[發(fā)明專利]過熱蒸汽流超細粉碎尾氣冷凝-再沸封閉循環(huán)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811255172.8
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109453876B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱家驊;葛敬;李季;謝安帝;陳倬;宮源;夏素蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: B02C19/06
• 分類號: B02C19/06;B02C23/00;B01D50/00;B01D46/02;B01D46/42
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一種過熱蒸汽流超音速超細粉碎尾氣冷凝?再沸封閉循環(huán)方法，適用于以1.2~2.5MPa、280~420℃的過熱蒸汽介質(zhì)粉碎水不溶性顆粒后產(chǎn)生95~125kPa、110~150℃粉碎尾氣的場合。尾氣通過水噴射冷凝器升壓冷凝、冷凝循環(huán)液兩段絕熱再沸，再生為105~200kPa的潔凈飽和蒸汽，通過蒸汽加壓機升溫升壓提供超音速氣流超細粉碎所需的機械能，從而免用鍋爐、節(jié)約生產(chǎn)蒸汽的一次能源，并且循環(huán)再生過程同時完成尾氣凈化。以2000 kg/h過熱蒸汽超細粉碎裝置為例，本發(fā)明方法以405kW動力替代200 kg/h標(biāo)煤燃燒，并且克服了現(xiàn)有過熱蒸汽超音速氣流粉碎技術(shù)廢熱排放和冷卻水消耗的問題，為低碳、環(huán)保技術(shù)進步提供經(jīng)濟、適用的解決方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)廢氣處理、廢熱回收與低位能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是化工尾氣封閉循環(huán)利用的節(jié)能減排方法。。

背景技術(shù)

過熱蒸汽流粉碎是一種超細粉體材料加工技術(shù)。與空氣相比，過熱蒸汽作為粉碎介質(zhì)其潔凈度高、黏度低、而且可以消除粉碎過程顆粒摩擦產(chǎn)生的靜電從而減少顆粒二次內(nèi)聚現(xiàn)象，因此成為高端無機超細粉體產(chǎn)品加工首選技術(shù)。目前該技術(shù)一個不足之處是能耗高，原因在于采用鍋爐產(chǎn)生的1.2~2.5MPa（絕對壓力，下同）、280~420℃的過熱蒸汽為粉碎介質(zhì)，其熱焓通過超音速噴嘴轉(zhuǎn)換為流體動能并實際用于粉碎過程的比例不足25%，超過75%的熱焓殘留于95~125 kPa（絕對壓力，下同）、110~150℃的粉碎尾氣中。現(xiàn)有余熱回收技術(shù)用該尾氣加熱65~120℃助燃空氣（柳少軍等，氣流粉碎在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用，廣州化工，2015，43（23）：215-216）或65℃熱水（陳景生，鈦白汽流粉碎生產(chǎn)工藝優(yōu)化及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，山東化工，2017，46：72-73），所回收的余熱品位太低、對降低蒸汽發(fā)生過程一次能源消耗作用不大。本發(fā)明更為有效的余熱利用方法，是在保證過熱蒸汽超音速粉碎工藝條件的前提下，保持尾氣焓值品位、替代鍋爐蒸汽發(fā)生過程消耗的一次能源，從而使上述占比75%的尾氣熱焓得到循環(huán)利用、大幅度降低過熱蒸汽超音速粉碎過程能耗。

為此，本發(fā)明過熱蒸汽流超細粉碎尾氣冷凝-再沸封閉循環(huán)方法，首先使尾氣在水噴射泵作用下加壓冷凝，然后使冷凝液在105~200kPa的壓力下絕熱再沸，從而使尾氣凈化并再生為潔凈的飽和蒸汽。然后通過機械加壓使其還原到超細粉碎工藝所需的過熱蒸汽狀態(tài)。采用本發(fā)明方法，使過熱蒸汽流超細粉碎尾氣通過加壓冷凝-絕熱再沸完成凈化、再生的同時實現(xiàn)循環(huán)利用，不僅節(jié)約了傳統(tǒng)過熱蒸汽流超細粉碎方法中占比75%的蒸汽發(fā)生能耗，而且替代了蒸汽鍋爐，具有顯著的節(jié)能、減排、降耗、增收四重效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開一種過熱蒸汽流超細粉碎尾氣冷凝-再沸封閉循環(huán)方法。本發(fā)明方法適用于以1.2~2.5MPa、280~420℃的過熱蒸汽介質(zhì)粉碎水不溶性顆粒后產(chǎn)生95~125kPa、110~150℃粉碎尾氣的場合。例如采用扁平式超音速氣流粉碎機粉碎超細鈦白粉的過程，以1.8~2.0MPa、280~320℃的過熱蒸汽為粉碎介質(zhì)，產(chǎn)生的尾氣主要成分仍然是過熱蒸汽、其壓力95~125kPa、溫度110~140℃。采用本發(fā)明方法改進尾氣余熱回收技術(shù)的步驟是：首先使該尾氣加壓冷凝、然后使冷凝液絕熱再沸，生成壓力為105~200kPa的潔凈飽和蒸汽；再通過蒸汽加壓機升溫升壓為符合超音速氣流超細粉碎工藝要求的1.2~2.5MPa、280~420℃的過熱蒸汽。本發(fā)明主要發(fā)明思想是根據(jù)流體靜力學(xué)、氣液兩相流體動力學(xué)及傳熱傳質(zhì)原理和水蒸汽溫度-壓力-熱焓關(guān)聯(lián)特性及相變規(guī)律，構(gòu)建加壓冷凝-絕熱再沸尾氣凈化和蒸汽再生過程與系統(tǒng)，并利用機械加壓實現(xiàn)過熱蒸汽超音速粉碎介質(zhì)封閉循環(huán)，免去蒸汽發(fā)生過程的一次能源消耗、免用鍋爐，為過熱蒸汽超音速氣流粉碎提供經(jīng)濟、適用的低碳環(huán)保技術(shù)進步。