[發明專利]輻射和傳導吸熱式干熄焦回收熱能的方法與裝置

有效

• 申請號: 201110425365.5
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102537914A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張書廷;呂學斌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F22B1/02
• 分類號: F22B1/02;C10B39/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種輻射和傳導吸熱式焦炭的干法熄焦回收熱能直接利用蒸汽或發電的方法與裝置，屬于能源回收利用及環保領域；特別是輻射和傳導吸熱式干熄焦回收熱能的方法與裝置。

背景技術

我國是焦炭生產大國，高溫焦炭(紅焦炭)需要在短時間內降溫，即熄焦。紅焦炭中蘊藏著大量的熱能，如果能夠回收利用則可同時做到節能減排。迄今主要以灑水降溫的濕法熄焦為主，該法雖設備簡單，熄焦速度快，但損失了紅焦炭所帶的大量的熱能，還會造成環境污染。目前，已開發出了用氮氣冷卻紅焦炭進行發電的干熄焦技術并成功地應用到了工業實踐中。但這種技術的設備復雜，設備投資高，運行成本也高，實際采用中難度較大。氮氣冷卻干熄焦法設備和運行成本高的主要原因在于氮氣循環，除塵，氮氣消耗等方面，所以，如能從紅焦炭的冷卻方式的變革著手就有可能達到降低設備投資和運行成本的目的。因此，開發非氣體冷卻式的紅焦炭的降溫，提取熱量并加以利用的干式熄焦方法和設備就顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種焦炭的干法熄焦回收熱量的方法，通過輻射和傳導吸熱式干熄焦方法，對熄焦過程產生的熱能進行回收。與其它熄焦方法相比，本方法具有設備簡單、運行成本低、能量回收效率高，且不產生二次環境污染等特點。

本發明是采用如下技術方案實現的：

本發明的焦炭干法熄焦回收熱能的方法是，在密閉的容器中，紅焦炭通過熱輻射、或通過金屬類的熱傳導、或先熱輻射后熱傳導的組合方法進行熱量傳遞產生蒸汽。通過這些間接傳熱將溫度達1000℃的呈紅色的紅焦炭(稱為紅焦炭)所蘊藏的熱能轉變成高溫蒸汽，加以回收。

實現本發明的干法熄焦回收熱能發電的方法的裝置，至少由干熄爐、蒸汽發生系統、水循環系統和低溫焦炭排出系統組成；干熄爐內設置有接收高溫輻射熱的輻射傳熱管和與焦炭直接接觸熱傳導傳熱管，輻射傳熱管和熱傳導傳熱管內部均通入水或蒸汽，輻射傳熱管內的流體入口側與傳導傳熱管的流體出口側相連接。實際工程中，蒸汽發生系統的具體構造可以根據已經廣泛應用的蒸汽鍋爐的結構設計和設置，如加過熱段、飽和水蒸汽箱等。

所述的干熄爐在于頂部設置有紅焦炭入口，焦炭入口處設置有可開關的頂蓋，上部設有輻射熱接收傳熱管、下部設有熱傳導傳熱管、底部設置低溫焦炭出口；熱輻射段的焦炭通過傾斜溜槽或垂直槽自上向下移動、或由可以旋轉的圓盤移送焦炭且旋轉圓盤可以復數段串聯設置、或由機械驅動的帶式移動機構移送焦炭且帶式移送可以復數段串聯設置，焦炭在熱傳導段依靠重力自上而下緩慢移動；輻射傳熱段的輻射接收管在焦炭之上部空間設置，所述輻射接收管與焦炭不直接接觸，傾斜溜槽或垂直溜槽接收高溫輻射熱的輻射傳熱管與焦炭之間設置有隔離焦炭的格柵。焦炭入口處設置的可開關頂蓋在裝入焦炭過程中打開，在裝入過程完成后關閉，隔絕空氣。可開關的頂蓋的開關方式可以有雙開式，也可以有移動式，或旋轉式等，對其方式無特殊限制。

其特征在輻射傳熱管的管外壁涂布有強化接收輻射熱量的涂料，其涂料層的熱輻射吸收率≥0.95。通過輻射涂料，傳熱管高效接收紅焦炭的輻射熱，使得紅焦炭快速降溫。對其涂料的組成并無限制，只要能夠在1200℃-500℃的溫度范圍保持穩定的、熱輻射吸收率大于0.95的材料即可。

所述的內部通入水或蒸汽的熱傳導導熱管與焦炭之間設置有金屬壁，金屬壁與焦炭直接接觸。金屬壁與導熱管之間通過導熱系數大于等于鐵的導熱系數70％的材料如混有金屬粉末的特種水泥等粘結料連接或直接接觸。

所述的干熄爐排出的焦炭的冷卻方法，從干熄爐排出的焦炭，通過從焦炭層底部或頂部噴灑水進一步降溫。

所述的焦炭的干法熄焦回收熱量的應用，焦炭的干法熄焦回收的熱能所產生的蒸汽進行發電。其發電裝置為，蒸汽管與蒸汽發電機組相連接。

干法熄焦回收熱量的方法還可以是熱量傳遞過程產生的高壓蒸汽直接作為蒸汽利用，如做熱源使用或原料用汽。

紅焦炭儲罐的主體為豎直筒狀或者上段為傾斜式筒狀體，下段為豎直筒狀體的組合。紅焦炭儲罐上段斜簡體體與水平面的夾角30°-50°，有利于焦炭在重力作用下緩慢移動。

在實際工程中，在紅焦炭儲罐的吸熱產生的高壓蒸汽可以送入高蒸汽儲罐，再由儲罐向發電機組或蒸汽用戶供蒸汽。可以有多個紅焦炭儲罐的蒸汽管與高壓蒸汽儲罐相連接，同時向蒸汽儲罐供蒸汽或輪換供蒸汽。