一种回收荒煤气显热的方法

摘要

本发明公开了一种回收荒煤气显热的方法，包括在焦炉的上升管安装换热装置，在所述焦炉结焦周期的三分之二周期以后，换热装置中的换热介质开始流动，开始回收荒煤气中的显热。本发明的工艺方法简单易于实现，通过在特定结焦周期启动荒煤气显热的回收，回收热量无顾虑，可完全避免发生焦油在换热面结焦影响余热回收的问题。

权利要求

1.一种回收荒煤气显热的方法，包括在焦炉的上升管安装换热装置，其特征在于：在所述焦炉结焦周期的三分之二周期以后，换热装置中的换热介质开始流动，开始回收荒煤气中的显热。

2.根据权利要求1所述的回收荒煤气显热的方法，其特征在于：在所述焦炉的焦饼中心达到450-550℃，换热装置中的换热介质开始流动，开始回收荒煤气中的显热。

3.根据权利要求1所述的回收荒煤气显热的方法，其特征在于：所述焦炉的结焦周期为17-25小时。

4.根据权利要求1所述的回收荒煤气显热的方法，其特征在于：所述换热介质选自热油、除氧水、气体中的一种。

5.根据权利要求1所述的回收荒煤气显热的方法，其特征在于：所述换热装置中设有控制所述换热介质流动的电磁阀。

说明书

一种回收荒煤气显热的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及配煤炼焦技术领域，具体涉及荒煤气回收领域。

背景技术

[0002] 现代焦炉炼焦过程中产生的荒煤气温度约为700-750℃，由炭化室机侧的上升管导出，流经桥管时用温度80℃的热循环氨水喷洒，由于部分氨水迅速蒸发大量吸热，使粗煤气温度降至80-100℃，同时煤气中约60％的焦油冷凝析出。荒煤气所含的热量占整个炼焦耗热量的32-35％，而该部分热量没有进行有效回收，白白浪费了能源。部分炼焦技术将上升管排出的高温荒煤气加氧部分燃烧产生合成气等产品，从而合理利用了该部分热能，该技术不在本专利考虑范围，本技术只考虑传统焦化与化产回收工艺，即高温荒煤气冷却后提取焦油，粗苯、氨、煤气等产品。目前关于荒煤气余热回收的技术如下：

[0003] 《冶金能源》1985年5月4卷3期《焦炉上升管煤气显热的高效回收新方法》介绍了日本提出的喷洒重质焦油回收荒煤气显热方法。

[0004] 《燃气与热力》1995年9月15卷5期《上升管汽化冷却器节能效益分析》介绍了上升管气化冷却系统，简称SQ。主要存在问题：安全问题，结焦问题，水夹套漏水问题。

[0005] 梅钢齐之岗等专利公开号：CN 101619848A，采用高端热能与低端热能吸收装置与补水系统组成，可以有效回收上升管荒煤气余热，使荒煤气温度下降300℃。陈小云等专利公开号：CN101614498A，包括环绕在焦炉荒煤气上升管内壁外的上、下联箱，所述上、下联箱分别向内引出一组穿过焦炉荒煤气上升管内壁将上、下联箱连通的分离式热管吸热端，同时分别通过连接管路向上与分离式热管放热端的两端连通，所述分离式热管放热端位于热交换汽包内。

[0006] 《上海节能》2009年12期，陈小云等《焦炉荒煤气余热回收研讨与实验》对以上专利装置进行了工业试用，但是出现换热表面结焦影响换热问题。

[0007] 公开号CN101701703A的专利申请的焦炉荒煤气余热利用技术，将焦炉各个炭化室内的高温荒煤气通过上升管上部的三通管直接导出，不经氨水喷洒，通过接管与汇总管相连接，将各个炭化室内的荒煤气导入汇总管，再进入余热锅炉进行换热；换热后的荒煤气经氨水喷淋器降温后，送化产回收系统。

[0008] 武钢易晓东等专利CN201811187U，新型焦炉上升管余热利用装置，荒煤气从上升管下部进入上升管内,通过辐射换热将热量传递给上升管内外筒之间的导热介质,导热介质再将热量传递给盘绕在其中的螺旋盘管水管,循环水由最上端的进水口依次进入串联的焦炉上升管余热利用装置后,部分或全部汽化,从最后一个出口进入汽包,实现余热回收利用。

[0009] 目前上升管余热回收主要面临两个问题，一是换热材料在使用过程中破裂漏水进入炭化室损坏炉墙砖，这可以通过选择合适钢材料或合理安排换热空间等方法加以避免，但是换热过程中如何控制荒煤气换热后温度使其不在换热面上冷凝结焦是一个困难的问题，以上技术都提到一个主要问题，即换热器的换热面容易结焦影响换热进行。

发明内容

[0010] 因此，本发明要解决的技术问题是提供一种避免换热器结焦的回收荒煤气显热的方法。

[0011] 本发明的技术方案是：

[0012] 一种回收荒煤气显热的方法，包括在焦炉的上升管安装换热装置，在所述焦炉结焦周期的三分之二周期以后，换热装置中的换热介质开始流动，开始回收荒煤气中的显热。“换热装置中的换热介质开始流动”包含两层意思，一是指到达指定时间后，才在换热装置中装入换热介质，换热介质开始流动；二是一开始就在换热装置中装好换热介质，在到达指定时间后，打开必要的控制阀门，换热介质开始流动。换热装置可以是围绕上升管内径的盘管结构或者其它结构。

[0013] 根据本发明的回收荒煤气显热的方法，进一步地，在所述焦炉的焦饼中心达到450-550℃，换热装置中的换热介质开始流动，开始回收荒煤气中的显热。在上述结焦周期后，焦炉中焦饼中心温度一般达到450℃-550℃。

[0014] 其中优选的是，所述焦炉的结焦周期为17-25小时。

[0015] 根据本发明的回收荒煤气显热的方法，优选的是，换热介质选自热油、除氧水、气体中的一种。

[0016] 优选的是，所述换热装置中设有控制所述换热介质流动的电磁阀。

[0017] 荒煤气余热回收的过程中，上升管内管壁处结焦的发生主要是荒煤气中的焦油与管壁换热遇冷冷凝到管壁上带来的，在一个炭化室的结焦过程中荒煤气的成分与温度是不稳定的，是动态变化的，所以想要回收荒煤气余热并且控制焦油的冷凝结焦是非常困难的。我们发现，在目前顶装煤传统炼焦方法，在一个结焦周期的2/3段，此后的荒煤气中没有任何焦油成分，此时荒煤气成分主要是二次热解产生的氢气为主组成的煤气，该部分的热量可以毫无顾虑的回收，煤气量约占整个结焦周期产气量的20-25％，见表1、2。

[0018] 表1、粗煤气温度与产气量

[0019]

[0020] 表2、煤干馏过程变化

[0021]

[0022] 在每一个炭化室结焦周期的前2/3时间内保证没有换热介质流入换热装置，在每一个炭化室结焦周期的后1/3时间内保证有换热介质流入换热，这样可以保证在换热过程中荒煤气成分中几乎没有任何焦油成分，换热可以控制出口荒煤气温度极低(200℃以下)，都不会出现换热面结焦影响换热进行的情况。换热介质在结焦周期内精确的流动控制通过每一个上升管内部换热系统的电磁阀来控制，由电脑来控制一座焦炉所有上升管内换热系统电磁阀的开闭来实现荒煤气余热的有效回收，回收的余热利用废热锅炉生产低压蒸汽并入管网。本方法的优势是完全不必受焦油结焦问题的影响。

[0023] 所有的上升管都安装换热设备，例如水夹套换热，热油换热，气体换热等。根据一组焦炉内炭化室所处的不同结焦时间，通过电磁阀合理安排换热介质在炭化室达处于结焦周期的后1/3时间内在上升管内流动充分换热，并通过废热锅炉回收余热。每100孔炭化室建议配一台废热锅炉。该方法虽然结焦前2/3时间荒煤气余热无法回收，但是优势在于工艺方法简单易于实现，回收热量无顾虑，可完全避免发生焦油在换热面结焦影响余热回收的问题。本方法可以回收荒煤气余热的10-20％，换热系统换热面材质采用锅炉用换热材质即可实现。

附图说明

[0024] 图1是上升管与锅炉换热系统俯视简图。

[0025] 图2是上升管内换热系统结构图。

[0026] 图中，1-上升管壁，2-换热盘管，3-钢制内套，4-换热空间，箭头A所示方向为煤气通道。

具体实施方式

[0027] 实施例1

[0028] 一种回收荒煤气显热的方法，在焦炉的上升管安装换热装置，在焦炉结焦周期的三分之二周期以后，打开电磁阀的阀门，换热装置中的换热介质开始流动，开始回收荒煤气中的显热。所述换热介质为热油。

[0029] 如图1所示，为上升管与锅炉换热系统的俯视图。

[0030] 图2是上升管换热系统结构图。荒煤气上升，经上升管壁1，通过换热盘管2，在钢制内套3和上升管壁1间的换热空间4中换热，从而回收荒煤气中的显热。

[0031] 6米高焦炉，100孔，采用5-2推焦串序方式(数字为炭化室编号)[0032] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95[0033] 2 7 12 17 22 27 32 37 42 47 52 57 62 67 72 77 82 87 92 97[0034] 4 9 14 19 24 29 34 39 44 49 54 59 64 69 74 79 84 89 94 99[0035] 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96[0036] 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53 58 63 68 73 78 83 88 93 98[0037] 当0炭化室结焦时间达到15小时后，设此时为00：00点，打开电磁阀门通入换热介质进行换热，12分钟后(炭化室处理时间+检修时间)00:12，5炭化室打开电磁阀门通入换热介质进行换热，12分钟后(操作时间+检修时间)00:24，10炭化室打开电磁阀门通入换热介质进行换热，12分钟后(操作时间+检修时间)00:36，15炭化室打开电磁阀门通入换热介质进行换热，以此类推，25炭化室为01：00，...，95炭化室为03:48,2炭化室为04:00,7炭化室为04:12，12炭化室为04:24，17炭化室为04:36，22炭化室为04:48，27炭化室为05:00打开电磁阀，同时关闭0炭化室电磁阀，32炭化室为05:12打开电磁阀，同时关闭5炭化室电磁阀，以此类推。本过程是动态的过程，与结焦时间与推焦间隔时间有关，炼焦过程中总是有25个炭化室的上升管正在通入换热介质回收荒煤气余热。

[0038] 余热回收量计算：

[0039] 以一座100孔炭化室的6米焦炉计算，荒煤气换热后温度为150℃，结果如下：

[0040] 回收余热量：Q＝CTV＝1.69*(750-150)*330*25％＝83655kj/t干煤[0041] 每年可回收热量相当于1200000*83655/7000kcal*1000＝3415吨标煤[0042] 净煤气在0-750℃平均比热为1.69kj/kg.℃；

[0043] 净煤气上升管内平均温度750℃；

[0044] 吨干煤产气量为330m3；

[0045] 1kg标准煤热量为7000kcal；

[0046] 实施例2

[0047] 在焦炉的上升管安装换热装置，在焦炉结焦周期的三分之二周期以后，打开电磁阀的阀门，换热装置中的换热介质开始流动，开始回收荒煤气中的显热。所述换热介质为氮气。

[0048] 其他同实施例1.

[0049] 实施例3

[0050] 或者，也可以选择在焦炉的焦饼中心达到450-550℃时，启动电磁阀，使换热介质开始流动，开始回收荒煤气中的显热。但是温度测定不便，操作时采用结焦周期法更为便捷。

[0051] 其他同实施例1.

[0052] 本发明的优点是完全不用担心结焦的发生，可以使用低温度的除氧水或导热油作为换热介质进行换热回收荒煤气余热。