[實用新型]一種含焦油高溫熱解氣化氣的冷卻及余熱回收裝置

有效

• 申請號: 201720970327.0
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN207267859U
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 王勤輝;方夢祥;余春江;解桂林;駱仲泱
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C10K1/04
• 分類號: C10K1/04;F28D21/00;F22B1/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本實用新型涉及煤/生物質熱解氣化及后續處理技術領域，具體地說，涉及一種含焦油高溫熱解氣化氣的冷卻及余熱回收裝置。

背景技術

熱解氣化技術是提高煤/生物質綜合利用價值的重要手段，通過對反應溫度的控制，可以將煤/生物質轉化成煤氣和焦油，為下游高附加值產品的深加工提供原料，具有廣闊的市場前景。

煤/生物質在中低溫熱解氣化過程中所產生的煤氣會含有部分焦油組分和細灰顆粒，同時溫度也比較高，一般都在500℃以上，為了便于后續的煤氣處理或利用如焦油高溫電除塵分離和氣體風機增壓等，需要對高溫熱解氣化氣進行一定溫度范圍的冷卻及余熱回收。為了避免高溫熱解氣化氣所含的焦油氣體組分在冷卻過程中冷凝成液相組分沉積在受熱面上導致受熱面粘結和堵塞的問題，冷卻過程中在保證冷卻后的高溫熱解氣化氣溫度需要保持一定的溫度水平之上的同時需要保證熱交換器受熱面表面溫度也要高于焦油組分的冷凝溫度(如以煤為原料的熱解氣化煤氣溫度一般需要維持在400℃以上，以生物質為原料的熱解氣化煤氣則應保持在350℃以上)。

目前，含焦油的熱解氣化煤氣高溫冷卻方法常采用高溫過熱蒸汽或高溫導熱油作為冷卻介質，以保證冷卻后煤氣溫度和受熱面溫度高于焦油組分的冷凝溫度。以高溫過熱蒸汽為工作介質需要外界提供，這就需要外來熱源或外來高溫蒸汽，增加了系統復雜性和外部條件要求，而以高溫導熱油為冷卻介質的方法則大幅度增加系統復雜性及成本，而且由于導熱油的物理化學特性大幅度增加了系統的安全防范要求。

公布號為CN103131432A的專利公開了一種從焦爐荒煤氣中回收余熱的方法，該方法利用水作為換熱介質，在上升管換熱器中將高溫荒煤氣冷卻后再經過橋管換熱器換熱，并在橋管內部采用高壓氨水間歇噴淋或者水蒸汽間歇噴吹的方式對換熱管外壁進行清掃，最后采用氨水將荒煤氣溫度降低至80～85℃。一方面，部分受熱面直接采用來自除氧器的低溫水作為換熱介質，無法保證換熱器壁面溫度在焦油冷凝溫度以上，因此在受熱面上勢必有焦油冷凝析出并沉積，從而阻塞上升管換熱器。另一方面，采用噴淋氨水來冷卻荒煤氣會額外產生大量難處理的酚氨廢水，增加廢水處理成本。

公布號為CN 105925322A的專利公開了一種直立折線型高溫熱解氣冷卻及余熱回收裝置，主要在由多個直立段殼體和傾斜段殼體上下串接組合而成的直立折線型殼體中設置多級換熱管束，以冷卻水為換熱介質，在一套系統內實現余熱回收和焦油冷凝回收。該工藝是采用水和蒸汽為介質對高溫熱解氣進行冷卻，并降低到較低的溫度，由于來自除氧器及汽包的水溫較低(由具體實施方式0025中“熱解氣溫度降至60～90℃”可推斷汽包中的汽水混合物的溫度應在60～90℃以下)，冷卻過程中所含焦油將冷凝析出并沉積，通過采用一定溫度的洗油進行噴淋，以期將沉積在受熱面表面的焦油洗掉。該方法旨在將熱解氣直接降低到較低溫度，對于固體細顆粒含量極低的熱解氣可能有效，但對于固體細顆粒含量較多的熱解氣由于焦油析出過程中產生的油塵混合物難以被洗油沖刷，將導致受熱面嚴重的沉積及堵塞，因此難以適用，同樣存在由于受熱面表面溫度遠低于焦油冷凝溫度導致焦油冷凝沉積等問題，難以有效冷卻并回收高溫熱解氣的余熱。

實用新型內容

本實用新型的目的為提供一種含焦油高溫熱解氣化氣的冷卻及余熱回收裝置。

為了實現上述目的，本實用新型提供的含焦油高溫熱解氣化氣的冷卻及余熱回收裝置包括一內設過熱器和飽和水蒸發受熱面的冷卻余熱回收器，冷卻余熱回收器的外部設有連通過熱器和飽和水蒸發受熱面的汽包及蒸汽-水換熱器；汽包的蒸汽出口連通至過熱器的進氣端，向過熱器通入用于一次冷卻含焦油高溫熱解氣化氣的低溫蒸汽，過熱器的出汽端排出的高溫蒸汽部分進入蒸汽-水換熱器將加壓后的低溫水加熱到飽和溫度；蒸汽-水換熱器上連接有進水水管，通入與高溫蒸汽換熱的低溫水，蒸汽-水換熱器通過第一上升管將加壓加熱后的飽和水送入汽包內；飽和水蒸發受熱面的入口通過下降管連通汽包，引入對含焦油高溫熱解氣化氣進行二次冷卻的飽和水，出口通過第二上升管連通汽包。

上述技術方案中的冷卻及余熱回收裝置以高溫飽和水和高溫蒸汽為冷卻介質，不需要外來熱源，減小了能源消耗及生產成本。

具體的方案為過熱器的出氣端與蒸汽-水換熱器連通的管路上分設有外供蒸汽管路。外供蒸汽管路用于將多余的蒸汽外供給熱電生產。

另一個具體的方案為蒸汽-水換熱器內的高溫蒸汽換熱后的冷卻水通入進水水管。實現蒸汽、水的循環利用。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：