焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)及回收方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)及回收方法，它包括上升管換熱組、汽水系統(tǒng)和熔鹽系統(tǒng)，所述上升管換熱組包括多個并列連接的上升管換熱裝置；所述汽水系統(tǒng)包括強制循環(huán)泵、給水進口集箱、汽水出口集箱、汽包和給水泵，所述給水泵、汽包、汽水出口集箱、上升管換熱裝置、給水進口集箱、強制循環(huán)泵通過管道順序連通，強制循環(huán)泵的另一端與汽包上的下降管管道連通；所述熔鹽系統(tǒng)包括熔鹽儲槽、熔鹽泵、熔鹽進口集箱和熔鹽出口集箱，所述熔鹽儲槽、熔鹽泵、熔鹽進口集箱、上升管換熱裝置、熔鹽出口集箱依次通過管道首尾連通。具有以下優(yōu)點：高效、安全地回收荒煤氣顯熱，避免出現(xiàn)漏水、高溫下導熱介質(zhì)變質(zhì)等問題。
【專利說明】焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)及回收方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶金節(jié)能減排、二次能源回收【技術領域】，特別涉及一種焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)及回收方法。

【背景技術】
[0002]煉焦生產(chǎn)過程中有著大量的余熱、余能資源，焦爐熱支出絕大部分都是可利用的余熱，其中:焦炭顯熱占37%?40%，廢氣顯熱占18%?20%，荒煤氣顯熱占30%?35%，三項余熱合計占90%左右，即占焦化生產(chǎn)能耗的近70%。按2010年焦炭產(chǎn)量3.88億噸計算，我國焦爐余熱資源總量約1.6億噸標煤，可以回收利用的約占30%?50%，即4800萬?8000萬噸標煤，其中荒煤氣顯熱約1600萬?2700萬噸標煤。不管對于焦化企業(yè)還是余熱回收設備制造企業(yè)，焦爐荒煤氣余熱回收都是值得關注和投入的方向，具有廣闊的市場前景。
[0003]目前絕大部分焦爐采用噴灑氨水的方式對荒煤氣進行冷卻，在將600?750°C的荒煤氣冷卻至80?100°C的同時，產(chǎn)生了大量80°C左右的氨水，致使荒煤氣中大量的中溫余熱被白白浪費掉，而且消耗了大量氨水和電能。
[0004]為回收荒煤氣顯熱，國內(nèi)外相繼發(fā)展了上升管汽化水夾套、分離式熱管、上升管導熱油夾套、上升管內(nèi)填充導熱介質(zhì)與盤管換熱等技術。上升管汽化水夾套技術在使用中出現(xiàn)了夾套焊縫破裂導致水漏入炭化室的問題，而且受安全限制所產(chǎn)蒸汽參數(shù)較低，因此以前曾使用的十幾家焦化企業(yè)目前基本停用；分離式熱管技術結構復雜，需在多處斜穿上升管內(nèi)壁，推廣受到限制；起源于日本的上升管導熱油夾套技術存在長期高溫下導熱油變質(zhì)影響傳熱的問題，而且其使用溫度受到限制，通常其工作溫度不超過400°C ;近幾年部分焦化企業(yè)開發(fā)了在上升管內(nèi)外筒之間填充粉末狀導熱介質(zhì)(如氮化鋁)，將上升管內(nèi)筒導入的荒煤氣顯熱由導熱介質(zhì)傳給其間盤管中的給水產(chǎn)生飽和蒸氣的技術，該技術構思新穎，但由于導熱介質(zhì)粉末與內(nèi)筒和盤管之間接觸熱阻很大，其換熱效果受到影響，試驗中出現(xiàn)上升管根部因冷卻不夠而焊縫開裂，荒煤氣直接進入上升管內(nèi)外筒之間燒壞盤管的現(xiàn)象。為了安全、高效地回收焦爐荒煤氣顯熱，減少冷卻氨水用量和污水處理量，改善爐頂平臺操作環(huán)境，亟需開發(fā)結構合理、安裝維護方便的新型焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)及回收方法，高效、安全地回收荒煤氣顯熱，避免出現(xiàn)漏水、高溫下導熱介質(zhì)變質(zhì)等問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，它包括上升管換熱組、汽水系統(tǒng)和熔鹽系統(tǒng)，所述上升管換熱組包括多個并列連接的上升管換熱裝置；所述汽水系統(tǒng)包括強制循環(huán)泵、給水進口集箱、汽水出口集箱、汽包和給水泵，所述給水泵、汽包、汽水出口集箱、上升管換熱裝置、給水進口集箱、強制循環(huán)泵通過管道順序連通，強制循環(huán)泵的另一端與汽包上的下降管管道連通；所述熔鹽系統(tǒng)包括熔鹽儲槽、熔鹽泵、熔鹽進口集箱和熔鹽出口集箱，所述熔鹽儲槽、熔鹽泵、熔鹽進口集箱、上升管換熱裝置、熔鹽出口集箱依次通過管道首尾連通。
[0007]作為優(yōu)選，所述上升管換熱裝置包括內(nèi)筒和外筒，所述內(nèi)筒和外筒構成夾套空間，所述夾套空間內(nèi)設有螺旋盤管和熔鹽導熱介質(zhì)，所述熔鹽導熱介質(zhì)填充于夾套空間與螺旋盤管之間的空隙。選用熔鹽作為夾套空間的導熱介質(zhì)，耐熱穩(wěn)定好，熔鹽不爆炸，不燃燒，腐蝕性低，600°C以下時幾乎不產(chǎn)生蒸汽，即使泄露其蒸汽也無毒性，常壓下即可達較高的使用溫度，非常適合用于回收荒煤氣顯熱。盤管不與荒煤氣接觸，而且易于密封，焊縫少，杜絕了水漏入炭化室的現(xiàn)象。
[0008]作為優(yōu)選，所述外筒上設置有安全閥接口、熔鹽進口、熔鹽出口、給水進口和汽水混合物出口，所述給水進口位于外筒底部，與螺旋盤管的下方管口連接；汽水混合物出口位于外筒頂部，與螺旋盤管的上方管口連接；安全閥接口和熔鹽出口位于外筒的頂部，熔鹽進口位于外筒的底部；所述內(nèi)筒上設置有熔鹽排放口，熔鹽排放口位于內(nèi)筒的底部；所述給水進口與給水進口集箱連通，汽水混合物出口與汽水出口集箱連通；所述熔鹽進口與熔鹽進口集箱連通，熔鹽出口與熔鹽出口集箱連通。
[0009]作為優(yōu)選，所述內(nèi)筒在下部外翻后與外筒焊接，外筒在上部內(nèi)翻折邊后與內(nèi)筒焊接。內(nèi)筒在下部外翻后與外筒焊接，使焊縫不與高溫荒煤氣接觸，可以避免以往水夾套技術經(jīng)常出現(xiàn)的焊縫受熱開裂現(xiàn)象。
[0010]作為優(yōu)選，所述夾套空間中的熔鹽導熱介質(zhì)為由硝酸鈉+硝酸鉀組成的二元熔鹽或由硝酸鉀+亞硝酸鈉+硝酸鈉組成的三元熔鹽。具體選擇何種熔鹽和熔鹽配比視焦爐荒煤氣性質(zhì)和所要生產(chǎn)的蒸汽參數(shù)而定。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述內(nèi)筒垂直處的底部焊接有支撐筒。
[0012]作為優(yōu)選，所述螺旋盤管為單頭或者多頭。
[0013]作為優(yōu)選，所述各段管道上設有閥門。
[0014]本發(fā)明提供的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)的回收方法，具體步驟為:
1)從炭化室逸出的焦爐荒煤氣從下至上由上升管換熱裝置內(nèi)筒內(nèi)壁所形成的通道中流過，將熱量通過內(nèi)筒的壁面?zhèn)鹘o夾套空間中的熔鹽導熱介質(zhì)，荒煤氣冷卻至約500°C，從上升管換熱裝置頂部排出；
2)熔鹽儲槽中的液態(tài)熔鹽在熔鹽泵的驅動下進入熔鹽進口集箱，由熔鹽進口集箱分配給上升管換熱組中的多個上升管換熱裝置的熔鹽進口，從熔鹽進口進入上升管換熱裝置的內(nèi)筒和外筒形成的夾套空間，從下至上流過夾套空間，吸收來自荒煤氣的熱量并傳給螺旋盤管中的給水，然后從上升管換熱裝置的熔鹽出口流出，多個上升管換熱裝置的熔鹽匯合到熔鹽出口集箱，返回熔鹽儲槽；
3)除氧給水經(jīng)給水泵進入汽包，汽包中的水從下降管流出，經(jīng)強制循環(huán)泵進入給水進口集箱，由給水進口集箱分配給上升管換熱組中的多個上升管換熱裝置的給水進口，從給水進口進入上升管換熱裝置的螺旋盤管，吸取熔鹽熱量后部分給水蒸發(fā)，汽水混合物從上升管換熱裝置的汽水混合物出口流出，多個上升管換熱裝置的汽水混合物匯合到汽水出口集箱，通過管道進入汽包，進行汽水分離后得到飽和蒸汽。
[0015]采用以上結構后，本發(fā)明的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)及回收方法與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
O導熱介質(zhì)穩(wěn)定性好，不會在高溫環(huán)境下變質(zhì)而影響傳熱效果。本發(fā)明選用熔鹽作為夾套空間的導熱介質(zhì)，耐熱穩(wěn)定好。以三元熔鹽(53%硝酸鉀、40%亞硝酸鈉、7%硝酸鈉)為例，其熔點為142°C，沸點為680°C，在荒煤氣顯熱回收的溫度范圍內(nèi)性質(zhì)穩(wěn)定。
[0016]2)安全性好。熔鹽不爆炸，不燃燒，腐蝕性低，600°C以下時幾乎不產(chǎn)生蒸汽，即使泄露其蒸汽也無毒性，常壓下即可達較高的使用溫度，非常適合用于回收荒煤氣顯熱。
[0017]3)本發(fā)明的夾套空間結構合理，內(nèi)筒在下部外翻后與外筒焊接，使焊縫不與高溫荒煤氣接觸，可以避免以往水夾套技術經(jīng)常出現(xiàn)的焊縫受熱開裂現(xiàn)象。
[0018]4)可產(chǎn)生更高溫度的蒸汽，提高余熱回收效率和品位。與導熱油相比，在相同的壓力下熔鹽可獲得更高的使用溫度，常壓下可達500°C以上，其傳熱系數(shù)是其他載熱體的2倍左右。同時，本發(fā)明采用了螺旋盤管的換熱方式，給水行程長，換熱系數(shù)高。因此，進一步說明本發(fā)明可產(chǎn)生更高溫度的蒸汽，提高余熱回收效率和品位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的回收系統(tǒng)示意圖；
圖2為本發(fā)明的上升管換熱裝置結構示意圖。
[0020]其中:100、上升管換熱組，101、支撐筒，102、熔鹽排放口，103、給水進口，104、夕卜筒，105、內(nèi)筒，106、螺旋盤管，107、熔鹽導熱介質(zhì)，108、熔鹽出口，109、安全閥接口，110、汽水混合物出口，111、熔鹽進口；200、汽水系統(tǒng)，201、強制循環(huán)泵，202、給水進口集箱，203、汽水出口集箱，204、汽包，205、給水泵，300、熔鹽系統(tǒng)，301、熔鹽儲槽，302、熔鹽泵，303、熔鹽進口集箱，304、熔鹽出口集箱。

【具體實施方式】
[0021]下面通過實施例結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0022]如圖1所示，本實施例提供的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，它包括上升管換熱組100、汽水系統(tǒng)200和熔鹽系統(tǒng)300，所述上升管換熱組100包括多個并聯(lián)的上升管換熱裝置，所述汽水系統(tǒng)200包括強制循環(huán)泵201、給水進口集箱202、汽水出口集箱203、汽包204和給水泵205，所述給水泵205、汽包204、汽水出口集箱203、上升管換熱裝置、給水進口集箱202、強制循環(huán)泵201通過管道順序連通，強制循環(huán)泵201的另一端與汽包204上的下降管管道連通；所述熔鹽系統(tǒng)300包括熔鹽儲槽301、熔鹽泵302、熔鹽進口集箱303和熔鹽出口集箱304，所述熔鹽儲槽301、熔鹽泵302、熔鹽進口集箱303、上升管換熱裝置、熔鹽出口集箱304依次通過管道首尾連通，所述各段管道上設有閥門。
[0023]如圖2所示，所述上升管換熱裝置包括內(nèi)筒105和外筒104，所述內(nèi)筒105和外筒104構成夾套空間，所述夾套空間內(nèi)設有螺旋盤管106和熔鹽導熱介質(zhì)107，所述熔鹽導熱介質(zhì)107填充于夾套空間與螺旋盤管106之間的空隙，所述外筒104上設置有安全閥接口109、熔鹽進口 111、熔鹽出口 108、給水進口 103和汽水混合物出口 110，所述給水進口 103位于外筒104底部，與螺旋盤管106的下方管口連接；汽水混合物出口 110位于外筒104頂部，與螺旋盤管106的上方管口連接；安全閥接口 109和熔鹽出口 108位于外筒104的頂部，熔鹽進口 111位于外筒104的底部；所述內(nèi)筒105上設置有熔鹽排放口 102，熔鹽排放口 102位于內(nèi)筒105的底部；所述給水進口 103與給水進口集箱202連通，汽水混合物出口110與汽水出口集箱203連通；所述熔鹽進口 111與熔鹽進口集箱303連通，熔鹽出口 108與熔鹽出口集箱304連通，所述螺旋盤管106為單頭或者多頭。
[0024]內(nèi)筒105在下部外翻180°后與外筒104焊接，外筒104在上部內(nèi)翻折邊后與內(nèi)筒105焊接，所述內(nèi)筒105垂直處的底部焊接有支撐筒101。
[0025]所述夾套空間中的熔鹽導熱介質(zhì)107為由硝酸鈉+硝酸鉀組成的二元熔鹽或由硝酸鉀+亞硝酸鈉+硝酸鈉組成的三元熔鹽。
[0026]焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)的回收方法，其工作過程為:
O從炭化室逸出的焦爐荒煤氣從下至上由上升管換熱裝置內(nèi)筒105內(nèi)壁所形成的通道中流過，將熱量通過內(nèi)筒105的壁面?zhèn)鹘o夾套空間中的熔鹽導熱介質(zhì)107，荒煤氣冷卻至約500°C，從上升管換熱裝置頂部排出；
2)熔鹽儲槽301中的液態(tài)熔鹽在熔鹽泵302的驅動下進入熔鹽進口集箱303，由熔鹽進口集箱303分配給上升管換熱組中的多個上升管換熱裝置的熔鹽進口 111，從熔鹽進口111進入上升管換熱裝置的內(nèi)筒105和外筒104形成的夾套空間，從下至上流過夾套空間，吸收來自荒煤氣的熱量并傳給螺旋盤管106中的給水，然后從上升管換熱裝置的熔鹽出口108流出，多個上升管換熱裝置的熔鹽匯合到熔鹽出口集箱304，返回熔鹽儲槽301 ；
3)除氧給水經(jīng)給水泵205進入汽包204，汽包204中的水從下降管流出，經(jīng)強制循環(huán)泵201進入給水進口集箱202，由給水進口集箱202分配給上升管換熱組中的多個上升管換熱裝置的給水進口 103，從給水進口 103進入上升管換熱裝置的螺旋盤管106，吸取熔鹽熱量后部分給水蒸發(fā)，汽水混合物從上升管換熱裝置的汽水混合物出口 110流出，多個上升管換熱裝置的汽水混合物匯合到汽水出口集箱203，通過管道進入汽包204，進行汽水分離后得到飽和蒸汽。
【權利要求】
1.一種焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，其特征在于:它包括上升管換熱組、汽水系統(tǒng)和熔鹽系統(tǒng)，所述上升管換熱組包括多個并列連接的上升管換熱裝置；所述汽水系統(tǒng)包括強制循環(huán)泵、給水進口集箱、汽水出口集箱、汽包和給水泵，所述給水泵、汽包、汽水出口集箱、上升管換熱裝置、給水進口集箱、強制循環(huán)泵通過管道順序連通，強制循環(huán)泵的另一端與汽包上的下降管管道連通；所述熔鹽系統(tǒng)包括熔鹽儲槽、熔鹽泵、熔鹽進口集箱和熔鹽出口集箱，所述熔鹽儲槽、熔鹽泵、熔鹽進口集箱、上升管換熱裝置、熔鹽出口集箱依次通過管道首尾連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述上升管換熱裝置包括內(nèi)筒和外筒，所述內(nèi)筒和外筒構成夾套空間，所述夾套空間內(nèi)設有螺旋盤管和熔鹽導熱介質(zhì)，所述熔鹽導熱介質(zhì)填充于夾套空間與螺旋盤管之間的空隙。
3.根據(jù)權利要求2所述的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述外筒上設置有安全閥接口、熔鹽進口、熔鹽出口、給水進口和汽水混合物出口，所述給水進口位于外筒底部，與螺旋盤管的下方管口連接；汽水混合物出口位于外筒頂部，與螺旋盤管的上方管口連接；安全閥接口和熔鹽出口位于外筒的頂部，熔鹽進口位于外筒的底部；所述內(nèi)筒上設置有熔鹽排放口，熔鹽排放口位于內(nèi)筒的底部；所述給水進口與給水進口集箱連通，汽水混合物出口與汽水出口集箱連通；所述熔鹽進口與熔鹽進口集箱連通，熔鹽出口與熔鹽出口集箱連通。
4.根據(jù)權利要求2所述的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述內(nèi)筒在下部外翻后與外筒焊接，外筒在上部內(nèi)翻折邊后與內(nèi)筒焊接。
5.根據(jù)權利要求2所述的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述夾套空間中的熔鹽導熱介質(zhì)為由硝酸鈉+硝酸鉀組成的二元熔鹽或由硝酸鉀+亞硝酸鈉+硝酸鈉組成的三元恪鹽。
6.根據(jù)權利要求2所述的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述內(nèi)筒垂直處的底部焊接有支撐筒。
7.根據(jù)權利要求2所述的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述螺旋盤管為單頭或者多頭。
8.根據(jù)權利要求1所述的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述各段管道上設有閥門。
9.根據(jù)權利要求1所述的焦爐荒煤氣顯熱回收系統(tǒng)的回收方法，其特征在于:具體步驟為: 1)從炭化室逸出的焦爐荒煤氣從下至上由上升管換熱裝置內(nèi)筒內(nèi)壁所形成的通道中流過，將熱量通過內(nèi)筒的壁面?zhèn)鹘o夾套空間中的熔鹽導熱介質(zhì)，荒煤氣冷卻至約500°C，從上升管換熱裝置頂部排出； 2)熔鹽儲槽中的液態(tài)熔鹽在熔鹽泵的驅動下進入熔鹽進口集箱，由熔鹽進口集箱分配給上升管換熱組中的多個上升管換熱裝置的熔鹽進口，從熔鹽進口進入上升管換熱裝置的內(nèi)筒和外筒形成的夾套空間，從下至上流過夾套空間，吸收來自荒煤氣的熱量并傳給螺旋盤管中的給水，然后從上升管換熱裝置的熔鹽出口流出，多個上升管換熱裝置的熔鹽匯合到熔鹽出口集箱，返回熔鹽儲槽； 3)除氧給水經(jīng)給水泵進入汽包，汽包中的水從下降管流出，經(jīng)強制循環(huán)泵進入給水進口集箱，由給水進口集箱分配給上升管換熱組中的多個上升管換熱裝置的給水進口，從給水進口進入上升管換熱裝置的螺旋盤管，吸取熔鹽熱量后部分給水蒸發(fā)，汽水混合物從上升管換熱裝置的汽水混合物出口流出，多個上升管換熱裝置的汽水混合物匯合到汽水出口集箱，通過管道進入汽包，進行汽水分離后得到飽和蒸汽。
【文檔編號】F28D20/02GK104479693SQ201410795134
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月22日 優(yōu)先權日:2014年12月22日
【發(fā)明者】周勇, 周朝暉, 侯曉東, 陳偉 申請人:杭州鍋爐集團股份有限公司