一种热解煤气余热回收系统及方法 |
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| 申请号 | CN201610245026.1 | 申请日 | 2016-04-19 | 公开(公告)号 | CN105779023A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 华能国际电力股份有限公司; 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司; | 发明人 | 李昱喆; 时正海; 高洪培; 肖平; 唐巍; 林伟荣; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 热解 煤 气余热回收系统及方法，系统包括旋 风 分离器，旋风分离器入口接煤热解产生的煤气，出旋风分离器的煤气依次经陶瓷 过滤器 、换热器、喷淋器和初冷器后进入煤气下游 净化 流程；其中初冷器的循环 冷却 水 接入 蒸发 器 ， 蒸发器 的冷剂 蒸汽 出口接带有浓冷剂溶液的吸收器，吸收器接带有驱动热源的发生器且在连接管路上设置输液 泵 ，发生器的冷剂蒸汽出口接 冷凝器 ，冷凝器的冷剂水出口回接蒸发器，热网回水依次接吸收器和冷凝器吸收热量后接入供水系统，实现热网供水；本发明可以实现热解煤气高温段和低温段的余热回收，减少循环冷却水的用量及 废水 排放，实现节能减排。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热解煤气余热回收系统，包括旋风分离器(1)，旋风分离器(1)入口接煤热解产生的煤气，其特征在于，出旋风分离器(1)的煤气依次经陶瓷过滤器(2)、换热器(3)、喷淋器(4)和初冷器(5)后进入煤气下游净化流程；其中初冷器(5)的循环冷却水接入蒸发器(7)，蒸发器(7)的冷剂蒸汽出口接带有浓冷剂溶液的吸收器(8)，吸收器(8)接带有驱动热源的发生器(9)且在连接管路上设置输液泵(12)，发生器(9)的冷剂蒸汽出口接冷凝器(10)，冷凝器(10)的冷剂水出口回接蒸发器(7)，热网回水依次接吸收器(8)和冷凝器(10)吸收热量后接入供水系统。 |
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| 说明书全文 | 一种热解煤气余热回收系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及煤的热电气多联产技术领域，特别涉及一种热解煤气余热回收系统及方法。 背景技术[0002] 热解煤气进入净化系统的温度一般为500～700℃，净化和余热回收工艺包括洗涤、冷却、后处理等工序。常规煤气净化工艺是向高温煤气中直接喷洒70～75℃的循环氨水将煤气冷却至～80℃，然后低温煤气进入初冷器中，用循环冷却水间接或直接冷却至20～25℃，再输出至后处理工段。热解煤气带有大量热量，直接采用喷洒循环氨水冷却热量浪费多、氨水用量大，随后低温煤气冷却时循环冷却水带出的热量更得不到有效回收。此外，煤气中焦油冷凝析出后，极易黏结在换热管壁上，短期内就会降低换热效果和发生堵塞，将会直接影响系统运行。部分厂家对煤气余热进行利用，但由于技术瓶颈，成功案例少且产生经济效益低。 [0003] 传统工艺存在如下问题： [0004] (1)高温煤气中含尘量大(视热解工艺而定)，冷却后与焦油黏附在一起，易堵塞管路并增加焦油处理难道。 [0005] (2)直接向高温煤气喷洒循环氨水冷却至～80℃，煤气中余热没有利用且循环氨水用量大，废水多。 [0006] (3)初冷器中循环冷却水中低品位热量没有利用且循环冷却水用量大； [0007] 公开号为CN103013583A的专利文献公开了一种热解煤气除尘冷却及焦油回收工艺，其技术方案是利用余热锅炉冷却高温煤气，余热锅炉煤气出口50～100℃，部分焦油在该温度段会冷凝析出，极易黏附在设备上造成管路堵塞；此外，利用循环冷却水在间冷器中进一步冷却煤气至10～30℃，循环冷却水的低品位热量没有得到有效利用。 [0008] 公开号为CN104266159A的专利文献公开了一种新型焦炉煤气余热回收工艺，其技术方案采用套管式急冷锅炉冷却煤气，急冷锅炉结构复杂；此外，急冷锅炉给水温度为100～105℃，急冷锅炉出口煤气中水分没有冷凝，大量汽化热没有得到有效回收。 发明内容[0009] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热解煤气余热回收系统及方法，用于现有煤热解多联产装置热回收系统的设计及改造。 [0010] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是： [0011] 一种热解煤气余热回收系统，包括旋风分离器1，旋风分离器1入口接煤热解产生的煤气，出旋风分离器1的煤气依次经陶瓷过滤器2、换热器3、喷淋器4和初冷器5后进入煤气下游净化流程；其中初冷器5的循环冷却水接入蒸发器7，蒸发器7的冷剂蒸汽出口接带有浓冷剂溶液的吸收器8，吸收器8接带有驱动热源的发生器9且在连接管路上设置输液泵12，发生器9的冷剂蒸汽出口接冷凝器10，冷凝器10的冷剂水出口回接蒸发器7，热网回水依次接吸收器8和冷凝器10吸收热量后接入供水系统。 [0012] 所述旋风分离器1布置在热解炉内或炉外，多个串联或并联使用。 [0013] 所述发生器9的驱动热源为外部热源，或换热器3回收的煤气高温段热量。 [0014] 所述初冷器5和蒸发器7都采用管壳式结构，循环冷却水在管内流动，煤气在初冷器5管外壳程流动，冷剂在蒸发器7管外壳程流动。 [0015] 本发明还提供了一种利用所述热解煤气余热回收系统的热解煤气余热回收方法，包括如下步骤： [0016] 1、来自于煤热解工艺的高温热解煤气依次经过旋风分离器1、陶瓷过滤器2进行高温除尘，旋风分离器1入口处的煤气速度为20～35m/s，煤气温度500～800℃，陶瓷过滤器2过滤后粉尘浓度低于10mg/m3； [0017] 2、过滤后的煤气在换热器3进行余热回收，产生高温热水或蒸汽，换热器3煤气出口温度保证在400℃以上，降温后的煤气进入喷淋器4使用70～75℃的循环氨水冷却至80℃以下，然后进入初冷器5中，用循环冷却水间接冷却至20～25℃送入下游净化流程； [0018] 3、冷却煤气后的循环冷却水输出至蒸发器7，蒸发器7中冷剂受热蒸发产生冷剂蒸汽进入吸收器8与浓冷剂溶液混合稀释，放出的热量加热热网回水，稀释后的稀冷剂溶液由输液泵12输送回发生器9； [0019] 4、冷剂在发生器9中由驱动热源加热蒸发产生的冷剂蒸汽进入冷凝器10，蒸发后的浓冷剂溶液回到吸收器8混合稀释； [0020] 5、发生器9产生的冷剂蒸汽在冷凝器10中冷凝放热，将热网供水再加热到80℃以上，冷凝产生的冷剂水经过膨胀阀11进入蒸发器7，重新吸热蒸发。 [0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0022] 1)本发明系统中利用旋风分离器和陶瓷过滤器除去煤气中的颗粒粉尘，颗粒浓度低于10mg/m3，从而保证煤气管道内不会发生焦油和粉尘的沉积堵塞管道。 [0023] 2)本发明利用换热器回收400℃以上温度段的煤气热量，保证煤气中焦油在喷淋前不发生冷凝，从而避免了焦油冷凝堵塞管路的风险。 [0024] 3)换热器回收的高温段煤气的热量可用于发生器的驱动热量，使得发生器不需要系统额外的提供高温热源。 [0027] 图1是本发明系统构成及本发明方法工艺流程示意图。 [0028] 图2是本发明外部热源提供驱动热源的示意图。 具体实施方式[0029] 下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。 [0030] 实施例1 [0031] 如图1所示，一种热解煤气余热回收系统，包括旋风分离器1、陶瓷过滤器2、换热器3、喷淋器4、初冷器5、水泵6、蒸发器7、吸收器8、发生器9、冷凝器10、膨胀阀11、输液泵12等； 煤热解产生的煤气进入旋风分离器1，旋风分离器煤气出口与陶瓷过滤器2煤气入口相连，陶瓷过滤器2煤气出口与换热器3煤气入口相连，换热器3煤气出口与喷淋器4煤气入口相连，喷淋器4煤气出口与初冷器5煤气入口相连，煤气冷却后由初冷器5煤气出口进入煤气下游净化流程；循环冷却水带走初冷器5中的热量进入蒸发器7，蒸发器7产生冷剂蒸汽进入吸收器8与浓冷剂溶液混合稀释，稀冷剂溶液由输液泵12输送回发生器9，冷剂在发生器9中由驱动热源加热蒸发，产生的冷剂蒸汽进入冷凝器10，冷凝产生的冷剂水经过膨胀阀11进入蒸发器重新蒸发，热网回水进入吸收器8吸收热量，再经过冷凝器10吸收热量，实现热网供水。 [0032] 其工艺流程及相关参数为： [0033] 煤热解产生的煤气进入旋风分离器1，煤气入口处的煤气速度为20～35m/s，旋风分离器1可以布置在热解炉外，采用两级串联使用，旋风分离器1煤气出口与陶瓷过滤器2煤气入口相连，过滤后粉尘浓度低于10mg/m3，陶瓷过滤器2煤气出口与换热器3煤气入口相连，煤气在换热器3中进行余热回收，回收的余热供给发生器9，产生高温热水或蒸汽，换热器3煤气出口温度保证在400℃以上与喷淋器4煤气入口相连，用循环氨水直接喷淋煤气冷却至～80℃，然后低温煤气进入初冷器5中，用冷却循环冷却水间接冷却至20～25℃再送入下游净化流程。初冷器5和蒸发器7都采用管壳式结构，循环冷却水在管内流动，煤气在初冷器5管外壳程流动，冷剂在蒸发器管7外壳程流动。循环冷却水在水泵6的作用下强制循环，带走初冷器5中的热量进入蒸发器7，蒸发器7产生冷剂蒸汽进入吸收器8与浓冷剂溶液混合稀释，稀冷剂溶液由输液泵12送回发生器9，冷剂在发生器9中由换热器3采用闭式循环冷却水提供热量加热蒸发，产生的冷剂蒸汽进入冷凝器10，冷凝产生的冷剂水经过膨胀阀11进入蒸发器重新吸热蒸发，热网回水进入吸收器吸收热量，再经过冷凝器吸收热量，实现温度80℃以上热网供水。 [0034] 实施例2 [0035] 如图2所示，发生器9的驱动热源可由系统外部提供，可使用低压蒸汽或高温热水作为驱动热源，换热器3回收的煤气高温段热量可外供。 [0036] 煤热解产生的煤气进入旋风分离器1，煤气入口处的煤气速度为20～30m/s，旋风分离器1可以布置在热解炉外，采用两级串联使用，旋风分离器1煤气出口与陶瓷过滤器2煤气入口相连，过滤后粉尘浓度低于10mg/m3，陶瓷过滤器2煤气出口与换热器3煤气入口相连，煤气在换热器3中进行余热回收，回收的余热送出系统外；换热器3煤气出口温度保证在400℃以上与喷淋器4煤气入口相连，用循环氨水直接喷淋煤气冷却至～80℃，然后低温煤气进入初冷器5中，用冷却循环冷却水间接冷却至20～25℃再送入下游净化流程。所述的初冷器5和蒸发器7都采用管壳式结构，循环冷却水在管内流动，煤气在初冷器5管外壳程流动，冷剂在蒸发器管7外壳程流动。循环冷却水在水泵6的作用下强制循环，带走初冷器5中的热量进入蒸发器7，蒸发器7产生冷剂蒸汽进入吸收器8与浓冷剂溶液混合稀释，稀冷剂溶液由输液泵12送回发生器9，冷剂在发生器9中由外部驱动热源加热蒸发，产生的冷剂蒸汽进入冷凝器10，冷凝产生的冷剂水经过膨胀阀11进入蒸发器重新吸热蒸发，热网回水进入吸收器吸收热量，再经过冷凝器吸收热量，实现温度80℃以上热网供水。 [0037] 此外，需要说明的是，本发明中所描述的系统所做的等效变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明专利所述技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明专利的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明专利的保护范围。 |
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