[发明专利]炭黑生产中的尾气余热利用方法及余热利用系统

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其涉及炭黑尾气余热综合利用，属于化工生产节能减排及能量循环利用的炭黑生产中的尾气余热利用方法及余热利用系统。

背景技术

在传统的炭黑生产线中，为充分利用生产中的能量，已广泛采用空气预热器、在线余热锅炉和原料油预热器的方式，回收烟气中的显热，烟气经过收集系统后，气体与炭黑分离得到温度约为220℃的尾气，为便于对尾气的贮存并提高尾气热值以利于下一步的利用，如通入尾气电站锅炉或者干燥机尾气炉做燃料，需要对尾气进一步进行降温脱水，传统工艺的处理方式是将尾气加压后通入填料喷淋塔，用大量水喷淋降温脱水，这样的操作方式一方面损失了宝贵的水资源，另一方面浪费了尾气降温过程中的能量。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，为了充分利用尾气中的余热，又考虑到综合型化工企业所必需的冷水要求，提供了炭黑生产中的尾气余热利用方法及余热利用系统，该方法和系统以尾气制冷系统代替传统的冷却脱水塔，利用尾气降温显热为动力对生产工艺或生活用水进行制冷，生产工艺或生活所必需的冷水。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：炭黑生产中的尾气余热利用方法，利用炭黑生产中所得到的高温尾气降温余热做动源推动吸收式制冷机制冷循环制得冷水。

本发明所述的尾气经过气水换热器，在尾气降温的同时制取热水，热水进入吸收式制冷机换热推动制冷循环。

本发明所述的高温的尾气进入气水换热器，与来自制冷机的较低温度的水进行换热，尾气温度降低，水温度升高后进入制冷机，推动制冷循环，制备冷水。

本发明220-200度的尾气进入气水换热器，与来自制冷机的85-80度水进行换热，尾气温度降为100-120度，换热器内的水温度升高至98-90度后进入制冷机，推动制冷循环，制备冷水。

炭黑生产中的尾气余热利用系统，包括至少一个气水换热器和制冷机，所述气水换热器的上部连接尾气进气管，下部连接尾气输送管，气水换热器与制冷机之间通过热水管和温水管连接。换热其中气液两相均采用逆流方式，尾气输送管中的尾气进入尾气贮柜。在所述温水管上有热水泵和缓冲罐。

本发明所述的余热利用系统包括两台并联连接的气水换热器。所述制冷机与冷水管连接。所述制冷机通过循环冷却水管与凉水塔连接。在所述循环冷却水管上有冷水泵。

还包括与气水换热器底部的尾气输送管连接的集水管，所述集水管与集水池连接。尾气降温过程中的冷凝水被收集回收并应用于炭黑生产，以最大程度节约水资源。

所述尾气输送管外壁上有翅片，用以持续对尾气进行降温至适宜贮存温度。

炭黑生产中的尾气余热利用系统包括气水换热器、吸收式制冷机组及其附属设备（如泵、凉水塔等）。气水换热器为列管式换热器，尾气走管程，水走壳程，尾气与水逆流由换热器顶部进入，这样的设计主要是考虑到尾气中约含有15mg/Nm3的炭黑粉尘，减少炭黑粉尘的沉积并方便对形成的炭黑污垢进行清洗。吸收式制冷机利用二元溶液做工质，其中低沸点组分用作制冷剂，利用它的蒸发来制冷，高沸点组分用作吸收剂，利用它对制冷剂蒸汽的吸收作用来完成工作循环，该制冷机的工作原理利用二元溶液在发生器中被加热，产生制冷剂蒸汽进入冷凝器冷凝成为液体，经节流阀降压后送入蒸发器蒸发制冷，使冷媒水温度降低，供给用户以冷量。

炭黑生产中的尾气余热利用系统工作时，来自主袋的约200-220℃的尾气经风机加压进入气水换热器，与来自制冷机组的80-85℃的水进行换热，尾气温度降至约100-120℃，水的温度升高至约90-98℃进入制冷机发生器加热溴化锂溶液推动制冷循环，使得12℃冷水降温至7℃，制冷机内的多余热量由凉水塔循环水系统带出。选择将尾气降温至100-120℃主要是基于在此温度换出的热水最有利于制冷机组效率最大化和设备投资最小化。

当然，100-120℃的尾气中仍含有大量水蒸气且不便贮存。为此，与该换热器相配套的尾气输送管道被设计为带有翅片的形式（见附图），以增大管道的换热面积，利用从换热器至气柜的运输过程，强化尾气与外界的换热降温至理想的气体温度。为了更好的处理尾气降温过程中冷凝水，本系统中设置了洗涤水池用来收集换热器和尾气管道中的冷凝水，该冷凝水可用作炭黑生产工艺水，从而使得生产过程用水集约化。

设计中两台换热器分别为两条生产线所使用，同时互为备用，即在一台出现故障或者清洗时，两条生产线公用一台换热器，保障生产持续进行。当然，针对不同的生产线可设置不同数量、大小的换热器，以充分对为其进行降温且得到足够保证吸收式制冷机制冷循环进行为基本原则。