[發明專利]荒煤氣余熱回收與導熱油替代一體化工藝方法及專用設備

有效

• 申請號: 201110437813.3
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102519285A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 董輝;李朋;蔡九菊;高成康;肖圣雁;仝永娟
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F28D15/06
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

技術領域

本發明屬于冶金過程余熱資源高效回收與利用技術領域，特別涉及一種基于節能減排的焦化工序荒煤氣余熱高效回收利用與導熱油替代水蒸氣一體化工藝方法。

背景技術

焦爐產物帶出的余熱資源主要由兩部分組成：一部分是1000℃赤熱焦炭所帶的顯熱占37~42％，另一部分是700～850℃荒煤氣攜帶的顯熱占30~34％，兩者合計占焦爐總輸出熱量的65%～75%.目前干熄焦技術應用已經成熟，以前因濕法熄焦通過熄焦水的加熱和蒸發而導致高品質熱量白白散失的熱能得到了很好的回收，而荒煤氣由于含有成分復雜的腐蝕性物質（如焦油、SO₂、NOx、粉塵等）使得這部分顯熱的回收一直沒能得到有效的解決。

目前荒煤氣的冷卻工藝是：荒煤氣以700～850℃溫度離開焦爐，經上升管至橋管，在集氣管內用高度霧化的氨水噴灑降至80～85℃，然后經初冷器將煤氣冷卻至21～30℃。為后續煤氣的輸送、深度凈化和化學產品回收創造適宜的條件。

上述過程對荒煤氣的冷卻和初步凈化而言是高效的，但從熱力學上看卻很不完善而且是浪費的。主要表現在：第一，該回收的高品質能量未回收。荒煤氣在橋管和集氣管內急劇降溫—增濕過程是高度不可逆過程，其物理性損失達90%以上；第二，冷卻水耗量大。未被回收的熱量需要通過大量的冷卻水來冷卻，產生了大量的廢水。荒煤氣從700～850℃降溫至常溫所放出的熱量，絕大部分轉移到了循環氨水和初冷器中，這直接導致了焦化工序高品質能源的浪費和冷卻水的大量消耗。

為了回收利用高溫荒煤氣所攜帶的大量顯熱，我國焦化工作者于上世紀80年代開發了上升管汽化冷卻裝置，其技術核心是：將上升管做成夾套管，水通過夾套管與高溫荒煤氣間接換熱而被加熱，水變為水蒸氣，即用顯熱回收水蒸氣。應用此技術，每噸焦一般可產生0.5MPa的飽和蒸汽0.1～0.12t，荒煤氣溫度最低可降至350℃。但因上升管汽化冷卻存在水的相變過程，汽化冷卻裝置必須按鍋爐規范管理，每年必須停產盡心安全檢查，這給連續生產的焦爐帶來了麻煩，再加上回收效率低、浪費仍然嚴重，受當時技術條件限制等原因，這項技術在推行幾年后紛紛停用而未得到推廣；另外，由于上升管汽化冷卻產生的0.5MPa低壓蒸汽并入管網后，在輸送過程由于壓頭損失而往往不能符合焦化各工序的生產要求（0.4～0.6MPa飽和蒸汽）；而且焦化廠干熄焦裝置的自產蒸汽可以有效的保證焦化工序的蒸汽需求，所以荒煤氣回收的顯熱用來產生低壓蒸汽顯然不是最佳的選擇。

另外，導熱油作為各化產單元操作的加熱熱載體，這項技術目前雖然在某些鋼鐵企業得以運用，但各自單元操作有相互比較獨立的導熱油加熱系統，且需要外加熱源，這些導致了導熱油作為化產單元操作熱載體的經濟性大打折扣，而且使得整個化產單元的調節控制較為復雜。

發明內容

發明目的：針對現有技術存在的不足，本發明提出了一種荒煤氣余熱回收與導熱油替代一體化工藝方法及專用設備，氣余熱資源高效回收與利用以及導熱油替代水蒸汽作為熱源的一體化工藝方法，其目的是解決了以往氨水冷卻存在高品質顯熱浪費和冷卻水耗量大以及上升管汽化冷卻裝置回收效率低且需不時停產的問題，其既回收了荒煤氣的顯熱，而且將回收得到的余熱用于化產單元操作所需的熱源，實現了整個化產系統導熱油實施閉路循環，避免了化產單元操作的導熱油加熱系統，一舉多得。

技術方案：本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種荒煤氣余熱回收與導熱油替代一體化工藝方法，其特征在于：該方法的具體步驟如下：

將從焦爐炭化室出來的750～850℃的荒煤氣由上升管下部引入，該荒煤氣通過輻射換熱將熱量傳給布置在上升管殼體內壁的高溫分離式重力鈉熱管的受熱端管束，使荒煤氣在溫度降至450℃時離開上升管；再用氨水噴灑系統將從上升管離開的荒煤氣冷卻至80～85℃后進入集氣管；

上升管內的受熱端管束吸收輻射熱后，管內的鈉蒸發成蒸汽，上升至分離式熱管的放熱端，將熱量傳遞給導熱油，被加熱的高溫導熱油為各化產操作單元用熱設備提供所需的熱量。

化產操作單元用熱設備是指蒸氨工序設備、粗苯蒸餾設備及其他設備，其他設備指精制工序設備或焦油蒸餾的設備。