一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收工艺及设备制造技术

本发明专利技术提供一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收工艺及设备，所述焦炉高温荒煤气热量回收设备包括：双套筒结构形式上升管、蒸发罐和热水中间槽，所述上升管的内套筒与外套筒之间设置有热超导元件，所述热超导元件上设置有不凝气排气截止阀和爆破片安全装置；所述外套筒与热超导元件间为软水通路；所述上升管的荒煤气出口与循环氨水喷淋装置气体入口连通；所述上升管的软水出口与蒸发罐入口连通，所述蒸发罐蒸汽出口与蒸汽管网连通，所述蒸发罐热水出口与热水中间槽入口连通，热水中间槽出口通过热水泵与上升管的软水入口连通。本发明专利技术通过无机热超导技术进行热量传导，实现高效、安全回收高温荒煤气热量。

【技术实现步骤摘要】
一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收工艺及设备
本专利技术涉及炼焦能源综合利用技术，尤其涉及一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收工艺及设备。
技术介绍
炼焦生产是将炼焦煤置于焦炉炭化室内采取间接加热方式使煤料受热干馏、结焦的生产过程，煤料在干馏、结焦过程中产生大量高温荒煤气和水蒸汽，每吨焦炭大约产生400m3荒煤气和150kg水蒸气，由焦炉炭化室上升管排出的高温荒煤气、水蒸气大约是650～750℃，荒煤气和水蒸汽含有焦油、氨、硫化氢及粉尘等杂质。各炭化室产生的荒煤气经循环氨水喷淋冷却到82℃左右进入集气管，集气管中荒煤气送至煤气净化车间进行净化处理。循环氨水喷淋高温荒煤气的绝热冷却方式具有操作简单的特点；但是，高温荒煤气、水蒸气的显热在冷却过程中未得到合理回收利用的问题。焦炉炼焦生产是一个连续生产过程，焦炉上升管是焦炉煤气导出的重要设备，生产中高温荒煤气对上升管管壁具有一定腐蚀性。在焦炉连续生产的特殊环境下，上升管腐蚀损坏情况和使用寿命是无法进行定期停产检查、评估；在生产中经常有上升管因高温腐蚀产生突发穿孔事故，造成上升管内高温荒煤气串漏到大气中。如何在焦炉炼焦生产的特殊条件下，高效、安全地利用高温荒煤气热量是炼焦行业长期存在的问题。许多生产企业在该
进行了大量探索，也取得了许多应用成果和经验。目前，高温荒煤气余热回收利用方面主要是两种方式，一、采用夹套式上升管，将水与高温荒煤气进行间接换热，回收荒煤气热量产生蒸汽。二、在夹套式上升管中安装盘管，将导热油或熔盐通过盘管吸收高温荒煤气热量，导热油或熔盐再与水换热产生蒸汽回收热量。专利“一种荒煤气余热回收并利用的方法”(CN104419431A)采用了水冷夹套式的荒煤气与水换热产生蒸汽的方法；关键的技术核心是选择耐腐蚀性更好的内套筒材料延长上升管的使用寿命。由于焦炉在长期、连续的生产过程中，存在着上升管内套筒腐蚀变化情况无法定期进行停产检查和预判，一旦发生上升管管壁受到高温荒煤气腐蚀造成内套筒腐蚀穿孔事故，套筒内的软水从管壁穿孔处流入炭化室，造成焦炉炉墙严重损坏；因此，这种形式的上升管在生产使用一段时间后，存在着管壁因腐蚀产生的安全隐患问题，生产设备安全性方面缺乏本质安全特征。专利“荒煤气余热回收与导热油替代一体化工艺方法及专有设备”(CN102519285A)采用导热油与荒煤气换热的方法。存在换热效率低、换热系统复杂和导热油在焦炉顶泄漏引起燃烧的问题。在上世纪90年代，重钢焦化厂引进日本新日铁的导热油回收高温荒煤气余热系统，由于生产中存在上述问题，经短暂的生产应用后停止使用。如果采用熔盐代替导热油进行换热，存在事故状态下熔盐冷却固化的问题。因此，高温荒煤气冷却系统应用的核心问题是在满足焦炉连续生产环境下，荒煤气冷却系统不仅能够高效回收热量，同时在设备安全性方面必须具有本质安全性的特征。在长期生产中，一旦突发上升管管壁腐蚀穿孔的意外事故时，不会造成焦炉相关设备损坏，焦炉始终生产处于安全生产状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有高温荒煤气余热回收设备存在非本质安全性的问题，提出一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收设备，该设备通过无机热超导技术进行热量传导，实现高效、安全回收高温荒煤气热量。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收设备，包括双套筒结构形式上升管、蒸发罐和热水中间槽，所述上升管的内套筒与外套筒之间设置有热超导元件，所述热超导元件上设置有不凝气排气截止阀和爆破片安全装置；所述内套筒底部和顶部分别设置有与内套筒内部连通的高温荒煤气进口和荒煤气出口，所述外套筒与热超导元件间为软水通路，所述外套筒底部和顶部分别设置有与软水通路连通的软水入口和软水出口；所述上升管荒煤气入口与焦炉炭化室的高温荒煤气出口连通，所述上升管荒煤气出口与循环氨水喷淋装置气体入口连通；所述上升管的软水出口与蒸发罐入口连通，所述蒸发罐蒸汽出口与蒸汽管网连通，所述蒸发罐热水出口与热水中间槽入口连通，所述热水中间槽出口通过热水泵与上升管的软水入口连通。进一步地，所述上升管的内套筒与外套筒之间，沿高度方向设置有多段热超导元件；所述多段热超导元件不连通，每段热超导元件上均设置有不凝气排气截止阀和爆破片安全装置；或，所述多段热超导元件相连通，连通的热超导元件设总不凝气放散阀和总爆破片安全装置。进一步地，每段所述热超导元件受热端的高度为300～800mm。进一步地，所述不凝气排气截止阀，定期排出热超导元件内产生的不凝气，保持热超导元件的导热效率。所述爆破片安全装置是热超导元件的压力保护装置，当热超导元件内压超过设计压力时，爆破片安全装置被破坏，使热超导元件与大气联通。每个热超导元件也可以相互连通，连通的热超导元件设总不凝气排气截止阀和爆破片安全装置，减少不凝气排气截止阀和爆破片安全装置的安装数量。进一步地，所述热超导元件内的热超导工质采用多种无机或有机材料及化合物配制而成。进一步地，所述内套筒内壁设有耐火材料衬里。本专利技术的另一个目的还公开了一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收工艺，包括以下步骤：高温荒煤气在内套筒内自下而上流动与热超导元件换热，换热冷却得到的荒煤气从荒煤气出口排至循环氨水喷淋装置；软水自上升管软水入口送入外套筒与热超导元件间的软水通路，软水与热超导元件换热升温后自软水出口流出，通过热水总管流入蒸发罐；所述蒸发罐产生的蒸汽送至蒸汽管网，所述蒸发罐热水自出口流至热水中间槽；所述热水中间槽的热水经热水泵再次送至上升管的软水入口被循环加热。进一步地，所述高温荒煤气的温度为650～750℃，冷却得到的荒煤气温度为400～450℃，以防止荒煤气中的焦油粘结在内筒壁。进一步地，所述蒸发罐的进水温度180～200℃，操作压力为1.0～1.5MPa。进一步地，热水中间槽的热水温度160～180℃，操作压力为0.6～1.0MPa。本专利技术高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收工艺及设备，涉及炼焦能源综合利用领域，是一种新型焦炉高温荒煤气热量回收利用技术，与现有技术相比较具有以下优点：1)本专利技术高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收设备采用双套筒结构形式上升管，双套筒上升管内套筒与外套筒之间的设有热超导元件，沿上升管高度采取多段式布置热超导元件。高温荒煤气通过上升管时，热超导元件吸收高温荒煤气热量，并将热量快速传导至软水，实现高温荒煤气与软水通过热超导元件进行热量交换。本专利技术采用热超导元件的超导热性特点，将高温荒煤气的热量传导至软水，隔绝了软水与高温荒煤气的换热接触，杜绝内套筒突发腐蚀穿孔时引起软水流入炭化室的可能性。实现了上升管高温荒煤气冷却系统及设备具有本质安全性特征。2)本专利技术双套筒上升管的热超导元件的布置，可采用多段式布置。当其中一段失效后，其它各段依然可以继续工作。3)本专利技术热超导元件上设有不凝气排气截止阀，定期排出热超导元件内产生的不凝气，保持热超导元件的导热效率。爆破片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收设备，其特征在于，包括双套筒结构形式上升管(1)、蒸发罐(4)和热水中间槽(5)，所述上升管的内套筒与外套筒之间设置有热超导元件(2)，所述热超导元件(2)上设置有不凝气排气截止阀(7)和爆破片安全装置(3)；所述内套筒底部和顶部分别设置有与其内部连通的高温荒煤气进口和荒煤气出口，所述外套筒与热超导元件间为软水通路，所述外套筒底部和顶部分别设置有与软水通路连通的软水入口和软水出口；/n所述上升管1的荒煤气入口与焦炉炭化室的高温荒煤气出口连通，所述上升管1的荒煤气出口与循环氨水喷淋装置气体入口连通；所述上升管(1)的软水出口与蒸发罐(4)入口连通，所述蒸发罐(4)蒸汽出口与蒸汽管网连通，所述蒸发罐(4)热水出口与热水中间槽(5)入口连通，所述热水中间槽(5)出口通过热水泵(6)与上升管(1)的软水入口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收设备，其特征在于，包括双套筒结构形式上升管(1)、蒸发罐(4)和热水中间槽(5)，所述上升管的内套筒与外套筒之间设置有热超导元件(2)，所述热超导元件(2)上设置有不凝气排气截止阀(7)和爆破片安全装置(3)；所述内套筒底部和顶部分别设置有与其内部连通的高温荒煤气进口和荒煤气出口，所述外套筒与热超导元件间为软水通路，所述外套筒底部和顶部分别设置有与软水通路连通的软水入口和软水出口；
所述上升管1的荒煤气入口与焦炉炭化室的高温荒煤气出口连通，所述上升管1的荒煤气出口与循环氨水喷淋装置气体入口连通；所述上升管(1)的软水出口与蒸发罐(4)入口连通，所述蒸发罐(4)蒸汽出口与蒸汽管网连通，所述蒸发罐(4)热水出口与热水中间槽(5)入口连通，所述热水中间槽(5)出口通过热水泵(6)与上升管(1)的软水入口连通。


2.根据权利要求1所述高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收设备，其特征在于，所述上升管(1)的内套筒与外套筒之间，沿高度方向设置有多段热超导元件；
所述多段热超导元件不连通，每段热超导元件上均设置有不凝气排气截止阀和爆破片安全装置；
或，所述多段热超导元件相连通，连通的热超导元件设总不凝气排气截止阀和总爆破片安全装置。


3.根据权利要求2所述高效、本质安全型焦炉高温荒煤气热量回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴明明，
申请(专利权)人：大连市昊通环保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21