管之间紧密贴合,形成了锯齿形结构表面,锯齿形结构表面面积是同样平面结构尺寸的1.57倍,上述的锯齿形结构表面在其半焦颗粒垂直移动的过程中,其弧形表面对半焦颗粒产生水平方向作用力,并在该作用力下产生水平方向上位移,受自身重力作用向下移动的半焦颗粒与水平方向的作用力耦合,产生了振动效应,即使其向下移动的半焦颗粒相互晃动、相挤压,半焦颗粒之间的位置重新排列,细颗粒有序的填补了大半焦颗粒之间形成的空隙,越向下移动颗粒与颗粒之间贴合的越紧密,对热解炉内的气相介质进行了有效的阻隔和截流,防止热解炉内的气体下窜,此时紧密贴合在一起的半焦颗粒推进了半焦颗粒之间的热量传递,促使半焦颗粒中心位置的热量向两边的锯齿形结构表面转移。中心缠绕式辐射管P1外圈设置同轴线的外层缠绕式辐射管P2,外层缠绕式辐射管P2与中心缠绕式辐射管P1螺旋缠绕方向相反,由半焦冷却器底板B向半焦冷却器顶板T看,中心缠绕式辐射管P1逆时针旋转,外层缠绕式辐射管P2顺时针旋转,可以增加同平面温度分布;同时中心缠绕式辐射管P1的出、入口与外层缠绕式辐射管P2的出、入口汇合,有效的减少出入口管口数量。通常情况下设置缠绕式辐射管的缠绕匝数为45~60。外层缠绕式辐射管P2形成的矩形管筒的内壁面与热半焦直接接触,外壁面与半焦冷却器壳体H之间填充耐火隔热材料W,防止热量散失。

中心缠绕式辐射管P1与外层缠绕式辐射管P2之间设置隔离支撑板G,可将缠绕式辐射管内空腔体进行有效分隔,同时增加缠绕式辐射管之间的支撑强度。缠绕式辐射管与缠绕式辐射管之间的距离D≥5倍的Rmax,≤8.5倍的Rmax,Rmax为半焦颗粒最大直径。隔离支撑板之间的最小距离L≥15~25倍的Rmax,以确保半焦颗粒在缠绕式辐射管内空腔内有效向下移动,防止颗粒之间形成桥拱而发生堵塞现象。

缠绕式辐射管沿缠绕几何中心轴线可设置多圈,圈数的多少可依据热半焦下落口的大小灵活设置。本发明半焦冷却器可设置成方环形,也可设置成圆环形,分别适应现有的方形炉和圆形炉。与此同时本发明的半焦冷却器E,不但可以用于固体半焦的冷却降温,也可用于碳素、热灰渣、矿渣等,同时也可用于加热干燥脱水领域。

实施例1

25℃除盐水1经阀门K1调节补充流量后进入缓冲罐V,后由给水泵P增压至1.1MPa,经阀门K1调节至所需流量后,从半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a进入。650℃的热半焦4由热解炉热半焦下料口经半焦冷却器的热半焦入口c进入,并缓慢向下移动。进入缠绕式辐射管P1、P2内的除盐水1沿缠绕式辐射管P1、P2螺旋上升,与缠绕式辐射管P1、P2外即缠绕式辐射管形成的内空腔中停留的热半焦4发生热交换,除盐水1在缠绕辐射管P1、P2内螺旋上升的过程中被逐步加热至179℃并被全部汽化,汽化后的蒸汽继续在缠绕式辐射管P1、P2内螺旋上升并被进一步的过热至230℃,被过热后的蒸汽由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入汽水的旋流分离器S内,旋流分离器S底部的排液阀门K4关闭,经旋流分离器S缓冲后,过热蒸汽2由旋流分离器S顶部经由阀门K3调压至1.0MPa送出装置。半焦4由半焦冷却器E的半焦出口d排出,半焦4被冷却至148℃。

实施例2

35℃除盐水1经阀门K1调节补充流量后进入缓冲罐V,后由给水泵P增压至1.35MPa,经阀门K1调节至所需流量后,从半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a进入。700℃的热半焦4由热解炉热半焦下料口经半焦冷却器的热半焦入口c进入,并缓慢向下移动。进入缠绕式辐射管P1、P2内的除盐水1沿缠绕式辐射管P1、P2螺旋上升,与缠绕式辐射管P1、P2外即缠绕式辐射管形成的内空腔中停留的热半焦4发生热交换,除盐水1在缠绕辐射管P1、P2内螺旋上升的过程中被逐步加热至194℃并被全部汽化,汽化后的蒸汽继续在缠绕式辐射管P1、P2内螺旋上升并被进一步的过热至240℃,被过热后的蒸汽由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入汽水的旋流分离器S内,旋流分离器S底部的排液阀门K4关闭,经旋流分离器S缓冲后,过热蒸汽2由旋流分离器S顶部经由阀门K3调压至1.25MPa送出装置。半焦4由半焦冷却器E的半焦出口d排出,半焦4被冷却至150℃。

实施例3

30℃除盐水1经阀门K1调节补充流量后进入缓冲罐V,后由给水泵P增压至1.07MPa,经阀门K1调节至所需流量后,从半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a进入。680℃的热半焦4由热解炉热半焦下料口经半焦冷却器的热半焦入口c进入,并缓慢向下移动。进入缠绕式辐射管P1、P2内的除盐水1沿缠绕式辐射管P1、P2螺旋上升,与缠绕式辐射管P1、P2外即缠绕式辐射管形成的内空腔中停留的热半焦4发生热交换,除盐水1在缠绕式辐射管P1、P2内螺旋上升的过程中被逐步加热至177℃并被部分汽化。

被部分汽化后的汽水混合物由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入汽水的旋流分离器S内,进入旋流分离器S内的汽水混合物将其自身的速度能将其转化为旋转离心力,实现蒸汽与饱和水的分离,饱和热蒸汽2由旋流分离器S顶部经阀门K3调节旋流分离器内的压力0.97MPa送出装置。旋流分离器S底部分离出的饱和水3经排液阀门K4返回给水泵P入口的缓冲罐V,与补充除盐水1混合后循环利用。半焦4由半焦冷却器E的半焦出口d排出,半焦4被冷却至130℃。

实施例4

35℃除盐水1经阀门K1调节补充流量后进入缓冲罐V,后由给水泵P增压至1.1MPa,经阀门K1调节至所需流量后,从半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a进入。700℃的热半焦4由热解炉热半焦下料口经半焦冷却器的热半焦入口c进入,并缓慢向下移动。进入缠绕式辐射管P1、P2内的除盐水1沿缠绕式辐射管P1、P2螺旋上升,与缠绕式辐射管P1、P2外即缠绕式辐射管形成的内空腔中停留的热半焦4发生热交换,除盐水1在缠绕式辐射管P1、P2内螺旋上升的过程中被逐步加热至180℃并被部分汽化。

被部分汽化后的汽水混合物由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入汽水的旋流分离器S内,进入旋流分离器S内的汽水混合物将其自身的速度能将其转化为旋转离心力,实现蒸汽与饱和水的分离,饱和热蒸汽2由旋流分离器S顶部经阀门K3调节旋流分离器内的压力1.0MPa送出装置。旋流分离器S底部分离出的饱和水3经排液阀门K4返回给水泵P入口的缓冲罐V,与补充除盐水1混合后循环利用。半焦4由半焦冷却器E的半焦出口d排出,半焦4被冷却至138℃。

实施例5

32℃除盐水1经阀门K1调节补充流量后进入缓冲罐V,后由给水泵P增压至0.9MPa,经阀门K1调节至所需流量后,从半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a进入。720℃的热半焦4由热解炉热半焦下料口经半焦冷却器的热半焦入口c进入,并缓慢向下移动。进入缠绕式辐射管P1、P2内的除盐水1沿缠绕式辐射管P1、P2螺旋上升,与缠绕式辐射管P1、P2外即缠绕式辐射管形成的内空腔中停留的热半焦4发生热交换,除盐水1在缠绕式辐射管P1、P2内螺旋上升的过程中被逐步加热至171℃并没有发生汽化,被加热后的水由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入汽水的旋流分离器S内,旋流分离器S底部的排液阀门K4关闭,经旋流分离器S缓冲后,热水2由旋流分离器S顶部经由阀门K3调压至0.8MPa送出装置。半焦4由半焦冷却器E的半焦出口d排出,半焦4被冷却至122℃。

实施例6

27℃除盐水1经阀门K1调节补充流量后进入缓冲罐V,后由给水泵P增压至0.99MPa,经阀门K1调节至所需流量后,从半焦冷却器E的缠绕式辐射管入口a进入。670℃的热半焦4由热解炉热半焦下料口经半焦冷却器的热半焦入口c进入,并缓慢向下移动。进入缠绕式辐射管P1、P2内的除盐水1沿缠绕式辐射管P1、P2螺旋上升,与缠绕式辐射管P1、P2外即缠绕式辐射管形成的内空腔中停留的热半焦4发生热交换,除盐水1在缠绕式辐射管P1、P2内螺旋上升的过程中被逐步加热至175℃并没有发生汽化,被加热后的水由半焦冷却器E的缠绕式辐射管出口b进入汽水的旋流分离器S内,旋流分离器S底部的排液阀门K4关闭,经旋流分离器S缓冲后,热水2由旋流分离器S顶部经由阀门K3调压至0.89MPa送出装置。半焦4由半焦冷却器E的半焦出口d排出,半焦4被冷却至122℃。

本发明提供了一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺,实现了除盐水的预热、蒸发、过热一体化,采用螺旋缠绕式辐射管高效回收半焦显热,并可根据实际需要产生过热蒸汽、饱和蒸汽和热水,同时具有冷却后的半焦颗粒温度的特点。

本发明工艺过程简单紧凑,冷介质液态水与热介质固体半焦逆向流动,提高了换热效率,降低了半焦冷却后的温度。半焦冷却器设置在热解炉底部,与现有炉型紧密结合。由螺旋的缠绕式辐射管埋藏在向下缓慢移动的半焦中,缠绕式辐射管内的冷介质吸收半焦显热,对热半焦进行降温冷却。半焦冷却器内设置多个同中心螺旋的缠绕式辐射管,将向下移动的半焦分隔成厚度均的半焦料层,半焦料层与其周围缠绕的辐射管,使其形成稳定的温度梯度实现最大限度热量交换。通过四个阀门开启度不同,即可灵活调节水产品(过热蒸汽、饱和蒸汽、热水)性质。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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