[发明专利]荒煤气余热回收与导热油替代一体化工艺方法及专用设备

说明书

技术领域

本发明属于冶金过程余热资源高效回收与利用技术领域，特别涉及一种基于节能减排的焦化工序荒煤气余热高效回收利用与导热油替代水蒸气一体化工艺方法。

背景技术

焦炉产物带出的余热资源主要由两部分组成：一部分是1000℃赤热焦炭所带的显热占37~42％，另一部分是700～850℃荒煤气携带的显热占30~34％，两者合计占焦炉总输出热量的65%～75%.目前干熄焦技术应用已经成熟，以前因湿法熄焦通过熄焦水的加热和蒸发而导致高品质热量白白散失的热能得到了很好的回收，而荒煤气由于含有成分复杂的腐蚀性物质（如焦油、SO₂、NOx、粉尘等）使得这部分显热的回收一直没能得到有效的解决。

目前荒煤气的冷却工艺是：荒煤气以700～850℃温度离开焦炉，经上升管至桥管，在集气管内用高度雾化的氨水喷洒降至80～85℃，然后经初冷器将煤气冷却至21～30℃。为后续煤气的输送、深度净化和化学产品回收创造适宜的条件。

上述过程对荒煤气的冷却和初步净化而言是高效的，但从热力学上看却很不完善而且是浪费的。主要表现在：第一，该回收的高品质能量未回收。荒煤气在桥管和集气管内急剧降温—增湿过程是高度不可逆过程，其物理性损失达90%以上；第二，冷却水耗量大。未被回收的热量需要通过大量的冷却水来冷却，产生了大量的废水。荒煤气从700～850℃降温至常温所放出的热量，绝大部分转移到了循环氨水和初冷器中，这直接导致了焦化工序高品质能源的浪费和冷却水的大量消耗。

为了回收利用高温荒煤气所携带的大量显热，我国焦化工作者于上世纪80年代开发了上升管汽化冷却装置，其技术核心是：将上升管做成夹套管，水通过夹套管与高温荒煤气间接换热而被加热，水变为水蒸气，即用显热回收水蒸气。应用此技术，每吨焦一般可产生0.5MPa的饱和蒸汽0.1～0.12t，荒煤气温度最低可降至350℃。但因上升管汽化冷却存在水的相变过程，汽化冷却装置必须按锅炉规范管理，每年必须停产尽心安全检查，这给连续生产的焦炉带来了麻烦，再加上回收效率低、浪费仍然严重，受当时技术条件限制等原因，这项技术在推行几年后纷纷停用而未得到推广；另外，由于上升管汽化冷却产生的0.5MPa低压蒸汽并入管网后，在输送过程由于压头损失而往往不能符合焦化各工序的生产要求（0.4～0.6MPa饱和蒸汽）；而且焦化厂干熄焦装置的自产蒸汽可以有效的保证焦化工序的蒸汽需求，所以荒煤气回收的显热用来产生低压蒸汽显然不是最佳的选择。

另外，导热油作为各化产单元操作的加热热载体，这项技术目前虽然在某些钢铁企业得以运用，但各自单元操作有相互比较独立的导热油加热系统，且需要外加热源，这些导致了导热油作为化产单元操作热载体的经济性大打折扣，而且使得整个化产单元的调节控制较为复杂。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种荒煤气余热回收与导热油替代一体化工艺方法及专用设备，气余热资源高效回收与利用以及导热油替代水蒸汽作为热源的一体化工艺方法，其目的是解决了以往氨水冷却存在高品质显热浪费和冷却水耗量大以及上升管汽化冷却装置回收效率低且需不时停产的问题，其既回收了荒煤气的显热，而且将回收得到的余热用于化产单元操作所需的热源，实现了整个化产系统导热油实施闭路循环，避免了化产单元操作的导热油加热系统，一举多得。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种荒煤气余热回收与导热油替代一体化工艺方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

将从焦炉炭化室出来的750～850℃的荒煤气由上升管下部引入，该荒煤气通过辐射换热将热量传给布置在上升管壳体内壁的高温分离式重力钠热管的受热端管束，使荒煤气在温度降至450℃时离开上升管；再用氨水喷洒系统将从上升管离开的荒煤气冷却至80～85℃后进入集气管；

上升管内的受热端管束吸收辐射热后，管内的钠蒸发成蒸汽，上升至分离式热管的放热端，将热量传递给导热油，被加热的高温导热油为各化产操作单元用热设备提供所需的热量。

化产操作单元用热设备是指蒸氨工序设备、粗苯蒸馏设备及其他设备，其他设备指精制工序设备或焦油蒸馏的设备。