一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺，包括缓冲罐、给水泵、半焦冷却器、旋流分离器和带调节功能的阀门；所述的缓冲罐上经阀门通入有除盐水，缓冲罐经给水泵和阀门后连接到半焦冷却器的缠绕式辐射管入口上，半焦冷却器的缠绕式辐射管出口与旋流分离器相连通，旋流分离器底部的排液口还通过排液阀门与缓冲罐相连，旋流分离器顶部经阀门将水产品送出。该紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺，实现了除盐水的预热、蒸发、过热一体化，采用螺旋的缠绕式辐射管高效回收半焦显热，并可根据实际需要产生过热蒸汽、饱和蒸汽和热水，同时具有冷却后的半焦颗粒温度的特点。本发明专利技术强化了温差效应，提高了辐射换热效率，有利于半焦充分冷却。

Compact winding type semi coke cooling device and process

The invention discloses a compact winding cooling device and process of semi coke, including buffer tank, water pump, semi coke cooler, cyclone separator and with the regulating function of the valve; the buffer tank through the valve into the buffer tank through the desalted water, feed pump and valve connected to the semi coke cooler winding type radiant tube entrance, winding type radiant tube and a cyclone separator is communicated with the outlet of semi coke cooler, liquid discharging port at the bottom of the cyclone separator is connected with the buffer tank through the drain valve, the valve will be at the top of the cyclone separator products out of water. The compact winding cooling device and process of semi coke, realize the desalted water preheating, evaporating, overheating integration, spiral wound heat pipe type radiation efficient recovery of semi coke, and according to the actual need to produce superheated steam, saturated steam and hot water, and with a char particle temperature after cooling. The invention improves the temperature difference effect, improves the radiation heat exchange efficiency, and is favorable for the sufficient cooling of the semi coke.

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺
本专利技术属于煤化工(及油页岩)热解领域，具体涉及一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺。
技术介绍
受我国富煤的资源禀赋先决条件影响，煤炭在能源消费结构中长期占居主导地位，乃至今后相当长时间内不会发生根本性改变，由于大量的煤炭使用带来了局部地区环境污染严重。只有将煤炭资源化利用，一改以前煤炭直接燃烧的使用方式，将煤炭由燃料转化为煤炭制品及化工原料，即通过煤热解技术，先将煤炭转化成固态-半焦、气态-煤气、液态-焦油。再对其煤炭转化产品进行精加工再利用，坚持煤炭的全生命周期分质、分级、高效、清洁、集约化发展的路径。对提高煤炭产品附加值，减少大气环境污染，达到煤炭资源可持续利用的目标。无论是方形热解炉还是圆形热解炉，在煤热解生产过程中600～750℃炽热的半焦通常采用废水淬冷降温，淬冷后的半焦水含量≥28％wt，需要对半焦过量水分进行煤气燃烧明火烘干处理，使其烘干后的水含量≤14％。在此过程中，废水常采用热解过程中生产的酚氨废水，该废水溶解有大量的酚类、芳烃、硫化氢、氨、焦油等污染物，废水淬冷过程中半焦自身具有的多孔性结构，吸附了大量的水和废水中的污染物，并且在烘干过程中水分和大部分污染物挥发到大气中，造成废水中的污染物向环境大气中转移，没有挥发的污染物滞留在半焦中，在半焦使用过程中又造成二次污染。因此，急需要一种半焦的干法冷却工艺技术及装置，从而减少环境污染，提高半焦产品质量，回收热半焦热量。专利CN106190204A提供了一种用于低温干馏炉的余热回收系统，包括介质储蓄池、循环泵的进口阀门、循环泵、循环泵的出口阀门、取热介质进口总管、取热装置、取热介质出口总管、余热利用装置。取热装置包括取热保护罩和取热管，取热保护罩与煤低温干馏炉内壁固定连接，取热保护罩内设置取热管，取热保护罩里设有至少1根弓型取热管。该专利技术采用上下弯折的弓型取热管回收半焦热量，其取热装置至于煤低温干馏炉内部，由于弓型管上下弯折过程中相邻管间距受180度弯头弯取半径影响，实际与热半焦相接触的面积十分有限，同时由于弓型管的设置造成取热管内的介质在180度弯头处改变流动方向，越到高温区取热管内的蒸汽含量越高，造成汽水混合双相流对180度弯头冲刷腐蚀严重，影响其安全稳定运行。且该装置至于热解炉内部，不利用向现有炉型推广应用，同时由于每根弓型管设置一个进口和一个出口，管口数量众多复杂不利用维护检修。专利CN205155907U提供了一种兰炭干熄焦余热利用装置。该装置包括锅筒、锅筒上连接有供水母管，供水母管上连接有若干供水支管，每根供水支管连接有冷焦箱，冷焦箱的入焦口通过集箱连接至炭化炉的热焦排放口，冷焦箱的出焦口汇集至出焦设备，冷焦箱顶部的蒸汽出口通过蒸汽支管连接至蒸汽母管，所述蒸汽母管连接至锅筒，锅筒上部设有用于将蒸汽排至用汽场所的汽阀。冷焦箱设置膜式水冷壁结构，实现换热冷却。该专利技术的装置采用热虹吸原理，实现热水在冷焦箱内循环吸热并副产蒸汽，达到对热半焦冷却的目的。但由于现有方型热炉设置6～14个热半焦出口，并随技术的改进热半焦出口再不断增加，每个出焦口设置一台半焦冷却装置，依靠热虹吸自然循环，容易造成冷焦箱内的水介质偏流而使各个冷焦箱出口半焦温度不同而影响半焦质量。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工艺，实现除盐水的预热、蒸发、过热一体化，采用螺旋缠绕式辐射管高效回收半焦显热，并可根据实际需要产生过热蒸汽、饱和蒸汽和热水，同时实现最大限度热量交换，提高了换热效率，降低了半焦冷却后的温度。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种紧凑缠绕型半焦冷却装置，包括缓冲罐、给水泵、半焦冷却器、旋流分离器和带调节功能的阀门；所述的缓冲罐上经阀门通入有除盐水，缓冲罐经给水泵和阀门后连接到半焦冷却器的缠绕式辐射管入口上，半焦冷却器的缠绕式辐射管出口与旋流分离器相连通，旋流分离器底部的排液口还通过排液阀门与缓冲罐相连，旋流分离器顶部经阀门将水产品送出；所述的半焦冷却器包括半焦冷却器底板、半焦冷却器壳体和半焦冷却器顶板；所述的半焦冷却器底板底端设有半焦出口，半焦冷却器底板上安装有半焦冷却器壳体，半焦冷却器壳体顶端设置有半焦冷却器顶板和热半焦入口，热半焦入口两侧均设置有入口连接管，入口连接管的入口与热解炉的热半焦下料口相接，入口连接管的下部插入半焦冷却器顶板内，半焦冷却器壳体内部设置两个缠绕式辐射管，两个缠绕式辐射管的出、入口汇合，入口为缠绕式辐射管入口，出口为缠绕式辐射管出口。所述的半焦冷却器壳体内部分别设置中心缠绕式辐射管和外层缠绕式辐射管，中心缠绕式辐射管外圈设置同轴线的外层缠绕式辐射管，外层缠绕式辐射管与中心缠绕式辐射管螺旋缠绕方向相反，由半焦冷却器底板向半焦冷却器顶板看，中心缠绕式辐射管逆时针旋转，外层缠绕式辐射管顺时针旋转。所述的中心缠绕式辐射管和外层缠绕式辐射管的缠绕匝数为45～60。所述的外层缠绕式辐射管形成的矩形管筒的内壁面与热半焦直接接触，外层缠绕式辐射管的外壁面与半焦冷却器壳体之间填充耐火隔热材料。所述的中心缠绕式辐射管与外层缠绕式辐射管之间设置多个隔离支撑板，中心缠绕式辐射管与外层缠绕式辐射管之间的距离D≥5倍的Rmax，≤8.5倍的Rmax，Rmax为半焦颗粒最大直径，相邻的隔离支撑板之间的最小距离L≥15～25倍的Rmax。所述的两个缠绕式辐射管横向切面为矩形结构，四角由4个直角弯头连接，直角弯头的弯曲半径为1.5～2倍的管径，单个辐射管与辐射管之间紧密贴合，并沿横向切面矩形几何中心螺旋缠绕形成一个矩形管筒，矩形管筒的表面与半焦接触时，即为缠绕式辐射管受热面；单个辐射管与辐射管之间紧密贴合，形成了锯齿形结构表面，锯齿形结构表面面积是同样平面结构尺寸的1.57倍。所述的入口连接管与半焦冷却器顶板之间形成有连接缝，连接缝处设置可供上下变形的C型弹性管，C型弹性管用于吸收由于半焦冷却器热胀冷缩产生的垂直方向上的位移，C型弹性管的侧板焊接在入口连接管的外侧壁上，C型弹性管的底板焊接在半焦冷却器顶板上。所述的半焦冷却器设置成方环形或者圆环形，入口连接管的外部由耐热金属材料制成，内部由非金属耐热材料制成。一种紧凑缠绕型半焦冷却工艺，包括以下步骤：1)25～40℃除盐水经阀门调节补充流量后进入缓冲罐，进入缓冲罐之后经给水泵增压至0.8～1.7MPa，由阀门调节至所需的流量后，自半焦冷却器的缠绕式辐射管入口进入缠绕式辐射管内；2)进入缠绕式辐射管内的水沿缠绕式辐射管螺旋上升，与缠绕式辐射管外停留在缠绕式辐射管形成的内空腔中的热半焦发生热交换，除盐水在缠绕式辐射管内螺旋上升的过程中被逐步加热至170～200℃并被全部汽化，汽化后的蒸汽继续在缠绕式辐射管内螺旋上升并被进一步的过热至200～250℃，被过热后的蒸汽由半焦冷却器的缠绕式辐射管出口进入旋流分离器内；3)旋流分离器底部的排液阀门关闭，经旋流分离器缓冲后，水产品由旋流分离器顶部经由阀门调压至0.7～1.6MPa送出装置。在步骤3)之后还包括以下步骤：旋流分离器底部分离出的饱和水经排液阀门返回给水泵入口的缓冲罐，与补充除盐水混合后循环利用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供了一种紧凑缠绕型半焦冷却装置及工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑缠绕型半焦冷却装置，其特征在于，包括缓冲罐(V)、给水泵(P)、半焦冷却器(E)、旋流分离器(S)和带调节功能的阀门(K1、K2、K3)；所述的缓冲罐(V)上经阀门(K1)通入有除盐水(1)，缓冲罐(V)经给水泵(P)和阀门(K2)后连接到半焦冷却器(E)的缠绕式辐射管入口(a)上，半焦冷却器(E)的缠绕式辐射管出口(b)与旋流分离器(S)相连通，旋流分离器(S)底部的排液口还通过排液阀门(K4)与缓冲罐(V)相连，旋流分离器(S)顶部经阀门(K3)将水产品送出；所述的半焦冷却器(E)包括半焦冷却器底板(B)、半焦冷却器壳体(H)和半焦冷却器顶板(T)；所述的半焦冷却器底板(B)底端设有半焦出口(d)，半焦冷却器底板(B)上安装有半焦冷却器壳体(H)，半焦冷却器壳体(H)顶端设置有半焦冷却器顶板(T)和热半焦入口(c)，热半焦入口(c)两侧均设置有入口连接管(N)，入口连接管(N)的入口与热解炉的热半焦下料口相接，入口连接管(N)的下部插入半焦冷却器顶板(T)内，半焦冷却器壳体(H)内部设置两个缠绕式辐射管，两个缠绕式辐射管的出、入口汇合，入口为缠绕式辐射管入口(a)，出口为缠绕式辐射管出口(b)。...

【技术特征摘要】
1.一种紧凑缠绕型半焦冷却装置，其特征在于，包括缓冲罐(V)、给水泵(P)、半焦冷却器(E)、旋流分离器(S)和带调节功能的阀门(K1、K2、K3)；所述的缓冲罐(V)上经阀门(K1)通入有除盐水(1)，缓冲罐(V)经给水泵(P)和阀门(K2)后连接到半焦冷却器(E)的缠绕式辐射管入口(a)上，半焦冷却器(E)的缠绕式辐射管出口(b)与旋流分离器(S)相连通，旋流分离器(S)底部的排液口还通过排液阀门(K4)与缓冲罐(V)相连，旋流分离器(S)顶部经阀门(K3)将水产品送出；所述的半焦冷却器(E)包括半焦冷却器底板(B)、半焦冷却器壳体(H)和半焦冷却器顶板(T)；所述的半焦冷却器底板(B)底端设有半焦出口(d)，半焦冷却器底板(B)上安装有半焦冷却器壳体(H)，半焦冷却器壳体(H)顶端设置有半焦冷却器顶板(T)和热半焦入口(c)，热半焦入口(c)两侧均设置有入口连接管(N)，入口连接管(N)的入口与热解炉的热半焦下料口相接，入口连接管(N)的下部插入半焦冷却器顶板(T)内，半焦冷却器壳体(H)内部设置两个缠绕式辐射管，两个缠绕式辐射管的出、入口汇合，入口为缠绕式辐射管入口(a)，出口为缠绕式辐射管出口(b)。2.根据权利要求1所述的紧凑缠绕型半焦冷却装置，其特征在于，所述的半焦冷却器壳体(H)内部分别设置中心缠绕式辐射管(P1)和外层缠绕式辐射管(P2)，中心缠绕式辐射管(P1)外圈设置同轴线的外层缠绕式辐射管(P2)，外层缠绕式辐射管(P2)与中心缠绕式辐射管(P1)螺旋缠绕方向相反，由半焦冷却器底板(B)向半焦冷却器顶板(T)看，中心缠绕式辐射管(P1)逆时针旋转，外层缠绕式辐射管(P2)顺时针旋转。3.根据权利要求2所述的紧凑缠绕型半焦冷却装置，其特征在于，所述的中心缠绕式辐射管(P1)和外层缠绕式辐射管(P2)的缠绕匝数为45～60。4.根据权利要求2所述的紧凑缠绕型半焦冷却装置，其特征在于，所述的外层缠绕式辐射管(P2)形成的矩形管筒的内壁面与热半焦直接接触，外层缠绕式辐射管(P2)的外壁面与半焦冷却器壳体(H)之间填充耐火隔热材料(W)。5.根据权利要求2所述的紧凑缠绕型半焦冷却装置，其特征在于，所述的中心缠绕式辐射管(P1)与外层缠绕式辐射管(P2)之间设置多个隔离支撑板(G)，中心缠绕式辐射管与外层缠绕式辐射管之间的距离D≥5倍的Rmax，≤8.5倍的Rmax，Rmax为半焦颗粒最大直径，相邻的隔离支撑板(G...

【专利技术属性】
技术研发人员：董芳儒，
申请(专利权)人：榆林煤化工产业升级技术研发中心，
类型：发明
国别省市：陕西,61