一种高温粉焦干熄焦系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种高温粉焦干熄焦系统及方法，其包括换热器、出料机和供水系统，换热器为立式换热器，由上至下依次设置有二级蒸发管、一级蒸发管、第一混料装置、二级预热管、第二混料装置和一级预热管，换热器顶部设有进料口，底部设有出料口，该出料口与出料机连通，二级蒸发管、一级蒸发管上端口为出汽口，下端口为进水口，二级预热管、一级预热管均为上端出水，下端进水。本发明采用逆流操作对粉焦进行连续多次熄焦降温，提高传热效率缩短熄焦时间；系统余热利用率高；换热器采用立式方形结构，结构简单，占地面积小；半焦通过重力输送，设备能耗低；换热器内设置两组混料装置，能防止蓬料，提高换热效率。
【专利说明】
一种高温粉焦干熄焦系统及方法
技术领域
[0001]本发明属于煤干馏技术领域，具体涉及一种高温粉状半焦干熄焦系统及方法。
【背景技术】
[0002]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°C?600°C，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。
[0003]干馏技术生产的半焦根据工艺不同主要有块状和粉末状，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。
[0004]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。因此，如何简便有效地实现对高温粉状半焦的冷却，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的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。
[0006]为此，本发明提供了一种高温粉焦干熄焦系统，包括换热器、出料机和供水系统，所述换热器为立式换热器，由上至下依次设置有二级蒸发管、一级蒸发管、第一混料装置、二级预热管、第二混料装置和一级预热管，所述换热器顶部设有进料口，底部设有出料口，该出料口与出料机连通，所述二级蒸发管、一级蒸发管上端口为出汽口，下端口为进水口，所述二级预热管、一级预热管均为上端出水，下端进水；
所述供水系统包括冷却塔、除氧器、汽包，所述冷却塔下部出水口通过第一水栗和管线与一级预热管进水口相连，所述一级预热管出水口分为两路，一路通过管线与冷却塔连通，另一路通过管线和第一阀门与除氧器进水口连通，所述第一阀门为比例调节阀门，所述除氧器出水口通过第二水栗和管线与二级预热管进水口连通，所述二级预热管出水口通过管线和汽包进水口连通;所述一级蒸发管和二级蒸发管的下部进水口均通过管线与汽包下降管连通，上部出口均通过管线与汽包上升管连通。
[0007]所述第一水栗出水口分为两路，一路通过管线与一级预热管进水口相连，另一路通过第二阀门和管线回流至第一水栗进水口，所述第二阀门为比例调节阀门。
[0008]所述第二水栗出水口分为两路，一路通过管线与二级预热管进水口连通，另一路通过第三阀门和管线与除氧器连通，所述第三阀门为比例调节阀门。
[0009]所述换热器内二级蒸发管、一级蒸发管、二级预热管和一级预热管均采用蛇形光管，且横向等间距布置。
[0010]所述第一混料装置和第二混料装置均包括电机、减速机、偏心摆杆和支撑轴承，所述电机与减速机连接，减速机输出轴与偏心摆杆输入轴通过联轴器联结，偏心摆杆两端安装有支撑轴承，并通过支撑轴承固定于换热器壳体之上，所述偏心摆杆上设置有弧形拨料棍。
[0011]本发明还提供了一种高温粉焦干熄焦方法，使用高温粉焦干熄焦系统，针对直径30mm以下550°C的高温粉状半焦，以水为换热介质，通过立式换热器直接传导换热，逐级冷却至80 °C以下实现干熄焦，同时产出0.8?1.0MPa的饱和蒸汽。
[0012]高温粉焦干熄焦方法，包括步骤如下:
步骤I)半焦开始进料前开启供水系统，启动第一水栗，冷却水一部分进入除氧器，剩余部分回流至冷却塔循环使用；
步骤2)经低温干馏550°C的半焦进料后依次通过二级蒸发管、一级蒸发管、二级预热管、一级预热管，热半焦与换热管内流通的换热介质进行换热，经逐级冷却至80°C以下出料，实现干熄焦；
步骤3)冷却水经一级预热管加热至85 °C后除氧，由第二水栗增压，进入二级预热管，经换热升温至160°C进入汽包，作为汽包的补充水；
步骤4)汽包内的饱和水经下降管分别进入一级蒸发管和二级蒸发管，经换热成为饱和蒸汽，通过上升管进入汽包，后经汽包蒸汽出口排出供用热设备使用。
[0013]热半焦80°C以下出料和一级预热管出口水温85°C是通过调节第二阀门的开度调节冷却水的流量来实现。
[0014]步骤3)中通过对第一阀门和第三阀门进行调节，满足汽包的补水量和160°C补水温度。
[0015]本发明的有益效果是:
(1)本发明采用逆流操作对粉焦进行连续多次熄焦降温，可获得较大的传热效率，缩短熄焦时间；
(2)换热器下部设置水预热区，能最大限度降低半焦温度，同时回收部分热量，半焦低温出料品质好，系统余热利用率高；
(3)换热器采用立式方形结构，结构简单，占地面积小；半焦通过重力输送，设备能耗低；
(4)换热器内蛇形换热管错位布置，并设置两组混料装置，能防止蓬料，提高换热效率。
[0016]下面将结合附图做进一步详细说明。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的流程示意图。
[0018]图中:1、换热器;2、二级蒸发管;3、一级蒸发管;4、第一混料装置;5、二级预热管；
6、第二混料装置;7、一级预热管;8、出料机;9、冷却塔;1、第一水栗；11、第一阀门；12、第二阀门；13、除氧器;14、第二水栗；15、第三阀门；16、汽包。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
本实施例提供了一种高温粉焦干熄焦系统，其包括换热器1、出料机8和供水系统，所述换热器I为立式换热器，由上至下依次设置有二级蒸发管2、一级蒸发管3、第一混料装置4、二级预热管5、第二混料装置6和一级预热管7，所述换热器I顶部设有进料口，底部设有出料口，该出料口与出料机8连通，所述二级蒸发管2、一级蒸发管3上端口为出汽口，下端口为进水口，所述二级预热管5、一级预热管7均为上端出水，下端进水；
所述供水系统包括冷却塔9、除氧器13、汽包16，所述冷却塔9下部出水口通过第一水栗10和管线与一级预热管7进水口相连，所述一级预热管7出水口分为两路，一路通过管线与冷却塔9连通，另一路通过管线和第一阀门11与除氧器13进水口连通，所述第一阀门11为比例调节阀门，所述除氧器13出水口通过第二水栗14和管线与二级预热管5进水口连通，所述二级预热管5出水口通过管线和汽包16进水口连通，所述一级蒸发管3和二级蒸发管2的下部进水口均通过管线与汽包16下降管连通，上部出口均通过管线与汽包16上升管连通；经低温干馏550°C的高温粉焦由换热器I顶部进入，依次通过二级蒸发管2、一级蒸发管
3、二级预热管5、一级预热管7，热半焦与换热管内流通的换热介质水进行换热，经逐级冷却至80°C出料，实现干熄焦。该过程中，汽包16内的饱和水经下降管分别进入一级蒸发管3和二级蒸发管2，经换热成为饱和蒸汽，通过上升管进入汽包16，后经汽包16蒸汽出口排出供用热设备使用。
[0020]本实施例采用逆流操作对粉焦进行连续多次熄焦降温，可获得较大的传热效率，缩短熄焦时间；换热器I下部设置水预热区，能最大限度降低半焦温度，同时回收部分热量，提高系统余热利用率;换热器I采用立式方形结构，结构简单，占地面积小;半焦通过重力输送，设备能耗低。
[0021]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干熄焦系统，所述第一水栗10出水口分为两路，一路通过管线与一级预热管7进水口相连，另一路通过第二阀门12和管线回流至第一水栗10进水口，所述第二阀门12为比例调节阀门。通过第二阀门12来调节冷却水的流量，从而满足80°C出料和一级预热管7出口水温低于85°C。
[0022]所述第二水栗14出水口分为两路，一路通过管线与二级预热管5进水口连通，另一路通过第三阀门15和管线与除氧器13连通，所述第三阀门15为比例调节阀门。一级预热的水经除氧后，由第二水栗14增压，进入二级预热管5，经换热升温至160°C进入汽包16，作为汽包16的补充水。汽包16的补水量和160 °C的补充水温度通过对第一阀门11和第三阀门15进行调节。
[0023]所述换热器I内二级蒸发管2、一级蒸发管3、二级预热管5和一级预热管7均采用蛇形光管，且横向等间距布置。
[0024]本实施例中，第一混料装置4和第二混料装置6均包括电机、减速机、偏心摆杆和支撑轴承，所述电机与减速机连接，减速机输出轴与偏心摆杆输入轴通过联轴器联结，偏心摆杆两端安装有支撑轴承，并通过支撑轴承固定于换热器壳体之上，所述偏心摆杆上设置有弧形拨料棍。换热器I内蛇设置两组混料装置，能防止蓬料，提高换热效率。
[0025]实施例3:
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种高温粉焦干熄焦方法，针对直径30mm以下550°C的高温粉状半焦，以水为换热介质，通过立式换热器直接传导换热，逐级冷却至80°C以下，实现干熄焦，同时产出0.8?1.0MPa的饱和蒸汽。
[0026]高温粉焦干熄焦方法，包括步骤如下:
步骤I)半焦开始进料前开启供水系统，启动第一水栗10，冷却水一部分进入除氧器13，剩余部分回流至冷却塔9循环使用；
步骤2)经低温干馏550°C的半焦进料后依次通过二级蒸发管2、一级蒸发管3、二级预热管5、一级预热管7，热半焦与换热管内流通的换热介质进行换热，经逐级冷却至80°C以下出料，实现干熄焦；
步骤3)冷却水经一级预热管7加热至85 °C后除氧，由第二水栗14增压，进入二级预热管5，经换热升温至160 0C进入汽包16，作为汽包16的补充水；
步骤4)汽包16内的饱和水经下降管分别进入一级蒸发管3和二级蒸发管2，经换热成为饱和蒸汽，通过上升管进入汽包16，后经汽包16蒸汽出口排出供用热设备使用。
[0027]热半焦80°C以下出料和一级预热管出口水温85°C是通过调节第二阀门12的开度调节冷却水的流量来实现。
[0028]步骤3)中通过对第一阀门11和第三阀门15进行调节，满足汽包16的补水量和160°c补水温度。
[0029]综上所述，本发明采用逆流操作对粉焦进行连续多次熄焦降温，可获得较大的传热效率，缩短熄焦时间；换热器I下部设置水预热区，能最大限度降低半焦温度，同时回收部分热量，提高系统余热利用率;换热器I采用立式方形结构，结构简单，占地面积小；半焦通过重力输送，设备能耗低;换热器I内蛇设置两组混料装置，能防止蓬料，提高换热效率。
[0030]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。
[0031]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。
【主权项】
1.一种高温粉焦干熄焦系统，包括:换热器(1)、出料机(8)和供水系统，其特征在于:所述换热器(I)为立式换热器，由上至下依次设置有二级蒸发管(2)、一级蒸发管(3)、第一混料装置(4)、二级预热管(5)、第二混料装置(6)和一级预热管(7)，所述换热器(I)顶部设有进料口，底部设有出料口，该出料口与出料机(8)连通，所述二级蒸发管(2)、一级蒸发管(3)上端口为出汽口，下端口为进水口，所述二级预热管(5)、一级预热管(7)均为上端出水，下端进水； 所述供水系统包括冷却塔(9)、除氧器(13)、汽包(16)，所述冷却塔(9)下部出水口通过第一水栗(10)和管线与一级预热管(7)进水口相连，所述一级预热管(7)出水口分为两路，一路通过管线与冷却塔(9)连通，另一路通过管线和第一阀门(11)与除氧器(13)进水口连通，所述第一阀门(11)为比例调节阀门，所述除氧器(13)出水口通过第二水栗(14)和管线与二级预热管(5)进水口连通，所述二级预热管(5)出水口通过管线和汽包(16)进水口连通； 所述一级蒸发管(3)和二级蒸发管(2)的下部进水口均通过管线与汽包(16)下降管连通，上部出口均通过管线与汽包(16)上升管连通。2.根据权利要求1所述的一种高温粉焦干熄焦系统，其特征在于:所述第一水栗(10)出水口分为两路，一路通过管线与一级预热管(7)进水口相连，另一路通过第二阀门(12)和管线回流至第一水栗(10)进水口，所述第二阀门(12)为比例调节阀门。3.根据权利要求1所述的一种高温粉焦干熄焦系统，其特征在于:所述第二水栗(14)出水口分为两路，一路通过管线与二级预热管(5)进水口连通，另一路通过第三阀门(15)和管线与除氧器(13)连通，所述第三阀门(15)为比例调节阀门。4.根据权利要求1所述的一种高温粉焦干熄焦系统，其特征在于:所述换热器(I)内二级蒸发管(2)、一级蒸发管(3)、二级预热管(5)和一级预热管(7)均采用蛇形光管，且横向等间距布置。5.根据权利要求1所述的一种高温粉焦干熄焦系统，其特征在于:所述第一混料装置(4)和第二混料装置(6)均包括电机、减速机、偏心摆杆和支撑轴承，所述电机与减速机连接，减速机输出轴与偏心摆杆输入轴通过联轴器联结，偏心摆杆两端安装有支撑轴承，并通过支撑轴承固定于换热器(I)壳体之上，所述偏心摆杆上设置有弧形拨料棍。6.—种高温粉焦干熄焦方法，使用权利要求1?5任一项所述的高温粉焦干熄焦系统，其特征在于:针对直径30mm以下550°C的高温粉状半焦，以水为换热介质，通过立式换热器直接传导换热，逐级冷却至80°C以下实现干熄焦，同时产出0.8?1.0MPa的饱和蒸汽。7.根据权利要求6所述的高温粉焦干熄焦方法，其特征在于，包括步骤如下: 步骤I)半焦开始进料前开启供水系统，启动第一水栗(10)，冷却水一部分进入除氧器(13)，剩余部分回流至冷却塔(9)循环使用； 步骤2)经低温干馏550°C的半焦进料后依次通过二级蒸发管(2)、一级蒸发管(3)、二级预热管(5)、一级预热管(7)，热半焦与换热管内流通的换热介质进行换热，经逐级冷却至80°(:以下出料，实现干熄焦； 步骤3)冷却水经一级预热管(7)加热至85°C后除氧，由第二水栗(14)增压，进入二级预热管(5)，经换热升温至1600C进入汽包(16)，作为汽包(16)的补充水； 步骤4)汽包(16)内的饱和水经下降管分别进入一级蒸发管(3)和二级蒸发管(2)，经换热成为饱和蒸汽，通过上升管进入汽包(16)，后经汽包(16)蒸汽出口排出供用热设备使用。8.根据权利要求7中所述的方法，其特征是:热半焦80°C以下出料和一级预热管出口水温85°C是通过调节第二阀门(12)的开度调节冷却水的流量来实现。9.根据权利要求7中所述的方法，其特征是:步骤(3)中通过对第一阀门(11)和第三阀门(15 )进行调节，满足汽包(16 )的补水量和160 °C补水温度。
【文档编号】C10B39/00GK106047379SQ201610497927
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】姜永涛, 徐鸿钧, 赵玉良, 李国莉, 葛延, 吕江
【申请人】中国重型机械研究院股份公司