一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其包括低溫儲罐、油泵、換熱器、膨脹箱、高溫儲罐、水冷卻器、用熱設備、閥門和控制系統(tǒng)。所述換熱器采用立式結構，內置至少三組蛇形換熱管，換熱管水平錯位布置，管外高溫粉焦與管內有機熱載體換熱；通過三級逆向換熱，最大限度的冷卻高溫粉焦；以有機熱載體為換熱介質，在無氧微正壓下運行，可獲得280℃的高參數換熱介質供用熱設備。本發(fā)明工藝簡單、熱效率高，在實現粉焦干熄焦的同時達到余熱的有效利用。
【專利說明】
一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于煤干餾技術領域，具體涉及一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]煤低溫干餾是采用煤炭熱解加工技術，在隔絕空氣的情況下，將煤炭加熱到550°C?600°C，脫除影響煤熱值的水、氧和低熱值揮發(fā)分物質，使煤發(fā)熱組分富集，形成固體半焦。
[0003]干餾技術生產的半焦根據工藝不同主要有塊狀和粉末狀，對于高溫粉末半焦，經干餾爐生產后需要進行熄焦冷卻。高溫半焦的顯熱占整個干餾過程的能耗比例較高。因此，回收半焦的顯熱，可有效降低煤干餾過程的能耗。
[0004]目前的熄焦技術有干法熄焦和濕法熄焦。干法熄焦技術是采用惰性氣體吸收半焦的顯熱，吸收了半焦顯熱的惰性氣體作為二次能源，在熱交換設備中交換熱量后惰性氣體可重復利用。濕法熄焦技術是通過水對高溫焦炭直接冷卻。干法熄焦與濕法熄焦相比，具有可回收半焦顯熱，改善半焦質量和減少環(huán)境污染等優(yōu)點。當前的氣體熱載體干熄焦技術處理粉狀焦炭時氣固分離難度較大，不太適合。
[0005]將高溫固體顆粒熱量直接予以回收的換熱系統(tǒng)是粉焦余熱回收的新方向。常規(guī)換熱系統(tǒng)或余熱鍋爐的工作原理，是采用水或蒸汽作為換熱介質，獲得高溫蒸汽，系統(tǒng)結構復雜，管路工作壓力較大，設備制造和使用維護成本較高。
[0006]因此，如何簡便有效地實現對高溫粉焦的冷卻同時回收余熱，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是當前干熄焦系統(tǒng)中無法處理粉料，存在的大量能量損失和系統(tǒng)配置復雜等問題。
[0008]為此，本發(fā)明提供了一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，包括低溫儲罐、油栗、換熱器、膨脹箱、高溫儲罐、水冷卻器、用熱設備、閥門、控制柜，所述換熱器為立式換熱器，換熱器頂部設有高溫粉焦進口，底部設有低溫粉焦出口，所述換熱器包括至少三組從上至下依次設置的換熱管，所述換熱管內為有機熱載體且均是下進上出，上下相鄰兩組換熱管中的下換熱管出口與上換熱管進口之間管線上均設有膨脹箱和油栗；
所述低溫儲罐的出口管線連有第一油栗，該第一油栗出口分為兩路，一路通過管線與低溫儲罐相通，該管線上依次設有第一閥門、加熱器，另一路通過管線和第二閥門與換熱器最下端的換熱管進口相通，所述換熱器最上端換熱管出口通過管線連有第三膨脹箱，該第三膨脹箱出口連接有高溫儲罐，所述高溫儲罐出口與第四油栗相接；
所述第四油栗的出口分為兩路，一路通過管線進入用熱設備后回流至低溫儲罐，其中第四油栗和用熱設備之間設有第三閥門，用熱設備和低溫儲罐之間設有第六閥門，另一路通過管線連接水冷卻器，所述第四油栗和水冷卻器之間設有第四閥門。
[0009]所述低溫儲罐、高溫儲罐、各膨脹箱上均設置有氮氣接口、安全閥、排氣閥、排污閥、壓力表、溫度計、液位計、呼吸閥阻火器。
[0010]所述壓力表、溫度計、液位計的上位輸出信號線均與控制柜連接，所述各油栗工作控制線均與控制柜連接。
[0011]所述用熱設備出口與水冷卻器進口連通，所述用熱設備出口與水冷卻器之間設有第五閥門。
[0012]所述有機熱載體是導熱油，該導熱油為合成型導熱油或礦物型導熱油。
[0013]所述換熱器由支撐殼體和換熱管組成，所述換熱管為蛇形光管，所述蛇形光管水平布置，與支撐殼體連接，支撐殼體殼體上設置有溫度傳感器和料位傳感器。
[0014]所述加熱器為電加熱器或燃氣燃油式加熱器。
[0015]所述各油栗均為雙栗互鎖模塊組。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明采用有機熱載體對粉焦進行連續(xù)多次熄焦降溫，采用逆流操作可獲得較大的傳熱效率，縮短熄焦時間，能夠有效降低最終出口粉焦的溫度。
[0017](2)換熱介質通過多級升溫，可獲得更高溫度，有更為廣泛的用途。
[0018](3)作換熱介質的有機熱載體可循環(huán)重復使用，有效降低余熱回收過程的使用成本，整個熄焦余熱回收過程處于無氧環(huán)境，系統(tǒng)微正壓安全可靠。
[0019](4)換熱器內蛇形光管，錯位布置能有效混料，結構簡單，易損件更換方便，處理量大，成本低。
[0020](5)半焦經多級冷卻干熄焦，可以有效改善半焦的物理性質。
[0021 ]下面將結合附圖做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0023]圖中:1、低溫儲罐;2、加熱器;3、第一油栗;4、第一閥門；5、第二閥門；6、換熱器;7、一級換熱管;8、第二油栗;9、第一膨脹箱；10、二級換熱管；11、第三油栗；12、第二膨脹箱；13、三級換熱管；14、第三膨脹箱；15、高溫儲罐；16、第四油栗；17、第三閥門；18、第四閥門；19、用熱設備;20、第五閥門；21、第六閥門；22、水冷卻器;23、控制柜。
【具體實施方式】
[0024]實施例1:
本實施例提供了一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，包括低溫儲罐1、油栗、換熱器6、膨脹箱、高溫儲罐15、水冷卻器22、用熱設備19、閥門、控制柜23，所述換熱器6為立式換熱器6，換熱器6頂部設有高溫粉焦進口，底部設有低溫粉焦出口，所述換熱器6包括至少三組從上至下依次設置的換熱管，所述換熱管內為有機熱載體且均是下進上出，上下相鄰兩組換熱管中的下換熱管出口與上換熱管進口之間管線上均設有膨脹箱和油栗；
所述低溫儲罐I的出口管線連有第一油栗3，該第一油栗3出口分為兩路，一路通過管線與低溫儲罐I相通，該管線上依次設有第一閥門4、加熱器2，另一路通過管線和第二閥門5與換熱器6最下端的換熱管進口相通，所述換熱器6最上端換熱管出口通過管線連有第三膨脹箱14，該第三膨脹箱14出口連接有高溫儲罐15，所述高溫儲罐15出口與第四油栗16相接；所述第四油栗16的出口分為兩路，一路通過管線進入用熱設備19后回流至低溫儲罐I，其中第四油栗16和用熱設備19之間設有第三閥門17，用熱設備19和低溫儲罐I之間設有第六閥門21，另一路通過管線連接水冷卻器22，所述第四油栗16和水冷卻器22之間設有第四閥門18。
[0025]低溫儲罐I用于儲存有機熱載體(導熱油)，在系統(tǒng)工作前，將導熱油加注于低溫儲罐I中，開啟第一閥門4，關閉第二閥門5，啟動第一油栗3和加熱器2，按照導熱油升溫曲線進行升溫，脫除導熱油中的水分和烴，經煮油后的導熱油儲存于低溫儲罐I。其中，加熱器2為電加熱器或燃氣燃油式加熱器。
[0026]換熱器6開始進料前15分鐘，關閉第一閥門4，打開第二閥門5，依次開啟第一油栗3以及上下相鄰兩組換熱管中的下換熱管出口與上換熱管進口之間管線上的油栗，導熱油經第一油栗3增壓通入最下端的換熱管，高溫粉焦開始進料后，最下端的換熱管內的導熱油換熱升溫后進膨脹箱，儲存于該膨脹箱的導熱油經油栗增壓后進入上面的換熱管，和高溫粉焦換熱升溫后進入膨脹箱并儲存，依次類推，高溫粉焦和導熱油換熱后，導熱油進入第三膨脹箱14后進入高溫儲罐15，儲存待用;高溫粉焦變?yōu)榈蜏胤劢购笥蓳Q熱器6底部出料。
[0027]待高溫儲罐15內導熱油儲存至一定量，啟動第四油栗16，開啟第三閥門17、第四閥門18，關閉第六閥門21，系統(tǒng)為用熱設備19供熱，經換熱后的冷油回流至低溫儲罐I，完成余熱回收循環(huán)。其中，視用熱設備19出油的溫降情況開啟水冷卻器22。
[0028]實施例2:
在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，所述低溫儲罐1、高溫儲罐15、各膨脹箱上均設置有氮氣接口、安全閥、排氣閥、排污閥、壓力表、溫度計、液位計、呼吸閥阻火器。
[0029]如圖1所示，所述壓力表、溫度計、液位計的上位輸出信號線均與控制柜23連接，所述各油栗工作控制線均與控制柜23連接。控制柜23根據膨脹箱液位和換熱器6各段溫度信號對油栗輸出流量進行調節(jié)，以保持整個余熱回收系統(tǒng)的工藝穩(wěn)定。實現自動化，減少勞動量。
[0030]用熱設備19出口與水冷卻器22進口連通，所述用熱設備19出口與水冷卻器22之間設有第五閥門20。當有機載體經與用熱設備19換熱后的溫度高于70°C時，打開第五閥門20，開啟水冷卻器22對導熱油進行降溫。
[0031]本實施例中換熱器6由支撐殼體和換熱管組成，所述換熱管為蛇形光管，所述蛇形光管水平布置，與支撐殼體連接，支撐殼體上設置有溫度傳感器和料位傳感器。如圖1所示，換熱管為三組，換熱器6開始進料前15分鐘，關閉第一閥門4，打開第二閥門5，依次開啟第一油栗3、第二油栗8、第三油栗11，導熱油經第一油栗3增壓通入一級換熱管7，升溫至140°C進第一膨脹箱9;儲存于第一膨脹箱9的熱油經第二油栗8增壓后進入二級換熱管10，升溫至210°C進第二膨脹箱12;儲存于第二膨脹箱12的熱油經第三油栗11增壓后進入三級換熱管13，升溫至280 °C進第三膨脹箱14;第三膨脹箱14內的熱油回流至高溫儲罐15，儲存待用。
[0032]各油栗均為雙栗互鎖模塊組?；ユi是一臺油栗在故障情況下，另一臺可以自行啟動給。其為現有技術，可以通過PLC實現互鎖，也可以用開關、繼電器等實現硬件互鎖。
[0033]綜上所述，本發(fā)明與現有技術相比，(I)采用有機熱載體對粉焦進行連續(xù)多次熄焦降溫，采用逆流操作可獲得較大的傳熱效率，縮短熄焦時間，能夠有效降低最終出口粉焦的溫度。
[0034](2)換熱介質通過多級升溫，可獲得更高溫度，有更為廣泛的用途。
[0035](3)作換熱介質的有機熱載體可循環(huán)重復使用，有效降低余熱回收過程的使用成本，整個熄焦余熱回收過程處于無氧環(huán)境，系統(tǒng)微正壓安全可靠。
[0036](4)換熱器6內蛇形光管，錯位布置能有效混料，結構簡單，易損件更換方便，處理量大，成本低。
[0037](5)半焦經多級冷卻干熄焦，可以有效改善半焦的物理性質。
[0038]本實施例中控制柜23對各部件的控制及對油栗輸出流量的調節(jié)屬于現有技術，實施例中沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業(yè)的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。
[0039]以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:包括低溫儲罐(I)、油栗、換熱器(6)、膨脹箱、高溫儲罐(15)、水冷卻器(22)、用熱設備(19)、閥門、控制柜(23)，所述換熱器(6)為立式換熱器(6)，換熱器(6)頂部設有高溫粉焦進口，底部設有低溫粉焦出口，所述換熱器(6)包括至少三組從上至下依次設置的換熱管，所述換熱管內為有機熱載體且均是下進上出，上下相鄰兩組換熱管中的下換熱管出口與上換熱管進口之間管線上均設有膨脹箱和油栗； 所述低溫儲罐(I)的出口管線連有第一油栗(3)，該第一油栗(3)出口分為兩路，一路通過管線與低溫儲罐(I)相通，該管線上依次設有第一閥門(4)、加熱器(2)，另一路通過管線和第二閥門(5)與換熱器(6)最下端的換熱管進口相通，所述換熱器(6)最上端換熱管出口通過管線連有第三膨脹箱(14)，該第三膨脹箱(14)出口連接有高溫儲罐(15)，所述高溫儲罐(15)出口與第四油栗(16)相接； 所述第四油栗(16)的出口分為兩路，一路通過管線進入用熱設備(19)后回流至低溫儲罐(I)，其中第四油栗(16)和用熱設備(19)之間設有第三閥門(17)，用熱設備(19)和低溫儲罐(I)之間設有第六閥門(21)，另一路通過管線連接水冷卻器(22)，所述第四油栗(16)和水冷卻器(22)之間設有第四閥門(18)。2.根據權利要求1所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述低溫儲罐(1)、高溫儲罐(15)、各膨脹箱上均設置有氮氣接口、安全閥、排氣閥、排污閥、壓力表、溫度計、液位計、呼吸閥阻火器。3.根據權利要求2所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力表、溫度計、液位計的上位輸出信號線均與控制柜(23)連接，所述各油栗工作控制線均與控制柜(23)連接。4.根據權利要求1所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述用熱設備(19)出口與水冷卻器(22)進口連通，所述用熱設備(19)出口與水冷卻器(22)之間設有第五閥門(20)。5.根據權利要求1所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述有機熱載體是導熱油，該導熱油為合成型導熱油或礦物型導熱油。6.根據權利要求1-5任一項所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱器(6)由支撐殼體和換熱管組成，所述換熱管為蛇形光管，所述蛇形光管水平布置，與支撐殼體連接，支撐殼體上設置有溫度傳感器和料位傳感器。7.根據權利要求1-5任一項所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱器(2)為電加熱器或燃氣燃油式加熱器。8.根據權利要求1-5任一項所述的一種高溫粉焦有機熱載體余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述各油栗均為雙栗互鎖模塊組。
【文檔編號】C10B39/02GK106010591SQ201610497238
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】姜永濤, 徐鴻鈞, 趙玉良, 李國莉, 葛延, 呂江
【申請人】中國重型機械研究院股份公司