專利名稱：荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法及專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金過程余熱資源高效回收與利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于節(jié)能減排的焦化工序荒煤氣余熱高效回收利用與導(dǎo)熱油替代水蒸氣一體化工藝方法。
背景技術(shù)：
焦爐產(chǎn)物帶出的余熱資源主要由兩部分組成一部分是1000°C赤熱焦炭所帶的顯熱占37 42%，另一部分是700 850°C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(shù)應(yīng)用已經(jīng)成熟，以前因濕法熄焦通過熄焦水的加熱和蒸發(fā)而導(dǎo)致高品質(zhì)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(fù)雜的腐蝕性物質(zhì)(如焦油、S02、N0x、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°C溫度離開焦爐，經(jīng)上升管至橋管，在集氣管內(nèi)用高度霧化的氨水噴灑降至80 85°C，然后經(jīng)初冷器將煤氣冷卻至21 30°C。為后續(xù)煤氣的輸送、深度凈化和化學(xué)產(chǎn)品回收創(chuàng)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(xué)上看卻很不完善而且是浪費的。主要表現(xiàn)在第一，該回收的高品質(zhì)能量未回收?；拿簹庠跇蚬芎图瘹夤軆?nèi)急劇降溫一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(chǎn)生了大量的廢水?；拿簹鈴?00 850°C 降溫至常溫所放出的熱量，絕大部分轉(zhuǎn)移到了循環(huán)氨水和初冷器中，這直接導(dǎo)致了焦化工序高品質(zhì)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(fā)了上升管汽化冷卻裝置，其技術(shù)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?yōu)樗魵?，即用顯熱回收水蒸氣。應(yīng)用此技術(shù)，每噸焦一般可產(chǎn)生0. 5MPa的飽和蒸汽0. 1 0. 12t，荒煤氣溫度最低可降至350°C。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(guī)范管理，每年必須停產(chǎn)盡心安全檢查，這給連續(xù)生產(chǎn)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(shù)條件限制等原因，這項技術(shù)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(chǎn)生的 0. 低壓蒸汽并入管網(wǎng)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(chǎn)要求(0. 4 0. 6MPa飽和蒸汽);而且焦化廠干熄焦裝置的自產(chǎn)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(chǎn)生低壓蒸汽顯然不是最佳的選擇。另外，導(dǎo)熱油作為各化產(chǎn)單元操作的加熱熱載體，這項技術(shù)目前雖然在某些鋼鐵企業(yè)得以運用，但各自單元操作有相互比較獨立的導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)，且需要外加熱源，這些導(dǎo)致了導(dǎo)熱油作為化產(chǎn)單元操作熱載體的經(jīng)濟性大打折扣，而且使得整個化產(chǎn)單元的調(diào)節(jié)控制較為復(fù)雜
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出了一種荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法及專用設(shè)備，氣余熱資源高效回收與利用以及導(dǎo)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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)單元操作所需的熱源，實現(xiàn)了整個化產(chǎn)系統(tǒng)導(dǎo)熱油實施閉路循環(huán)，避免了化產(chǎn)單元操作的導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)，一舉多得。技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種荒煤氣余熱回收與導(dǎo)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°C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(nèi)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°C時離開上升管；再用氨水噴灑系統(tǒng)將從上升管離開的荒煤氣冷卻至80 85°C后進入集氣管；
上升管內(nèi)的受熱端管束吸收輻射熱后，管內(nèi)的鈉蒸發(fā)成蒸汽，上升至分離式熱管的放熱端，將熱量傳遞給導(dǎo)熱油，被加熱的高溫導(dǎo)熱油為各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備提供所需的熱量?；a(chǎn)操作單元用熱設(shè)備是指蒸氨工序設(shè)備、粗苯蒸餾設(shè)備及其他設(shè)備，其他設(shè)備指精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備。被加熱的高溫導(dǎo)熱油在PLC系統(tǒng)下進行自動調(diào)節(jié)控制，將各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備的導(dǎo)熱油溫度控制在士 rc，導(dǎo)熱油系統(tǒng)根據(jù)蒸氨工序、焦油蒸餾、粗苯蒸餾或精制工藝溫度的不同要求，分成3個回路進行供熱系統(tǒng)；各回路的導(dǎo)熱油換熱后進入回油總管至油氣分離器，易揮發(fā)的水分和輕質(zhì)組分由頂部排出送至膨脹槽放空，導(dǎo)熱油經(jīng)過濾器濾除炭粒等固體物雜質(zhì)后進入導(dǎo)熱油循環(huán)熱油泵，由熱油泵加壓送入分離式熱管換熱器進行加熱，形成密閉循環(huán)加熱系統(tǒng)，不斷地為各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備提供熱量。整個導(dǎo)熱油系統(tǒng)的溫度、流量、壓力均通過PLC自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制，實現(xiàn)導(dǎo)熱油閉路循環(huán)。導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)根據(jù)蒸氨工序、粗苯蒸餾及精制工藝、焦油蒸餾溫度的不同要求分成3個供熱回路，蒸氨工藝回路的溫度標準為280°C，由導(dǎo)熱油爐出口的^(TC的導(dǎo)熱油直接進入該回路提供熱量；粗苯蒸餾及精制工藝回路的溫度為250°C，通過熱油循環(huán)泵 II加入冷的導(dǎo)熱油，將^(TC導(dǎo)熱油調(diào)節(jié)為250°C為該回路供熱；焦油蒸餾回路的溫度為 200°C，通過熱油循環(huán)泵III加入冷的導(dǎo)熱油，將^(TC導(dǎo)熱油調(diào)節(jié)為200°C，提供該回路所需熱量，各回路的導(dǎo)熱油換熱后進入回油總管，經(jīng)油氣分離器后再由熱油泵加壓送入分離式熱管換熱器進行加熱，形成密閉循環(huán)加熱系統(tǒng)。6、一種如上所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法所專用的設(shè)備， 該裝置主要與焦爐連接的上升管，分離式熱管換熱器、導(dǎo)熱油系統(tǒng)、PLC及與以上裝置連接的管路；上升管連接至分離式熱管換熱器，分離式熱管換熱器通過化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備連接至導(dǎo)熱油系統(tǒng)，導(dǎo)熱油系統(tǒng)連接至分離式熱管換熱器?；a(chǎn)操作單元用熱設(shè)備是指蒸氨工序設(shè)備、粗苯蒸餾設(shè)備及其他設(shè)備，其他設(shè)備指精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備。
分離式熱管換熱器包括設(shè)置在上升管下部殼體內(nèi)壁的高溫分離式重力鈉熱管，高溫分離式重力鈉熱管連接至作為高溫分離式重力鈉熱管的放熱端的翅片熱管，翅片熱管連接至化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備和導(dǎo)熱油系統(tǒng)。所述導(dǎo)熱油系統(tǒng)包括油氣分離器、膨脹槽、貯油槽、儲油槽，過濾器和熱油泵I ；油氣分離器一方面通過過濾器及熱油泵I連接至翅片熱管，另一方面通過管路連接至膨脹槽，膨脹槽通過溢流管連接至貯油槽，貯油槽通過管路連接至儲油槽，儲油槽通過注油泵連接至膨脹槽；貯油槽通過補油管連接至熱油泵I ；在粗苯蒸餾設(shè)備內(nèi)設(shè)置有通過PLC控制的熱油泵II，在精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備內(nèi)還設(shè)置有通過PLC控制的熱油泵III。所述導(dǎo)熱油替代水蒸汽的蒸氨工序設(shè)備包括再沸器、蒸氨塔、全凝器、氨水槽、換熱器、預(yù)熱器、加熱器、冷凝器，換熱器有兩個；再沸器連接蒸氨塔，一方面，蒸氨塔連接全凝器，全凝器連接氨冷器，氨冷器連接氨水槽，氨水槽連接回蒸氨塔；另一方面，蒸氨塔連接第一個換熱器，第一個換熱器連接加熱器和冷凝器，加熱器連接蒸氨塔；第二個換熱器分別連接第一個換熱器的剩余氨水進口處、預(yù)熱器和蒸氨塔，預(yù)熱器與加熱器連接；所述焦油蒸餾的設(shè)備包括一次蒸發(fā)器、管式爐、二次蒸發(fā)器、餾分塔、油氣分離器、換熱器、膨脹槽和油庫； 在化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備內(nèi)均包含一個熱油回路。所述的一種焦化工序荒煤氣余熱資源高效回收與利用以及導(dǎo)熱油替代水蒸汽作為熱源的一體化工藝方法中導(dǎo)熱油替代水蒸汽的蒸氨工序工藝包括裝置包括再沸器、蒸氨塔、全凝器、氨水槽、換熱器、預(yù)熱器、加熱器、冷凝器。工藝方法是被加熱的導(dǎo)熱油用循環(huán)泵送至蒸氨工序的各用熱設(shè)備。在蒸氨塔再沸器中，導(dǎo)熱油走管間，管內(nèi)的蒸氨廢水被加熱到 180 200°C的蒸汽后進入蒸氨塔底進行蒸吹。在剩余氨水預(yù)熱器中，與蒸氨廢水換熱后的剩余氨水被進一步加熱到98 100°C后送入蒸氨塔，換熱后的導(dǎo)熱油經(jīng)回油總管進入油氣分離器，水汽和輕質(zhì)組分從分離器頂部進入膨脹槽放空，導(dǎo)熱油經(jīng)過濾，除去系統(tǒng)雜質(zhì)后進入導(dǎo)熱油循環(huán)泵，完成循環(huán)過程。所述導(dǎo)熱油在粗苯蒸餾及精制工序應(yīng)用的工藝裝置包括過濾器、PLC、熱油泵、熱油回路；所述導(dǎo)熱油在焦油蒸餾應(yīng)用的工藝裝置包括一次蒸發(fā)器、管式爐、二次蒸發(fā)器、餾分塔、油水分離器、換熱器、膨脹槽、油庫。優(yōu)點及效果本發(fā)明提供一種荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法及專用設(shè)備，該方法在滿足荒煤氣冷卻和化產(chǎn)工藝要求的前提下，讓800°C左右的荒煤氣由上升管下部引入，通過輻射換熱將熱量傳給布置在上升管殼體內(nèi)壁的分離式高溫鈉熱管的受熱端管束，溫度降至450°C左右離開上升管，再用原來的氨水噴灑系統(tǒng)冷卻至80 85°C后進入集氣管；上升管內(nèi)的受熱端管束吸收輻射熱后，管內(nèi)的鈉蒸發(fā)成蒸汽，上升至分離式熱管的放熱端，將熱量傳遞給導(dǎo)熱油，被加熱的高溫導(dǎo)熱油為各化產(chǎn)單元操作(蒸氨工序、粗苯蒸餾及精制工序、焦油蒸餾工序)用熱設(shè)備提供所需的油溫和油量。經(jīng)過實驗和計算研究， 選擇用分離式熱管換熱器來回收荒煤氣的顯熱。分離式熱管換熱器由煙氣側(cè)箱體、煙氣側(cè)換熱管排，空氣側(cè)箱體、空氣側(cè)換熱管排以及中間連接的蒸汽上升管和冷凝液下降管等部分構(gòu)成。換熱器蒸發(fā)段和冷凝段分開放置，由管束把蒸發(fā)段或冷凝段各自組合起來，通過一根上升管和一根回流管把分離開的兩組管束連接起來，工作介質(zhì)在一個閉合回路中同向循環(huán)。為了強化系統(tǒng)的傳熱效果，在冷凝段的熱管上安裝了翅片，增大了換熱面積，大大減少了導(dǎo)熱油的對流換熱熱阻。
被加熱的導(dǎo)熱油在PLC系統(tǒng)下進行自動調(diào)節(jié)控制，將各工序用熱設(shè)備的導(dǎo)熱油溫度控制在士rc，導(dǎo)熱油系統(tǒng)根據(jù)蒸氨工序、焦油蒸餾、粗苯蒸餾及精制工藝溫度的不同要求，分成3個回路進行供熱系統(tǒng)。各回路的導(dǎo)熱油換熱后進入回油總管至油氣分離器，易揮發(fā)的水分和輕質(zhì)組分由頂部排出送至膨脹槽放空，導(dǎo)熱油經(jīng)過濾器濾除炭粒等固體物雜質(zhì)后進入導(dǎo)熱油循環(huán)泵，由熱油泵加壓送入分離式熱管換熱器進行加熱，形成密閉循環(huán)加熱系統(tǒng)，不斷地為各工序用熱設(shè)備提供熱量。整個導(dǎo)熱油系統(tǒng)的溫度、流量、壓力均通過PLC 自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制。由于導(dǎo)熱油系統(tǒng)具有熱利用效率高、設(shè)備緊湊、可實現(xiàn)多個不同溫度用熱設(shè)備的加熱工藝等優(yōu)點，加上采用PLC自動控制系統(tǒng)達到精確的溫度、流量、 壓力控制，實現(xiàn)了荒煤氣顯熱的梯級利用，從而保證了荒煤氣顯熱的高效回收和利用。該方法與目前荒煤氣冷卻和化產(chǎn)工藝相比，此一體化工藝充分吸收了熱管、導(dǎo)熱油、PLC控制系統(tǒng)的各個優(yōu)點，不僅高效的回收了荒焦爐煤氣高品質(zhì)余熱資源，降低了焦化工序能耗，而且減少了循環(huán)氨水噴淋用量；本發(fā)明同傳統(tǒng)的導(dǎo)熱油作為化產(chǎn)單元操作各用熱設(shè)備熱源相比，其不但省去了化產(chǎn)操作單元導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)以及加熱系統(tǒng)所需的外加熱源，而且實現(xiàn)了導(dǎo)熱油閉路循環(huán)和余熱的梯級利用。具體體現(xiàn)為
(1)由于熱管換熱器依靠內(nèi)部工作介質(zhì)相變來實現(xiàn)傳熱，在熱管外冷熱流體側(cè)可方便地實現(xiàn)翅化，增大了換熱面積，大大減小了兩側(cè)的對流換熱熱阻，總傳熱性能好，可降低上升管內(nèi)外壁溫差，可有效解決荒煤氣高溫裂解在上升管根部結(jié)成難以清除的石墨問題，改善了爐頂操作條件，且大大減少了噴灑氨水消耗量。(2)由于采用熱管技術(shù)，可以巧妙地利用調(diào)整熱管兩側(cè)的翅片間距即熱管的熱流變換，保證熱管壁溫在荒煤氣焦油露點之上，不產(chǎn)生結(jié)焦問題。(3)冷、熱流體兩側(cè)的傳熱面可自由布置，通過中間隔板使冷、熱流體完全分開，在運行過程中因磨損、腐蝕、超溫等原因發(fā)生破壞也只是單根熱管失效，可利用推焦等短時間內(nèi)實現(xiàn)損壞熱管的更換，不會發(fā)生冷、熱流體的摻雜，用于有易然、易爆、腐蝕的焦爐荒煤氣具有很高的可靠性。這是管殼式、板式、回轉(zhuǎn)式等其它形式的換熱器都不具有的。(4)采用分離式熱管，其吸熱面和放熱面分開彼此獨立布置在不同的通道中，避免了復(fù)雜的管道系統(tǒng)，從而不受焦爐的結(jié)構(gòu)影響，為節(jié)能改造空間小的焦爐提供了很大的方便。(5)有很高的防積灰堵灰能力。煙氣在管外橫掠流動換熱，煙氣的擾動性加強， 再加上熱管壁溫高，管外始終呈干燥狀態(tài)，因此不會結(jié)焦不易粘煙灰，因而能有效地防止堵塞。對于含塵量較高的流體，可以通過改變熱管結(jié)構(gòu)尺寸、擴展受熱面形式等，來解決換熱器的磨損和堵灰問題。對于有多種物質(zhì)和較高含塵量的焦爐荒煤氣來說，熱管的自吹灰特性為實現(xiàn)荒煤氣顯熱的回收及防止換熱設(shè)備灰塵堵塞提供了重要保證。(6)導(dǎo)熱油系統(tǒng)能在幾乎常壓的條件下，獲得很高的操作溫度，而且閉路循環(huán)沒有載熱體的排放而造成的熱量損失，熱效率相當高，實現(xiàn)了同時向多個不同溫度用熱體供熱的工藝流程，這對焦化工序不同溫度的化產(chǎn)回收有著極其重要的意義。(7) 一體化工藝省略了各化產(chǎn)單元操作的導(dǎo)熱油加熱爐和水處理系統(tǒng)設(shè)備，同時省略了加熱爐系統(tǒng)所需的外加熱源，大大減少了加熱系統(tǒng)的初投資和運行費用。(8)采用可編程控制器(PLC)全自動控制系統(tǒng)，可以對系統(tǒng)的溫度、壓力、流量進行精確的控制，克服了蒸汽系統(tǒng)壓力和溫度的波動對工藝生產(chǎn)的影響。
該一體化工藝所涉及的技術(shù)合理、高效、成熟，比較利于在冶金過程中余熱資源回收與利用技術(shù)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意框圖2為本發(fā)明中分離式熱管的結(jié)構(gòu)放大示意框圖； 圖3為工藝中描述的導(dǎo)熱油應(yīng)用在蒸氨工序的工藝流程框圖； 圖4為粗苯蒸餾及精制工序的工藝流程框圖； 圖5為焦油蒸餾工序的工藝的流程框圖。實施方式下面對本發(fā)明左進一步的闡述
如圖1所示，本發(fā)明提供一種荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法，該方法的具體步驟如下
將從焦爐炭化室出來的750 850°C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(nèi)壁的高溫分離式重力鈉熱管5的受熱端管束，使荒煤氣在溫度降至450°C時離開上升管；再用原來的氨水噴灑系統(tǒng)將從上升管離開的荒煤氣冷卻至80 85°C后進入集氣管；
上升管內(nèi)的受熱端管束吸收輻射熱后，管內(nèi)的鈉蒸發(fā)成蒸汽，上升至分離式熱管換熱器3的放熱端，將熱量傳遞給導(dǎo)熱油，被加熱的高溫導(dǎo)熱油為各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備提供所需的熱量。化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備是指蒸氨工序設(shè)備、粗苯蒸餾設(shè)備及其他設(shè)備，其他設(shè)備指精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備。被加熱的高溫導(dǎo)熱油在PLC系統(tǒng)下進行自動調(diào)節(jié)控制，將各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備的導(dǎo)熱油溫度控制在士 rc，導(dǎo)熱油系統(tǒng)根據(jù)蒸氨工序、焦油蒸餾、粗苯蒸餾或精制工藝溫度的不同要求，分成3個回路進行供熱系統(tǒng)，也就是圖4中所示的熱油回路一、熱油回路二和熱油回路三；各回路的導(dǎo)熱油換熱后進入回油總管至油氣分離器，易揮發(fā)的水分和輕質(zhì)組分由頂部排出送至膨脹槽放空，導(dǎo)熱油經(jīng)過濾器濾除炭粒等固體物雜質(zhì)后進入導(dǎo)熱油循環(huán)熱油泵，由熱油泵加壓送入分離式熱管換熱器進行加熱，形成密閉循環(huán)加熱系統(tǒng)，不斷地為各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備提供熱量。整個導(dǎo)熱油系統(tǒng)的溫度、流量、壓力均通過PLC自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制，實現(xiàn)導(dǎo)熱油閉路循環(huán)。具體的說，導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)根據(jù)蒸氨工序、粗苯蒸餾及精制工藝、焦油蒸餾溫度的不同要求分成3個供熱回路，蒸氨工藝回路的溫度標準為280°C，由導(dǎo)熱油爐出口的280°C 的導(dǎo)熱油直接進入該回路提供熱量，該回路也就是圖4中所示的熱油回路一；
粗苯蒸餾及精制工藝回路的溫度為250°C，該回路也就是圖4中所示的熱油回路二，通過熱油循環(huán)泵II加入冷的導(dǎo)熱油，將^(TC導(dǎo)熱油調(diào)節(jié)為250°C為該回路供熱；
焦油蒸餾回路的溫度為200°C，該回路也就是圖4中所示的熱油回路三，通過熱油循環(huán)泵III加入冷的導(dǎo)熱油，將^(TC導(dǎo)熱油調(diào)節(jié)為200°C，提供該回路所需熱量，各回路的導(dǎo)熱油換熱后進入回油總管，經(jīng)油氣分離器后再由熱油泵加壓送入分離式熱管換熱器進行加熱，形成密閉循環(huán)加熱系統(tǒng)。
另外，如圖1所示，本發(fā)明還提供一種焦化工序荒煤氣余熱資源高效回收與利用以及導(dǎo)熱油替代水蒸汽作為熱源的一體化工藝方法所專用的設(shè)備，該裝置主要與焦爐1連接的上升管2，分離式熱管換熱器3、導(dǎo)熱油系統(tǒng)4、PLC及與以上裝置連接的管路；上升管2 連接至分離式熱管換熱器3，分離式熱管換熱器3通過化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備連接至導(dǎo)熱油系統(tǒng)4，導(dǎo)熱油系統(tǒng)4連接至分離式熱管換熱器3?；a(chǎn)操作單元用熱設(shè)備是指蒸氨工序設(shè)備、粗苯蒸餾設(shè)備及其他設(shè)備，其他設(shè)備指精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備。分離式熱管換熱器3包括設(shè)置在上升管下部殼體內(nèi)壁的高溫分離式重力鈉熱管 5，高溫分離式重力鈉熱管5連接至作為高溫分離式重力鈉熱管的放熱端的翅片熱管6，翅片熱管6連接至化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備和導(dǎo)熱油系統(tǒng)4。所述導(dǎo)熱油系統(tǒng)4包括油氣分離器7、膨脹槽8、貯油槽9、儲油槽10，過濾器11和熱油泵I 12;油氣分離器7—方面通過過濾器11及熱油泵I 12連接至翅片熱管6，另一方面通過管路連接至膨脹槽8，膨脹槽8通過溢流管連接至貯油槽9，貯油槽9通過管路連接至儲油槽10，儲油槽10通過注油泵15連接至膨脹槽8 ；貯油槽9通過補油管連接至熱油泵I 12 ；在粗苯蒸餾設(shè)備內(nèi)設(shè)置有通過PLC控制的熱油泵II 13，在精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備內(nèi)還設(shè)置有通過PLC控制的熱油泵III 14。所述導(dǎo)熱油替代水蒸汽的蒸氨工序設(shè)備包括再沸器、蒸氨塔、全凝器、氨水槽、換熱器、預(yù)熱器、加熱器、冷凝器，換熱器有兩個；再沸器連接蒸氨塔，一方面，蒸氨塔連接全凝器，全凝器連接氨冷器，氨冷器連接氨水槽，氨水槽連接回蒸氨塔；另一方面，蒸氨塔連接第一個換熱器，第一個換熱器連接加熱器和冷凝器，加熱器連接蒸氨塔；第二個換熱器分別連接第一個換熱器的剩余氨水進口處、預(yù)熱器和蒸氨塔，預(yù)熱器與加熱器連接；所述焦油蒸餾的設(shè)備包括一次蒸發(fā)器、管式爐、二次蒸發(fā)器、餾分塔、油水分離器、換熱器、膨脹槽和油庫； 在化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備內(nèi)均包含一個熱油回路。本發(fā)明效果理想，實用性強，很好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，適合于在冶金過程余熱資源高效回收與利用技術(shù)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種荒煤氣余熱回收與導(dǎo)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°C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(nèi)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°C時離開上升管；再用氨水噴灑系統(tǒng)將從上升管離開的荒煤氣冷卻至80 85°C后進入集氣管；上升管內(nèi)的受熱端管束吸收輻射熱后，管內(nèi)的鈉蒸發(fā)成蒸汽，上升至分離式熱管的放熱端，將熱量傳遞給導(dǎo)熱油，被加熱的高溫導(dǎo)熱油為各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備提供所需的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法，其特征在于化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備是指蒸氨工序設(shè)備、粗苯蒸餾設(shè)備及其他設(shè)備，其他設(shè)備指精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法，其特征在于被加熱的高溫導(dǎo)熱油在PLC系統(tǒng)下進行自動調(diào)節(jié)控制，將各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備的導(dǎo)熱油溫度控制在士 1°C，導(dǎo)熱油系統(tǒng)根據(jù)蒸氨工序、焦油蒸餾、粗苯蒸餾或精制工藝溫度的不同要求，分成3個回路進行供熱系統(tǒng)；各回路的導(dǎo)熱油換熱后進入回油總管至油氣分離器，易揮發(fā)的水分和輕質(zhì)組分由頂部排出送至膨脹槽放空，導(dǎo)熱油經(jīng)過濾器濾除炭粒等固體物雜質(zhì)后進入導(dǎo)熱油循環(huán)熱油泵，由熱油泵加壓送入分離式熱管換熱器進行加熱，形成密閉循環(huán)加熱系統(tǒng)，不斷地為各化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備提供熱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法，其特征在于整個導(dǎo)熱油系統(tǒng)的溫度、流量、壓力均通過PLC自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制，實現(xiàn)導(dǎo)熱油閉路循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法，其特征在于導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)根據(jù)蒸氨工序、粗苯蒸餾及精制工藝、焦油蒸餾溫度的不同要求分成3 個供熱回路，蒸氨工藝回路的溫度標準為280°C，由導(dǎo)熱油爐出口的280°C的導(dǎo)熱油直接進入該回路提供熱量；粗苯蒸餾及精制工藝回路的溫度為250°C，通過熱油循環(huán)泵II加入冷的導(dǎo)熱油，將^(TC導(dǎo)熱油調(diào)節(jié)為250°C為該回路供熱；焦油蒸餾回路的溫度為200°C，通過熱油循環(huán)泵III加入冷的導(dǎo)熱油，將^(TC導(dǎo)熱油調(diào)節(jié)為200°C，提供該回路所需熱量，各回路的導(dǎo)熱油換熱后進入回油總管，經(jīng)油氣分離器后再由熱油泵加壓送入分離式熱管換熱器進行加熱，形成密閉循環(huán)加熱系統(tǒng)。
6.一種如權(quán)利要求1所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法所專用的設(shè)備，其特征在于該裝置主要與焦爐(1)連接的上升管(2)，分離式熱管換熱器(3)、導(dǎo)熱油系統(tǒng)(4)、PLC及與以上裝置連接的管路；上升管(2)連接至分離式熱管換熱器(3)，分離式熱管換熱器(3)通過化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備連接至導(dǎo)熱油系統(tǒng)(4)，導(dǎo)熱油系統(tǒng)(4)連接至分離式熱管換熱器(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化設(shè)備，其特征在于化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備是指蒸氨工序設(shè)備、粗苯蒸餾設(shè)備及其他設(shè)備，其他設(shè)備指精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化設(shè)備，其特征在于分離式熱管換熱器(3)包括設(shè)置在上升管下部殼體內(nèi)壁的高溫分離式重力鈉熱管(5)，高溫分離式重力鈉熱管(5)連接至作為高溫分離式重力鈉熱管的放熱端的翅片熱管(6)，翅片熱管(6)連接至化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備和導(dǎo)熱油系統(tǒng)(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化設(shè)備，其特征在于所述導(dǎo)熱油系統(tǒng)(4)包括油氣分離器(7)、膨脹槽(8)、貯油槽(9)、儲油槽(10)，過濾器(11) 和熱油泵I (12)；油氣分離器(7) —方面通過過濾器(11)及熱油泵I (12)連接至翅片熱管(6)，另一方面通過管路連接至膨脹槽(8)，膨脹槽(8)通過溢流管連接至貯油槽(9)，貯油槽(9)通過管路連接至儲油槽(10)，儲油槽(10)通過注油泵(15)連接至膨脹槽(8)；貯油槽(9)通過補油管連接至熱油泵I (12)；在粗苯蒸餾設(shè)備內(nèi)設(shè)置有通過PLC控制的熱油泵II (13)，在精制工序設(shè)備或焦油蒸餾的設(shè)備內(nèi)還設(shè)置有通過PLC控制的熱油泵III(14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化設(shè)備，其特征在于 所述導(dǎo)熱油替代水蒸汽的蒸氨工序設(shè)備包括再沸器、蒸氨塔、全凝器、氨水槽、換熱器、預(yù)熱器、加熱器、冷凝器，換熱器有兩個；再沸器連接蒸氨塔，一方面，蒸氨塔連接全凝器，全凝器連接氨冷器，氨冷器連接氨水槽，氨水槽連接回蒸氨塔；另一方面，蒸氨塔連接第一個換熱器，第一個換熱器連接加熱器和冷凝器，加熱器連接蒸氨塔；第二個換熱器分別連接第一個換熱器的剩余氨水進口處、預(yù)熱器和蒸氨塔，預(yù)熱器與加熱器連接；所述焦油蒸餾的設(shè)備包括一次蒸發(fā)器、管式爐、二次蒸發(fā)器、餾分塔、油氣分離器(7)、換熱器、膨脹槽和油庫；在化產(chǎn)操作單元用熱設(shè)備內(nèi)均包含一個熱油回路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種荒煤氣余熱回收與導(dǎo)熱油替代一體化工藝方法及專用設(shè)備，本發(fā)明的主要內(nèi)容是用高溫分離式熱管將炭化室出來的高溫荒煤氣顯熱進行回收，并將回收的熱量傳遞給導(dǎo)熱油，被加熱的高溫導(dǎo)熱油為各焦化工序化產(chǎn)操作單元(蒸氨工序、粗苯蒸餾及精制工序、焦油蒸餾)提供所需熱量；整個化產(chǎn)系統(tǒng)的導(dǎo)熱油實施閉路循環(huán)，且溫度、流量根據(jù)各單元操作對熱源需求的不同而加以調(diào)節(jié)控制。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，不僅高效的回收了荒焦爐煤氣高品質(zhì)余熱資源，降低了焦化工序能耗，而且減少了循環(huán)氨水噴淋用量；不但省去了化產(chǎn)操作單元導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)以及加熱系統(tǒng)所需的外加熱源，而且實現(xiàn)了導(dǎo)熱油閉路循環(huán)和余熱的梯級利用。
文檔編號F28D15/06GK102519285SQ20111043781
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者仝永娟, 李朋, 肖圣雁, 董輝, 蔡九菊, 高成康 申請人:東北大學(xué)