油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统的制作方法

油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统
1.技术领域
2.本发明属于针状焦生产设备领域，具体涉及一种油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统。
3.

背景技术：

4.针状焦具有热膨胀系数小，石墨化程度高，耐热耐腐蚀，各向异性程度高等优异特点，广泛用于高功率（hp）和超高功率(uhp)石墨电极、特殊功能材料及其复合碳材料等领域。针状焦根据生产原料不同可分为煤系针状焦和石油针状焦两种类型，一般来说，石油针状焦的性能相比煤系针状焦更优越，石墨化程度更高，生产的电极材料的导电能力更强。
5.生产石油针状焦的原料要求为短侧链多环芳烃含量高、胶质沥青含量低。催化油浆富含短侧链稠环芳烃，是油系针状焦的优良原料之一，但是催化油浆通常含有一定量的催化剂细粉、焦粉等固体颗粒，需要进行除去处理，以免影响最终针状焦产品的灰分和质量，除去方法主要为减压蒸馏的工艺，催化油浆经过减压蒸馏装置除去固体颗粒和油渣质后，抽提出芳烃组分，作为生产针状焦的原料。
6.在减压蒸馏前，需要使用蒸汽对催化油浆进行预热处理，去除水分并达到一定温度，因此蒸汽预热系统是生产石油针状焦的重要设备之一。
7.中国专利cn201822123869.1公开了一种针状焦生产专用供热装置，通过设置余热锅炉和燃气锅炉，两者互补使用，回转窑的烟气温度足够时使用余热锅炉，温度不够时使用燃气锅炉，可以在满足生产的同时节约能源。
8.中国专利cn201822059769.7公开了一种针状焦原料预处理热量回收装置，通过增加换热器、蒸汽发生器和采暖水箱与分馏后的油浆进行换热和热量回收，提高热量的利用率，降低装置的耗能，提高经济效益。
9.上述技术方案虽然利用烟气余热或分离后油浆换热实现了部分热量的回收，但仍需设置单独的蒸汽发生器，需要消耗大量的煤炭或燃气资源，二氧化碳的排放量很大，属于高能耗产业。随着我国“碳达峰、碳中和”发展战略的大力推进，实现清洁能源利用与电能替代是未来针状焦产业发展的趋势。
10.

技术实现要素：

11.本发明的目的是解决以上现有技术的不足，提供一种环保节能、运行成本低的油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统。
12.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一方面，本发明提供一种油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统，包括相变蓄热电锅炉系统，蒸汽发生器，第一换热器，蒸汽管道，第二换热器和控制系统，
所述相变蓄热电锅炉系统与蒸汽发生器相连，用于在谷电期间进行加热并储存热量，在生产期间释放热量到蒸汽发生器产生蒸汽，由于谷电价格一般仅为峰电价格的一半甚至更低，能够大大降低蒸汽的产生成本；所述蒸汽发生器与相变蓄热电锅炉系统相连，用于产生蒸汽；所述第一换热器和蒸汽发生器通过蒸汽管道连接在一起，形成蒸汽回路，用于对原料油浆进行换热加热；所述第二换热器与渣油管道相连，设置在第一换热器前方，用于回收分馏后渣油热量，并对原料油浆进行预加热，并节省能耗；所述控制系统与相变蓄热电锅炉系统、蒸汽发生器、第一换热器和第二换热器相连，用于控制输出蒸汽的温度和压力。
13.优选的，所述相变蓄热电锅炉系统包括电锅炉本体，相变蓄热材料，热风管道和风机，所述相变蓄热材料设置在电锅炉本体内部，用于存储热量；所述电锅炉本体、所述风机和蒸汽发生器通过热风管道连接在一起，通过热风将相变蓄热材料中的热量带出并用于蒸汽发生器产生蒸汽。
14.进一步优选的，所述电锅炉本体为模块化设计，可根据蓄热需要进行扩容。
15.进一步优选的，所述电锅炉本体的蓄热容量为生产所需热量1.1~1.3倍，保障在谷电时期存储的热量能够满足生产需求。
16.进一步优选的，所述相变蓄热材料的相变温度为600~800℃，蓄热密度为900～1200kj/kg，相变蓄热材料具有工作温度高，蓄热密度大的，循环使用寿命长的优点，可满足蒸汽预热系统的热量需求。
17.进一步优选的，所述风机为变频风机，用于在控制系统的控制下调节热风风量，进而对蒸汽发生器产生的蒸汽温度和压力进行调节。
18.优选的，所述蒸汽发生器设置有温度传感器和压力表，用于采集蒸汽温度和压力数据并传递给控制系统。
19.优选的，所述第一换热器出口处设置有第一油浆温度传感器，所述第二换热器出口处设置有第二油浆温度传感器，用于采集管道内油浆的温度数据并传递给控制系统。
20.另一方面，本发明还提供基于所述的油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统的控制方法，包括以下步骤：s1：加热蓄热，在谷电时期对相变蓄热电锅炉系统进行加热，储蓄热量；s2：原料油浆预加热，原料油浆通过第二换热器与分馏后渣油进行换热；s3：原料油浆加热，预加热后的原料油浆进入第一换热器，相变蓄热电锅炉系统释放热量到蒸汽发生器并产生蒸汽，蒸汽进入第一换热器与原料油浆进行换热，加热到设定温度。
21.优选的，在s3中，具体包括以下步骤：s31：第二油浆温度传感器采集预加热原料油浆温度t
预
并传递给控制系统；s32：控制系统根据预加热原料油浆温度t
预
和设定的原料油浆目标温度t
标
，计算出第一换热器所需要的蒸汽温度t
蒸汽
以及压力p
蒸汽
；s33：风机在控制系统的控制下进行风速的调整，将足够的热量从相变蓄热电锅炉系统中释放到蒸汽发生器中，使蒸汽发生器的蒸汽温度传感器采集的温度数据为t
蒸汽
，压力
表数据为p
蒸
；s34：蒸汽发生器产生的蒸汽进入第一换热器，对原料油浆进行换热加热，第一油浆温度传感器采集并将加热后的原料油浆温度数据t
热
发送给控制系统，由控制系统对风机速度进行校正，使加热后的原料油浆温度t
热
与t
标
相同。
22.与现有技术相比，本发明提供的油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统，通过使用电能替代了传统的煤炭和燃气加热，减少了针状焦生产过程中燃煤燃气带来的大气环境污染问题，符合我国“碳达峰、碳中和”发展战略；相变蓄热电锅炉系统采用相变蓄材料在热谷电期间进行加热并储存热量，在生产期间释放热量，由于谷电价格一般仅为峰电价格的一半甚至更低，能够大大降低蒸汽的产生成本；通过第二换热器对原油预处理后产生的轻油热量进行回收，进一步降低了生产能耗。
23.附图说明
24.图1是本发明油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统的设计流程图，其中，11
‑
电锅炉本体；12
‑
相变蓄热材料；13
‑
热风管道；14
‑
风机；2
‑
蒸汽发生器；21
‑
蒸汽温度传感器；22
‑
压力表；3
‑
第一换热器；31
‑
第一油浆温度传感器；4
‑
蒸汽管道；5
‑
第二换热器；51
‑
第二油浆温度传感器；6
‑
原油管道；7
‑‑
减压蒸馏塔；8
‑
渣油管道。
25.具体实施方式
26.为了更好的理解本发明，下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步详细描述。
27.如附图1所示，本发明提供的油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统，包括相变蓄热电锅炉系统，蒸汽发生器2，第一换热器3，蒸汽管道4，第二换热器5和控制系统；相变蓄热电锅炉系统由电锅炉本体11，相变蓄热材料12，热风管道13和风机14组成，电锅炉本体11为模块化设计，蓄热容量为生产所需热量1.1~1.3倍；相变蓄热材料12的相变温度为600~800℃，蓄热密度为900～1200kj/kg，设置在电锅炉本体11内部，风机14为变频风机，电锅炉本体11、风机14和蒸汽发生器2通过热风管道13连接在一起；蒸汽发生器2上设置有蒸汽温度传感器21和压力表22，与相变蓄热电锅炉系统相连，第一换热器3出口设置有第一油浆温度传感器31，和蒸汽发生器2通过蒸汽管道4连接在一起，形成蒸汽回路；第二换热器5出口设置有第二油浆温度传感器51，与渣油管道8相连，设置在第一换热器3前方；控制系统与风机4、蒸汽温度传感器21、压力表22、第一油浆温度传感器31的和第二油浆温度传感器51相连，用于控制输出蒸汽的温度和压力。
28.通过本实施例的上述油系针状焦生产过程中采用的蒸汽预热系统可在热谷电期间进行加热并储存热量，在生产期间释放热量，从而显著降低蒸汽的产生成本，具体地，如下步骤所示：s1：加热蓄热，在谷电时期对所述相变蓄热电锅炉系统进行加热，储蓄热量；s2：原料油浆预加热，原料油浆通过第二换热器5与分馏后渣油进行换热；s3：原料油浆加热，包括以下步骤：
s31：第二油浆温度传感器51采集预加热原料油浆温度t
预
并传递给控制系统；s32：控制系统根据预加热原料油浆温度t
预
和设定的原料油浆目标温度t
标
，计算出第一换热器3所需要的蒸汽温度t
蒸汽
以及压力p
蒸汽
；s33：风机4在控制系统的控制下进行风速的调整，将足够的热量从相变蓄热电锅炉系统中释放到蒸汽发生器2中，使蒸汽发生器2的蒸汽温度传感器21采集的温度数据为t
蒸汽
，压力表22数据为p
蒸
；s34：蒸汽发生器2产生的蒸汽进入第一换热器3，对原料油浆进行换热加热，第一油浆温度传感器31采集并将加热后的原料油浆温度数据t
热
发送给控制系统，由控制系统对风机4速度进行校正，使加热后的原料油浆温度t
热
与t
标
相同。
29.达到t
标
温度的原料油浆进入减压蒸馏塔7中进行减压蒸馏处理，分离产生的上层轻油输入轻油储罐，中间层送往生产线进入下一步生产工序，下层渣油通过进入第二换热器5，与原料油浆进行热交换后输入渣油储罐，进一步降低了能耗。
30.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。