CN207330838U - 用于半焦干熄焦的换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于半焦干熄焦的换热装置。该换热装置包括至少一个冷却单元，冷却单元包括至少两个并列设置的膜式壁换热组件，膜式壁换热组件用以对所述半焦进行干熄焦处理。通过采用膜式壁换热组件进行换热有效地增大了换热面积，提高了冷却单元的换热效率，进而使得本申请提供的换热装置不用增加换热高度就能够达到干熄焦工艺要求所需的温度。

Description

用于半焦干熄焦的换热装置

技术领域

本实用新型涉及干法熄焦领域，具体而言，涉及一种用于半焦干熄焦的换热装置。

背景技术

干法熄焦(Coke Dry Quenching)简称干熄焦(CDQ)，是相对于湿熄焦而言的采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄焦方法。目前的干熄焦技术按煤的干馏温度或焦化程度分为焦炭干熄焦技术与半焦的干熄焦技术两种。

高温干馏(焦化)干熄焦工艺：在干熄槽中，采用冷的惰性气体(150℃)与赤热焦炭(950～1050℃)进行换热，从而使炽热焦炭进行冷却(200℃)。吸收焦炭热量的惰性气体(850℃) 将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，这使得上述吸热后的惰性气体被冷却。被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄槽中进行循环使用。干熄焦锅炉产生的中压(或高压)蒸汽并入厂内蒸汽管网或用于发电。这种技术适应于块焦煤的高温焦化的熄焦。

末煤的中低温干馏得到的产品是粒度较小的半焦末。用于半焦末连续式生产的干熄焦的工艺设备，主要是单体直立式固体废热锅炉(或者叫固体无尘冷却设备)。高温半焦末自固体废热锅炉的顶部进入锅炉，在半焦在重力的作用下，依次经过交换器的不同冷却段，与废热锅炉的锅炉管壁等内部的脱盐水发生热交换。换热后，半焦末的温度降至200℃以下，并从废热锅炉下部的卸料器组群卸出。但用单体立式固体废热锅炉进行干熄焦，因换热行程(时间) 的需要，对于100t/h的干熄焦产量，设备总安装高度过高。

目前采用循环惰性气体冷却干熄焦***，但其只适应于高温干馏得到的块焦的干熄焦，不适用于末煤低温干馏得到的半焦末状的干熄焦。因为一方面半焦在冷却过程中仍有煤气析出，会导致惰性气体循环中含有的煤气越来越多，产生安全隐患；另一方面，粉末状半焦也不利于惰性气体的通过与换热。传统焦化工艺的循环惰性气体干熄焦设备***复杂，占地空间大，公辅配套设施繁多，投资巨大。

当前成功的用于末煤低温干馏的干熄焦工艺设备，采用的是单体立式固体废热锅炉或固体无尘冷却设备。对于大产量的末煤低温干馏，要达到熄焦工艺要求的温度参数，废锅的安装高度太高，导致前一工段要么干馏设备安装高度过高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于半焦干熄焦的换热装置，以解决现有的半焦干息法换热设备的设备高度较高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于半焦干熄焦的换热装置，换热装置包括至少一个冷却单元，冷却单元包括至少两个并列设置的膜式壁换热组件，膜式壁换热组件用以对半焦进行干熄焦处理。

进一步地，换热装置还包括：热水供应装置，热水供应装置与膜式壁换热组件通过热水输送管路相连通，热水供应装置用于向膜式壁换热组件供应温度为80～100℃的热水。

进一步地，相邻的膜式壁换热组件之间形成冷却通道，冷却单元上设置有进料口，换热装置还包括分料器，用于将从进料口加入的待冷却的物料分散至冷却通道中。

进一步地，换热装置包括冷却腔和至少一个接料腔，冷却单元设置在冷却腔中，接料腔与冷却单元相连以接收冷却通道排出的物料，且接料腔与冷却单元一一对应设置。

进一步地，冷却腔包括：外壁，外壁包括侧壁和顶壁，进料口设置在顶壁上，侧壁和顶壁形成底部为开口的空腔，且开口与接料腔连通；内胆，内胆设置外壁的内侧；

绝热层，绝热层设置在外壁和内胆之间。

进一步地，换热装置还包括至少一个排料装置，排料装置与接料腔连通，且排料装置与接料腔一一对应设置。

进一步地，接料腔为锥形腔体，且锥形腔体的锥形壁上设置有褶皱。

进一步地，锥形腔体的锥顶与排料装置相连，锥形腔体的锥底与冷却单元相连。

进一步地，排料装置为气闭式卸料器。

进一步地，换热装置还包括：料位计，料位计用于检测冷却通道中物料的料位；及给料控制器，给料控制器设置在进料口处，用于控制进料口的进料。

进一步地，顶壁上设置有至少一个溢气口。

进一步地，换热装置还包括：至少一个第一温度检测装置，设置在顶壁上，用于检测冷却单元的内部的温度；及至少一个第二温度检测装置，设置在接料腔上，用于检测排料装置内部的温度。

进一步地，换热装置包括支架，支架设置在冷却单元的外侧，用于支撑冷却单元。

应用本实用新型的技术方案，通过采用膜式壁换热组件进行换热有效地增大了换热面积，提高了冷却单元的换热效率，进而使得本申请提供的换热装置不用增加换热高度就能够达到熄焦工艺要求所需的温度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一种优选的实施方式提供的用于半焦干熄焦的换热装置的正视图；以及

图2示出了根据本实用新型的一种优选的实施方式提供的用于半焦干熄焦的换热装置的俯视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、冷却腔；11、冷却单元；111、膜式壁换热组件；101、进料口；12、分料器；13、外壁；14、内胆；15、绝热层；16、给料控制器；17、溢气口；20、热水供应装置；30、接料腔；31、排料装置；32、第一温度检测装置；33、第二温度检测装置；40、支架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

正如背景技术所描述的，现有的半焦干息法换热设备的设备高度较高的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于半焦干熄焦的换热装置，如图1所示，该换热装置包括至少一个冷却单元11，该冷却单元11包括至少两个并列设置的膜式壁换热组件111，膜式壁换热组件111用以对半焦进行干熄焦处理。

通过采用膜式壁换热组件111进行换热有效地增大了换热面积，提高了冷却单元11的换热效率，进而使得本申请提供的换热装置不用增加换热高度就能够达到熄焦工艺要求所需的温度。

采用蒸汽式固体余热锅炉，对锅炉水的要求较高，需要大量的除盐水。在一种优选的实施方式中，换热装置还包括热水供应装置20，热水供应装置20与膜式壁换热组件111通过热水输送管路相连通，热水供应装置20用于向膜式壁换热组件111供应温度为80～100℃的热水。

将热水供应装置20提供的热水作为冷煤，同时从膜式壁换热组件111中输出的热水，由于在换热过程中吸收了大量的热，所以需要将其冷却至所需的温度后，再通过循环管路进行循环利用。

优选地，该换热装置还包括热水回收单元，用于热水回收单元与膜式壁换热组件111的出口通过热水输出管路相连通，且热水回收装置与热水供应装置20通过热水循环管路相连通。

冷却过程中只需要循环软水冷却就可以了，从而能够省去制备除盐水的步骤，节约了工艺成本。优选地，热水供应装置20放置于冷却腔10的下方，热水回收装置放置于冷却腔10 的上方。这有利于提高冷却效率。

优选地，如图2所示，换热装置包括四个冷却单元11，且每一个冷却单元11均设置有与之相配合的热水供应装置20和热水回收单元。

在一种优选的实施方式中，如图1和2所示，相邻的膜式壁换热组件111之间形成冷却通道，冷却单元11上设置有进料口101，换热装置还包括分料器12，用于将从进料口101加入的待冷却的物料分散至冷却通道中。冷却单元11中，相邻的膜式壁换热组件111之间形成冷却通道，冷媒在膜式壁换热组件111内部流动，同时待冷却的物料在上述冷却通道中进行冷却，冷却后从冷却通道的下部排出。优选地，冷媒与待冷却物料的流动方向呈逆向流动。管内热水做强制循环流动，带走半焦放出的热量，完成热交换。因为管内热水的压力远高于水的饱和压力，管内水不会产生沸腾现象，以保证设备的安全运行。采用膜式壁换热屏式冷却，料流走屏间大平面缝隙的形式，可消除物料的不均匀冷却；料流不会堵塞，省去清堵装置；且不会发生抽芯现象。

如图2所示，分料器12为十字形。当然上述“十字形”不具有绝对意义的，只要能够实现分料的功能均属于本申请的保护范围。

本申请中，换热装置具体的结构没有特殊的要求，只要能够解决本申请所要解决的技术问题即可。优选地，如图1所示，换热装置包括冷却腔10和至少一个接料腔30，冷却单元11 设置在冷却腔10中，接料腔30与冷却单元11相连以接收冷却通道排出的物料，且接料腔30 与冷却单元11一一对应设置。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，冷却腔10包括外壁13、内胆14和绝热层15。其中，外壁13包括侧壁和顶壁，进料口101设置在顶壁上，侧壁和顶壁形成底部为开口的空腔，且开口与接料腔30连通；内胆14设置外壁13的内侧，绝热层15设置在外壁13和内胆 14之间。在冷却腔10的内部设置绝热材料有利于防止冷却单元11中的冷量被外界环境消耗，进而有利于提高冷却的效率。由于绝热材料的耐磨性通常情况下较差，因而在绝热材料的内部设置内胆14有利于防止绝热材料被磨损。优选金属材质的内胆14。

优选地，冷却腔10的外壁13具有方箱状结构，这使得固体小颗粒粉末状物料在自然堆放过程中有一定的安息角，所以，冷却腔10内部上空始终会有一个溢气空间，高温半焦中继续析出的气体可以顺利的溢出并排出；还能够确保水冷壁始终埋没在半焦末中而不外露，也进一步避免了高含油气与膜式壁换热组件111直接接触而析出焦油、产生粘堵的风险。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，换热装置还包括至少一个排料装置31，排料装置31与接料腔30连通，且排料装置31与接料腔30一一对应设置。设置于接料腔30相连通的排料装置31有利于提高卸料速率。

通常接料腔30为金属材质，因而在较高的温度下，焊缝会因热应力开裂而产生煤气外泄的问题。为了解决上述问题，优选地，接料腔30为锥形腔体，且锥形腔体的锥形壁上设置有褶皱。

在一种优选的实施方式中，锥形腔体的锥顶与排料装置31相连，锥形腔体的锥底与冷却单元11相连，这有利于将冷却后得到的物料进行聚集，然后集中排出。

在一种优选的实施方式中，排料装置31为气闭式卸料器。采用气闭式卸料器能够在卸料的同时保持冷却单元11的气密性，从而进一步降低了膜式壁换热组件111与高含油气直接接触而析出焦油、产生粘堵的风险。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，换热装置还包括料位计和给料控制器16(图中以突点表示)。其中，料位计用于检测冷却通道中物料的料位；及给料控制器16设置在进料口101，用于控制进料口101的进料。同时设置料位计和给料控制器16，能够在保证冷却单元11中料位的情况下，使进料口101出的进料管路中保持一定的物料高度，这能够使起到密封进料口101的目的。这一方面避免上游干馏设备中大量的高含油荒煤气直接与换热装置内部的冷却单元11接触，而析出焦油，进而产生粘堵的现象。此外，对进料管中的料位进行检测容易实现，并且可靠。

由于进料过程中会造成气体波动，进而造成冷却单元11底部的气流强度较大，这不利于进料的进行。在一种优选的实施方式中，如图1所示，顶壁上设置有至少一个溢气口17。设置溢气口17能将冷却单元11上部的气体排出，进而有利于提高进料速率。

优选地，如图1所示，换热装置还包括至少一个第一温度检测装置32和至少一个第二温度检测装置33。其中，第一温度检测装置32设置在顶壁上，用于检测冷却单元11的内部的温度；及第二温度检测装置33设置在接料腔30上，用于检测排料装置31内部的温度。

优选地，如图1所示，换热装置包括支架40，支架40设置在冷却单元11的外侧，用于支撑冷却单元11。

实施例1

采用图1所示的换热装置对半焦干熄焦进行冷却。该换热装置包括冷却腔10、四个热水供应装置20、接料腔30和支架40。冷却腔10包括外壁13、内胆14、绝热层15，外壁13包括侧壁和顶壁，进料口101设置在顶壁上，侧壁和顶壁形成底部为开口的空腔，且开口与接料腔30连通；内胆14设置在冷却单元11和外壁13之间，绝热层15设置在外壁13和内胆 14之间。上述换热装置还包括四个设置在冷却腔内部的冷却单元11，每个冷却单元11的内部都设置有膜式壁换热组件111。相邻的膜式壁换热组件111之间形成冷却通道，冷媒在膜式壁换热组件111内部流动冷却通道的下部与接料腔30相连通。

具体工艺如下：

来自上游设备的高温半焦从进料口101下落，在分料器12的作用下，进入到各冷却单元 11的内腔。为了保证高温半焦充满各冷却单元11，在料位计的监测反馈与给料控制器16的作用下保证与进料口相连通的料封管段内始终有一定高度的半焦末作为料封。

半焦末由分料器12分料进入冷却单元11，然后进入相邻的膜式壁换热组件111的之间的冷却通道，冷媒在膜式壁换热组件111内部流动，待冷却的物料在上述冷却通道中进行冷却，冷却后从冷却通道的下部排出至接料腔30中。接料腔30具有锥体结构，在重力的作用下，冷却后的物料汇聚到锥体的顶部。待温度降至规定工艺温度后经排料装置31(气闭式卸料器) 卸入下一道输送设备，完成干熄焦过程。

半焦在冷却过程中继续热解出的气体聚集到溢气口17下部的空间，通过溢气口17进入后续的气路***。同时每个冷却单元11配备有独立的热水供应装置20。冷媒的流量通过第一温度检测装置32和第二温度检测装置33(热电偶)的反馈信号对给水控制装置进行调节，以保证出料温度。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请提供的用于半焦干熄焦的换热装置的换热效率高，设备的总安装高度低，需配套的检测设施少，易实现。因采用热水循环冷却熄焦，只需工业循环软水即可，避免了原蒸汽废热锅炉所需的除盐水。同时高温物料在膜式壁换热组件之间进行李东，冷却水走膜式水冷壁换热屏中的管程。水流与料流呈逆向流动。管内热水做强制循环流动，带走半焦放出的热量，完成热交换。因为管内热水的压力远高于水的饱和压力，管内水不会产生沸腾现象，以保证设备的安全运行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种用于半焦干熄焦的换热装置，其特征在于，所述换热装置包括至少一个冷却单元(11)，所述冷却单元(11)包括至少两个并列设置的膜式壁换热组件(111)，所述膜式壁换热组件(111)用以对所述半焦进行干熄焦处理。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括：

热水供应装置(20)，所述热水供应装置(20)与所述膜式壁换热组件(111)通过热水输送管路相连通，所述热水供应装置(20)用于向所述膜式壁换热组件(111)供应温度为80～100℃的热水。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，相邻的所述膜式壁换热组件(111)之间形成冷却通道，所述冷却单元(11)上设置有进料口(101)，所述换热装置还包括分料器(12)，用于将从所述进料口(101)加入的待冷却的物料分散至所述冷却通道中。

4.根据权利要求3所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置包括冷却腔(10)和至少一个接料腔(30)，所述冷却单元(11)设置在所述冷却腔(10)中，所述接料腔(30)与所述冷却单元(11)相连以接收所述冷却通道排出的物料，且所述接料腔(30)与所述冷却单元(11)一一对应设置。

5.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，所述冷却腔(10)包括：

外壁(13)，所述外壁(13)包括侧壁和顶壁，所述进料口(101)设置在所述顶壁上，所述侧壁和所述顶壁形成底部为开口的空腔，且所述开口与所述接料腔(30)连通；

内胆(14)，所述内胆(14)设置在所述外壁(13)的内侧；

绝热层(15)，所述绝热层(15)设置在所述外壁(13)和所述内胆(14)之间。

6.根据权利要求5所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括至少一个排料装置(31)，所述排料装置(31)与所述接料腔(30)连通，且所述排料装置(31)与所述接料腔(30)一一对应设置。

7.根据权利要求6所述的换热装置，其特征在于，所述接料腔(30)为锥形腔体，且所述锥形腔体的锥形壁上设置有褶皱。

8.根据权利要求7所述的换热装置，其特征在于，所述锥形腔体的锥顶与所述排料装置(31)相连，所述锥形腔体的锥底与所述冷却单元(11)相连。

9.根据权利要求8所述的换热装置，其特征在于，所述排料装置(31)为气闭式卸料器。

10.根据权利要求9所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括：

料位计，所述料位计用于检测所述冷却通道中物料的料位；及

给料控制器(16)，所述给料控制器(16)设置在所述进料口(101)处，用于控制所述进料口(101)的进料。

11.根据权利要求5所述的换热装置，其特征在于，所述顶壁上设置有至少一个溢气口(17)。

12.根据权利要求11所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括：

至少一个第一温度检测装置(32)，设置在所述顶壁上，用于检测所述冷却单元(11)的内部的温度；及

至少一个第二温度检测装置(33)，设置在所述接料腔(30)上，用于检测所述接料腔(30)内部的温度。

13.根据权利要求12所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置包括支架(40)，所述支架(40)设置在所述冷却单元(11)的外侧，用于支撑所述冷却单元(11)。