專利名稱：一種焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于冶金和化工領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種利用冶金、化工領(lǐng)域的相關(guān)工藝過程中的高溫?zé)煔饣驈U氣對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行高效預(yù)熱裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)或系統(tǒng)中的某反應(yīng)器在還原條件下須利用煤氣作為還原反應(yīng)介質(zhì)同時(shí)還須維持系統(tǒng)的熱平衡保證還原反應(yīng)的進(jìn)行時(shí)，須對煤氣進(jìn)行快速高效預(yù)熱。如利用鈦精礦制備人造金紅石工藝中，為了提升人造金紅石品質(zhì)，須將改性鈦精礦中的Fe2O3還原成FeO以提聞欽精礦中雜質(zhì)兀素鐵的去除率；低品位鐵礦石生廣鐵精礦工藝中，須將鐵礦中的Fe2O3還原成Fe3O4,以提升鐵礦石磁性，通過磁選生產(chǎn)鐵精礦等工業(yè)生產(chǎn)均涉及到還原反應(yīng)和系統(tǒng)熱平衡，需要對還原性介質(zhì)(煤氣)或物料進(jìn)行預(yù)熱保證熱平衡。另外，許多反應(yīng)器或生產(chǎn)過程中涉及熱平衡和提高熱效率需要，也采用對氣體預(yù)熱的方法，如用于冶金行業(yè)的鋼胚加熱爐、均熱爐以及高爐配套的熱風(fēng)爐，化工行業(yè)的還原反應(yīng)流化床等。但目前工業(yè)應(yīng)用的方法中絕大部分對助燃空氣或高爐煤氣預(yù)熱，且預(yù)熱溫度均較低，通常在500°C以下，基本沒有對焦?fàn)t煤氣預(yù)熱的，其主要原因是受焦?fàn)t煤氣性質(zhì)的影響，高溫時(shí)焦?fàn)t煤氣中的碳?xì)浠衔?CnHm和CH4)會分解形成積碳，粘附在輸氣管道上，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；另外，焦?fàn)t煤氣的熱值高，泄漏易產(chǎn)生爆炸和中毒等重大事故，安全性較差，因此目前基本無對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行高溫預(yù)熱的相關(guān)方法和裝置，而助燃空氣和高爐煤氣預(yù)熱的方法根本不能用于焦?fàn)t煤氣的預(yù)熱。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或多個(gè)問題。本實(shí)用新型的目的在于提供一種充分利用高溫?zé)煔饣驈U氣顯熱對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行高效預(yù)熱的裝置，并進(jìn)一步提供一種能有效防止焦?fàn)t煤氣中碳?xì)浠衔锔邷胤纸夥e碳且適應(yīng)范圍廣的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的提供了一種焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，所述裝置包括對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室，所述對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室均包括焦?fàn)t煤氣入口、焦?fàn)t煤氣出口、煙氣或廢氣入口、煙氣或廢氣出口，所述對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口和焦?fàn)t煤氣出口通過預(yù)熱盤管連通，所述輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口和焦?fàn)t煤氣出口通過另一預(yù)熱盤管連通，對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣出口與輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口通過焦?fàn)t煤氣輸送管連通，輻射預(yù)熱室的煙氣或廢氣出口與對流預(yù)熱室的煙氣或廢氣入口通過煙氣或廢氣輸送管連通，其中，流經(jīng)對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣與溫度為1150°C以上的煙氣或廢氣逆流換熱。根據(jù)本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口與焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥、焦?fàn)t煤氣流量計(jì)、快速切斷閥和焦?fàn)t煤氣止回閥相連，所述對流預(yù)熱室的煙氣或廢氣出口與水冷夾套管、煙氣或廢氣調(diào)節(jié)閥和煙氣或廢氣流量計(jì)相連。根據(jù)本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述對流預(yù)熱室中設(shè)置有第一導(dǎo)流柱且輻射預(yù)熱室中設(shè)置有第二導(dǎo)流柱和氣體分布器以增強(qiáng)煙氣或廢氣與焦?fàn)t煤氣的換熱作用。根據(jù)本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述焦?fàn)t煤氣輸送管上還設(shè)置有積碳抑制劑加入口和除碳劑加入口。根據(jù)本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述裝置還包括焦?fàn)t煤氣測溫測壓裝置和高溫?zé)煔饣驈U氣測溫測壓裝置以及設(shè)置在焦?fàn)t煤氣入口、焦?fàn)t煤氣出口以及對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室的之間的焦?fàn)t煤氣輸送管、煙氣或廢氣輸送管處的氣體匯集管。根據(jù)本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)熱盤管為三組并
流的盤管。根據(jù)本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述裝置還包括對對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室進(jìn)行包覆的對流預(yù)熱室頂蓋和輻射預(yù)熱室頂蓋，所述對流預(yù)熱室頂蓋和輻射預(yù)熱室頂蓋為活動(dòng)且可單獨(dú)拆卸的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室內(nèi)襯有耐火隔熱層。本實(shí)用新型的裝置可針對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行高效預(yù)熱，預(yù)熱溫度高；預(yù)熱系統(tǒng)設(shè)備少，簡單可靠、設(shè)備要求低、工藝先進(jìn)、設(shè)備性能穩(wěn)定且作業(yè)率高，基本可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度小、安全性高，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定地工業(yè)化生產(chǎn)，并可以實(shí)現(xiàn)對焦?fàn)t煤氣在高溫下分解產(chǎn)生的積碳進(jìn)行有效處理，保證焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱的同時(shí)有效除積碳，保證正常生產(chǎn)的需要。本實(shí)用新型采用高溫?zé)煔饣蛭矚鈱範(fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)熱，熱源介質(zhì)和待預(yù)熱氣體之間的溫度差小，預(yù)熱時(shí)間短、預(yù)熱效果好，同時(shí)在預(yù)熱裝置中設(shè)計(jì)了氣體分布器、導(dǎo)流柱等結(jié)構(gòu)，增大了高溫?zé)煔饣蛭矚馀c焦?fàn)t煤氣的換熱接觸面積，增強(qiáng)了預(yù)熱效果；使高溫?zé)煔饣蛭矚獾娘@熱得到充分利用，有利于實(shí)現(xiàn)熱能的回收利用，節(jié)約能源；通過溫度和壓差控制以及切斷閥的使用，有效預(yù)防了焦?fàn)t煤氣泄漏引起爆炸和中毒的潛在隱患。預(yù)熱的焦?fàn)t煤氣量、焦?fàn)t煤氣預(yù)熱溫度、預(yù)熱用的高溫?zé)煔饣驈U氣量、預(yù)熱用的高溫?zé)煔饣驈U氣溫度均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可根據(jù)需要進(jìn)行控制，適用范圍廣；另外，本實(shí)用新型所的設(shè)備及材料均無特殊要求，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。本實(shí)用新型簡單可靠、設(shè)備要求低、工藝先進(jìn)、設(shè)備性能穩(wěn)定、作業(yè)率高，基本可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度小、安全性高，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定地工業(yè)化生產(chǎn)。

通過下面結(jié)合示例性地示出一例的附圖進(jìn)行的描述，本實(shí)用新型的上述和其他目的和特點(diǎn)將會變得更加清楚，其中圖1是本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的預(yù)熱處理流程示意圖。其中，實(shí)線代表煙氣或廢氣的路徑，虛線代表焦?fàn)t煤氣的路徑，點(diǎn)劃線代表積碳抑制劑的路徑，雙點(diǎn)劃線代表除碳劑的路徑。圖2是本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的主要結(jié)構(gòu)示意圖。圖3A是本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3B是圖3A中氣體分布器的沿A-A線的剖視圖。圖3C是圖3A中氣體分布器的沿B-B線的剖視圖。附圖標(biāo)記說明1-焦?fàn)t煤氣止回閥、2-快速切斷閥、3-焦?fàn)t煤氣流量計(jì)、4-焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥、5-對流預(yù)熱室、6-輻射預(yù)熱室、7-焦?fàn)t煤氣、8-煙氣或廢氣、9-水冷夾套管、10-煙氣或廢氣調(diào)節(jié)閥、11-煙氣或廢氣流量計(jì)、12-積碳抑制劑、13-除碳劑、14-積碳抑制劑加入口、15-除碳劑加入口、16-對流預(yù)熱室頂蓋、17-第一導(dǎo)流柱、18-1-對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口、18-2-輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口、19-清灰孔、20-測溫測壓孔、21-防爆孔、22-輻射預(yù)熱室頂蓋、23-第二導(dǎo)流柱、24-預(yù)熱盤管、25-氣體分布器、26-1-對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣出口、26-2-輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣出口。
具體實(shí)施方式
在下文中，將結(jié)合實(shí)施例和附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置。圖1是本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的預(yù)熱處理流程示意圖。其中，實(shí)線代表煙氣或廢氣的路徑，虛線代表焦?fàn)t煤氣的路徑，點(diǎn)劃線代表積碳抑制劑的路徑，雙點(diǎn)劃線代表除碳劑的路徑。圖2是本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置的主要結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置包括對流預(yù)熱室5和輻射預(yù)熱室6，對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室均包括焦?fàn)t煤氣入口、焦?fàn)t煤氣出口、煙氣或廢氣入口(未示出)、煙氣或廢氣出口(未示出)，流經(jīng)對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣與溫度為1150°C以上的煙氣或廢氣逆流換熱，其中，對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口 18-1通過預(yù)熱盤管24與對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣出口 26-1相連通，輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口 18-2通過另一側(cè)預(yù)熱盤管24與輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣出口 26-2相連通，則焦?fàn)t煤氣7在預(yù)熱盤管中流過對流預(yù)熱室或輻射預(yù)熱室并與反向流經(jīng)對流預(yù)熱室或輻射預(yù)熱室的煙氣或廢氣8進(jìn)行熱交換；對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣出口與輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口通過焦?fàn)t煤氣輸送管連通，輻射預(yù)熱室的煙氣或廢氣出口與對流預(yù)熱室的煙氣或廢氣入口通過煙氣或廢氣輸送管連通，即焦?fàn)t煤氣輸送管與煙氣或廢氣輸送管彼此分隔設(shè)置，以保證焦?fàn)t煤氣與煙氣或廢氣的單獨(dú)流動(dòng)。優(yōu)選地，所述預(yù)熱盤管為三組并流的盤管，以提聞?lì)A(yù)熱效率。進(jìn)一步的，對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口與控制閥相連，以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)對焦?fàn)t煤氣進(jìn)入量的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)；對流預(yù)熱室的煙氣或廢氣出口與控制閥相連，以根據(jù)焦?fàn)t煤氣進(jìn)入量和焦?fàn)t煤氣的溫度實(shí)現(xiàn)對煙氣或廢氣進(jìn)入量的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口與焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥4、焦?fàn)t煤氣流量計(jì)3、快速切斷閥2和焦?fàn)t煤氣止回閥I相連，當(dāng)煙氣或廢氣溫度出現(xiàn)異常時(shí)，如熱交換中或熱交換后的煙氣或廢氣溫度高于煙氣或廢氣入口處的溫度，說明焦?fàn)t煤氣可能存在泄漏，快速切斷閥則自動(dòng)將焦?fàn)t煤氣切斷；若焦?fàn)t煤氣預(yù)熱后的壓力比焦?fàn)t煤氣入口處的壓力小，則說明焦?fàn)t煤氣可能存在泄漏，快速切斷閥也會自動(dòng)將煤氣切斷，確保運(yùn)行的安全性。其中，焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥與流量閥用于調(diào)整焦?fàn)t煤氣流量，進(jìn)一步優(yōu)選地，焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，對流預(yù)熱室的煙氣或廢氣出口與水冷夾套管9、煙氣或廢氣調(diào)節(jié)閥10和煙氣或廢氣流量計(jì)11相連，其中，水冷夾套管對煙氣或廢氣進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，而煙氣或廢氣調(diào)節(jié)閥和煙氣或廢氣流量計(jì)同樣用于調(diào)整煙氣或廢氣流量，進(jìn)一步優(yōu)選地，煙氣或廢氣調(diào)節(jié)閥液為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。并且，上述對各控制閥的操作均可在中央控制室內(nèi)完成，減少現(xiàn)場操作的危險(xiǎn)性。根據(jù)本實(shí)用新型，焦?fàn)t煤氣輸送管上還設(shè)置有積碳抑制劑加入口 14和除碳劑加入口 15，以根據(jù)需要向焦?fàn)t煤氣中加入積碳抑制劑12和除碳劑13并防止焦?fàn)t煤氣中的碳?xì)浠衔?CnHm和CH4)在高溫下分解造成積碳，保證設(shè)備長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。優(yōu)選地，所述預(yù)熱裝置還可以包括焦?fàn)t煤氣測溫測壓裝置和高溫?zé)煔饣驈U氣測溫測壓裝置。當(dāng)預(yù)熱盤管小量泄漏時(shí)，煤氣將會在預(yù)熱室內(nèi)燃燒，煙氣或廢氣的溫度將快速升高，則焦?fàn)t煤氣測溫測壓裝置和高溫?zé)煔饣驈U氣測溫測壓裝置均會出現(xiàn)異常，因此可及時(shí)判斷設(shè)備故障并做出相應(yīng)處理，確保設(shè)備運(yùn)行的安全性。優(yōu)選地，所述預(yù)熱裝置還可以包括設(shè)置在焦?fàn)t煤氣入口、焦?fàn)t煤氣出口以及對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室的之間的焦?fàn)t煤氣輸送管、煙氣或廢氣輸送管處的氣體匯集管(未示出)，以減少預(yù)熱過程中產(chǎn)生的溫度差，保證預(yù)熱后焦?fàn)t煤氣溫度基本一致。如圖2所示，本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置還包括設(shè)置在對流預(yù)熱室中的第一導(dǎo)流柱17，以及設(shè)置在輻射預(yù)熱室中的第二導(dǎo)流柱23和氣體分布器25，以增強(qiáng)煙氣或廢氣與焦?fàn)t煤氣的換熱作用，保證換熱溫度。其中，氣體分布器25的結(jié)構(gòu)如圖3A、圖3B和圖3C所示，氣體分布器25的入口與輻射預(yù)熱室的煙氣或廢氣入口相連通，出口和輻射預(yù)熱室的內(nèi)腔相連通，即高溫的煙氣或廢氣通過該氣體分布器進(jìn)入輻射預(yù)熱室。高溫的煙氣或廢氣流經(jīng)氣體分布器后被導(dǎo)流而改變流向，快速地與預(yù)熱盤管接觸，同時(shí)在第二導(dǎo)流柱的作用下，煙氣或廢氣只能空過預(yù)熱盤管間隙后流入對流預(yù)熱室，因此煙氣或廢氣在流動(dòng)過程中和焦?fàn)t煤氣流經(jīng)的預(yù)熱盤管充分接觸換熱，保證了焦?fàn)t煤氣的預(yù)熱效率。此外，本裝置還可以包括清灰孔19、防爆孔21以及對裝置進(jìn)行包覆的對流預(yù)熱室頂蓋16、輻射預(yù)熱室頂蓋22等結(jié)構(gòu)。其中，所述對流預(yù)熱室頂蓋和輻射預(yù)熱室頂蓋為活動(dòng)且可單獨(dú)拆卸的結(jié)構(gòu)，以便于維護(hù)檢修和換熱原件的更換。清灰孔則是為了防止煙氣或廢氣帶入的粉塵影響預(yù)熱元件的預(yù)熱效率，以確保設(shè)備長期穩(wěn)定的運(yùn)行。并且，輻射預(yù)熱室和對流預(yù)熱室內(nèi)襯有耐火隔熱層，使設(shè)備的外殼溫度較低，從而對周邊環(huán)境和配套設(shè)備均無影響。另外，由于焦?fàn)t煤氣在預(yù)熱盤管內(nèi)流動(dòng)且煙氣或廢氣在預(yù)熱盤管外流動(dòng)，因此需根據(jù)氣體的溫度情況選擇預(yù)熱盤管的材質(zhì)，以保證其使用壽命，例如對流預(yù)熱室可選擇普通不銹鋼，如lCrl8Ni9Ti ;輻射預(yù)熱室可選擇耐熱不銹鋼，如Cr25Ni20等，均為市場可隨時(shí)采購的材料。使用本實(shí)用新型的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，具體使用溫度為1150°C以上的煙氣或廢氣對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)熱處理且使煙氣或廢氣與焦?fàn)t煤氣逆流換熱，其中，預(yù)熱處理包括順序進(jìn)行的對流預(yù)熱處理和輻射預(yù)熱處理。根據(jù)本實(shí)用新型，焦?fàn)t煤氣流經(jīng)對流預(yù)熱室之后被預(yù)熱至500 600°C，焦?fàn)t煤氣繼續(xù)流經(jīng)輻射預(yù)熱室之后被預(yù)熱至800 9500C ;煙氣或廢氣流經(jīng)輻射預(yù)熱室之后降溫至700 850°C，煙氣或廢氣繼續(xù)流經(jīng)對流預(yù)熱室之后降溫至350 450°C。[0035]為了使焦?fàn)t煤氣能夠被高效快速地預(yù)熱，高溫的煙氣或廢氣和焦?fàn)t煤氣之間為逆流換熱方式，也即煙氣或廢氣的流動(dòng)方向與焦?fàn)t煤氣的流動(dòng)方向是相對的或者說相反的，并且，煙氣或廢氣與焦?fàn)t煤氣不直接接觸，這樣可以減小熱源介質(zhì)和焦?fàn)t煤氣之間的溫度梯度差，增強(qiáng)預(yù)熱效果，縮短預(yù)熱時(shí)間。用于預(yù)熱焦?fàn)t煤氣的高溫?zé)煔饣驈U氣可以是燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，也可以是其它溫度?150°C以上的高溫廢氣，以實(shí)現(xiàn)熱能的回收利用，節(jié)約能源。優(yōu)選地，煙氣或廢氣的溫度為1150 1300°C。其中，預(yù)熱處理包括順序進(jìn)行的對流預(yù)熱處理和輻射預(yù)熱處理，對流預(yù)熱處理通過對流換熱進(jìn)行預(yù)熱，可以使焦?fàn)t煤氣的溫度得到高效快速的提升，而輻射預(yù)熱處理則通過輻射換熱進(jìn)行預(yù)熱，進(jìn)一步使焦?fàn)t煤氣的溫度升高至所需溫度。由于氣體的傳熱在高溫時(shí)主要為輻射傳熱，低溫時(shí)主要為對流傳熱，因此本實(shí)用新型將預(yù)熱處理分為兩個(gè)階段后可以有效地控制焦?fàn)t煤氣的預(yù)熱溫度，也可節(jié)省設(shè)備高度，減少設(shè)備的制作費(fèi)用，并且對流換熱后匯集可減少每條管線之間的氣體溫度差。首先，常溫的焦?fàn)t煤氣與高溫?zé)煔饣驈U氣在對流預(yù)熱處理過程中進(jìn)行換熱，之后焦?fàn)t煤氣被預(yù)熱至500 60(TC，然后，在輻射預(yù)熱處理過程之后，焦?fàn)t煤氣被未經(jīng)過對流預(yù)熱處理過程的高溫?zé)煔饣驈U氣繼續(xù)預(yù)熱至800 950°C，整個(gè)熱交換時(shí)間控制為0. 5 5s。高溫?zé)煔饣驈U氣在輻射預(yù)熱處理之后降溫至700 850°C，在對流預(yù)熱處理之后，700 850°C的高溫?zé)煔饣驈U氣降溫至350 450°C。上述溫度均可以根據(jù)使用要求對預(yù)熱裝置進(jìn)行具體調(diào)節(jié)，其中，使高溫?zé)煔饣驈U氣與焦?fàn)t煤氣進(jìn)行熱交換后，溫度從1150°C以上降至350 450°C，減少了高溫?zé)煔饣驈U氣的冷卻用水量，減少了能耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。優(yōu)選地，將對流預(yù)熱處理之后的煙氣或廢氣再通過水冷換熱降溫至150 220°C后再排放，以進(jìn)一步達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。并且，為了有效地防止焦?fàn)t煤氣結(jié)焦對系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響，在對流預(yù)熱處理和輻射預(yù)熱處理之間，向焦?fàn)t煤氣中加入積碳抑制劑和除碳劑，以抑制積碳發(fā)生和去除產(chǎn)生的積碳。優(yōu)選地，積碳抑制劑為H2S或二甲基二硫(CMDS)，其添加量為0. 3 5wt%。，添加后對焦?fàn)t煤氣的熱值及還原性能均無影響。其中，若有些焦?fàn)t煤氣中含有微量H2S,則優(yōu)選地在運(yùn)行過程中可以不添加積碳抑制劑，但若預(yù)熱其它氣體如天然氣或不含有H2S的焦?fàn)t煤氣，則可添加微量的上述積碳抑制劑，運(yùn)行效果很明顯。除碳劑為蒸汽，其添加量為3 15wt%，在高溫條件下蒸汽和碳發(fā)生反應(yīng)生成CO和H2,因此蒸汽即能除去焦?fàn)t煤氣中碳?xì)浠衔锖屯闊N高溫下分解產(chǎn)生的碳，同時(shí)又產(chǎn)生CO和H2，不降低焦?fàn)t煤氣的熱值且不對焦?fàn)t煤氣的使用性能產(chǎn)生影響。進(jìn)一步優(yōu)選地，在焦?fàn)t煤氣溫度超過650°C時(shí)加入所述除碳劑。此外，本實(shí)用新型的預(yù)熱裝置除了可用于焦?fàn)t煤氣預(yù)熱，也適用于其它氣體預(yù)熱，如空氣、氮?dú)?、高爐煤氣等。下面結(jié)合本實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置來描述焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱方法，具體包括以下步驟首先，使常溫的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入對流預(yù)熱室中，并通過調(diào)節(jié)焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥的開度根據(jù)需要控制其流量。并使高溫的煙氣或廢氣也進(jìn)入預(yù)熱裝置中，焦?fàn)t煤氣在對流預(yù)熱室中與煙氣或煤氣進(jìn)行逆流間接式換熱，將焦?fàn)t煤氣預(yù)熱至500 600°C，同時(shí)700 850°C的煙氣或廢氣降溫至350 450°C。[0042]在焦?fàn)t煤氣進(jìn)入對流預(yù)熱室之后且進(jìn)入輻射預(yù)熱室之前，通過積碳抑制劑加入口14和除碳劑加入口 15向焦?fàn)t煤氣中加入積碳抑制劑(H2S或CMDS，重量比為0. 3 5%。)和除碳劑(蒸汽，重量比為3 15%)。之后，預(yù)熱至500 600°C的焦?fàn)t煤氣在輻射預(yù)熱室繼續(xù)與煙氣或廢氣進(jìn)行逆向間隔式換熱，將焦?fàn)t煤氣進(jìn)一步預(yù)熱至800 950°C (可根據(jù)使用要求進(jìn)行調(diào)節(jié))，煙氣或廢氣則由1150 1300°C降至700 850°C。其中，煙氣或煙氣在氣體分布器、第一導(dǎo)流柱、第二導(dǎo)流柱等元件的作用下充分與預(yù)熱盤管接觸，增強(qiáng)換熱效果并保證換熱溫度。經(jīng)過對流預(yù)熱室換熱后的溫度為350 450°C的煙氣或廢氣再通過水冷夾套冷卻至150 220°C后進(jìn)行排放。其中，對預(yù)熱的焦?fàn)t煤氣量、焦?fàn)t煤氣預(yù)熱溫度、預(yù)熱用的高溫?zé)煔饣驈U氣量、預(yù)熱用的高溫?zé)煔饣驈U氣溫度均可通過電動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行安全可
O 下面結(jié)合具體示例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明。以下兩個(gè)示例具體為利用鈦精礦生產(chǎn)人造金紅石工藝的一部分，其中，鈦精礦氧化改性后使用高溫焦?fàn)t煤氣還原，以便將改性后鈦精礦中的Fe2O3還原成FeO，以提高鈦精礦中雜質(zhì)元素鐵的去除率；焦?fàn)t煤氣作為一種還原介質(zhì)通入還原反應(yīng)器中進(jìn)行還原反應(yīng)。因此，焦?fàn)t煤氣在還原反應(yīng)器中既要保持良好的還原性氣氛，同時(shí)又要保證還原反應(yīng)的溫度，因此要求對參與反應(yīng)的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)熱。示例1:如圖1所示，依次打開焦?fàn)t煤氣止回閥、快速切斷閥、焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥，通過控制焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整需預(yù)熱的焦?fàn)t煤氣量，將焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥的開度控制在60%，焦?fàn)t煤氣的通入量為120± IONm3A ;利用燃燒室產(chǎn)生的高溫尾氣對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)熱，高溫尾氣的溫度為1230±10°C，通過調(diào)整尾氣調(diào)節(jié)閥的開度控制預(yù)熱用的尾氣量，尾氣調(diào)節(jié)閥的開度控制在30%，尾氣的通入量控制在350±50Nm3/h。進(jìn)入預(yù)熱裝置前，焦?fàn)t煤氣的溫度檢測為35°C，化學(xué)成分參見表I所示。焦?fàn)t煤氣通過對流預(yù)熱室進(jìn)行熱交換后，溫度上升至565 600°C，然后向焦?fàn)t煤氣中加入蒸汽3 3. 5Kg/h，焦?fàn)t煤氣繼續(xù)進(jìn)入輻射預(yù)熱室進(jìn)行熱交換，焦?fàn)t煤氣進(jìn)一步預(yù)熱至865 880°C，預(yù)熱后焦?fàn)t煤氣的化學(xué)成分也參見表1，其中，本示例的焦?fàn)t煤氣含有微量H2S。通過對比焦?fàn)t煤氣預(yù)熱前后的成分可知，其有效成分基本一致。通過對流預(yù)熱室中的換熱后，尾氣的溫度降至360 382°C，再通過水冷夾套將煙氣冷卻至150 155°C后外排。在預(yù)熱裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行30天后，停止運(yùn)行并拆下預(yù)熱盤管觀察，基本無積碳，驗(yàn)證了蒸汽除積碳的可行性。表I示例I中預(yù)熱前后的焦?fàn)t煤氣化學(xué)成分(wt%)
_ -_—]1 熱前的焦?fàn)t煤I 62.5 8.1 4.9 2.3—20 I—0.2 0.34 頻熱后的熱爐煤'C 62.7 8.6 Ii 7 2.4 20.4 1.8 0.2 0.32示例 2 [0054]如圖1所示，依次打開焦?fàn)t煤氣止回閥、快速切斷閥、焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥，通過控制焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整需預(yù)熱的焦?fàn)t煤氣量，將焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥的開度控制在70%，焦?fàn)t煤氣的通入量為150± IONm3A ;利用燃燒室產(chǎn)生的高溫廢氣對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)熱，高溫廢氣的溫度為1250± 10°C，通過調(diào)整廢氣調(diào)節(jié)閥的開度控制預(yù)熱用的尾氣量，廢氣調(diào)節(jié)閥的開度控制在45%，廢氣的通入量控制在550±50Nm3/h。進(jìn)入預(yù)熱裝置前，焦?fàn)t煤氣的溫度檢測為35°C，化學(xué)成分參見表2所示。焦?fàn)t煤氣通過對流預(yù)熱室進(jìn)行熱交換后，溫度上升至575 610°C，然后向焦?fàn)t煤氣中加入蒸汽3 4. 5Kg/h，焦?fàn)t煤氣繼續(xù)進(jìn)入輻射預(yù)熱室進(jìn)行熱交換，焦?fàn)t煤氣進(jìn)一步預(yù)熱至885 900°C，預(yù)熱后焦?fàn)t煤氣的化學(xué)成分也參見表I。其中，本示例的焦?fàn)t煤氣含有微量H2S。通過對比焦?fàn)t煤氣預(yù)熱前后的成分可知，其有效成分基本一致。通過對流預(yù)熱室中的換熱后，廢氣的溫度降至360 398°C，再通過水冷夾套將煙氣冷卻至150 155°C后外排。在預(yù)熱裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行90天，停止運(yùn)行并拆下預(yù)熱盤管觀察，基本無積碳，驗(yàn)證了蒸汽除積碳的可行性。表2示例2中預(yù)熱前后的焦?fàn)t煤氣化學(xué)成分(wt% )
權(quán)利要求1.一種焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，其特征在于，所述裝置包括對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室， 所述對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室均包括焦?fàn)t煤氣入口、焦?fàn)t煤氣出口、煙氣或廢氣入口、煙氣或廢氣出口，所述對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口和焦?fàn)t煤氣出口通過預(yù)熱盤管連通，所述輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口和焦?fàn)t煤氣出口通過另一預(yù)熱盤管連通，對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣出口與輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口通過焦?fàn)t煤氣輸送管連通，輻射預(yù)熱室的煙氣或廢氣出口與對流預(yù)熱室的煙氣或廢氣入口通過煙氣或廢氣輸送管連通，其中，流經(jīng)對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣與溫度為1150°C以上的煙氣或廢氣逆流換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，其特征在于，所述對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口與焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥、焦?fàn)t煤氣流量計(jì)、快速切斷閥和焦?fàn)t煤氣止回閥相連，所述對流預(yù)熱室的煙氣或廢氣出口與水冷夾套管、煙氣或廢氣調(diào)節(jié)閥和煙氣或廢氣流量計(jì)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，其特征在于，所述對流預(yù)熱室中設(shè)置有第一導(dǎo)流柱且輻射預(yù)熱室中設(shè)置有第二導(dǎo)流柱和氣體分布器以增強(qiáng)煙氣或廢氣與焦?fàn)t煤氣的換熱作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，其特征在于，所述焦?fàn)t煤氣輸送管上還設(shè)置有積碳抑制劑加入口和除碳劑加入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，其特征在于，所述裝置還包括焦?fàn)t煤氣測溫測壓裝置和高溫?zé)煔饣驈U氣測溫測壓裝置以及設(shè)置在焦?fàn)t煤氣入口、焦?fàn)t煤氣出口以及對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室的之間的焦?fàn)t煤氣輸送管、煙氣或廢氣輸送管處的氣體匯集管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，其特征在于，所述預(yù)熱盤管為三組并流的盤管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，其特征在于，所述裝置還包括對對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室進(jìn)行包覆的對流預(yù)熱室頂蓋和輻射預(yù)熱室頂蓋，所述對流預(yù)熱室頂蓋和輻射預(yù)熱室頂蓋為活動(dòng)且可單獨(dú)拆卸的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，其特征在于，所述對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室內(nèi)襯有耐火隔熱層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種焦?fàn)t煤氣高效預(yù)熱裝置，所述裝置包括對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室，對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室均包括焦?fàn)t煤氣入口、焦?fàn)t煤氣出口、煙氣或廢氣入口、煙氣或廢氣出口，對流預(yù)熱室或輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口通過預(yù)熱盤管與焦?fàn)t煤氣出口相連通，對流預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣出口與輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣入口通過焦?fàn)t煤氣輸送管連通，輻射預(yù)熱室的煙氣或廢氣出口與對流預(yù)熱室的煙氣或廢氣入口通過煙氣或廢氣輸送管連通，其中，流經(jīng)對流預(yù)熱室和輻射預(yù)熱室的焦?fàn)t煤氣與溫度為1150℃以上的煙氣或廢氣逆流換熱。本實(shí)用新型充分利用高溫?zé)煔饣蛭矚獾娘@熱對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間短、預(yù)熱溫度高，可基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，熱效率高、運(yùn)行安全可靠。
文檔編號F28D7/04GK202853432SQ20122054374
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者葉恩東, 程曉哲, 稅必剛, 張興勇, 張寶衛(wèi) 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司