一種焦爐煤氣高效預熱方法技術

本發明專利技術公開了一種焦爐煤氣高效預熱方法，使用溫度為1150℃以上的煙氣或廢氣對焦爐煤氣進行預熱處理且使煙氣或廢氣與焦爐煤氣逆流換熱，其中，預熱處理包括順序進行的對流預熱處理和輻射預熱處理，在對流預熱處理之后，焦爐煤氣被預熱至500～600℃，在輻射預熱處理之后，焦爐煤氣被繼續預熱至800～950℃。本發明專利技術充分利用高溫煙氣或尾氣的顯熱對焦爐煤氣進行預熱，預熱時間短、預熱溫度高，可基本實現自動化控制，熱效率高、運行安全可靠，且通過添加微量的積碳抑制劑和除碳劑有效地防止焦爐煤氣中碳氫化合物的高溫分解積碳，應用范圍廣。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于冶金和化工領域，更具體地講，涉及一種利用冶金、化工領域的相關工藝過程中的高溫煙氣或廢氣對焦爐煤氣進行高效預熱的方法。
技術介紹
工業生產中，當整個生產系統或系統中的某反應器在還原條件下須利用煤氣作為還原反應介質同時還須維持系統的熱平衡保證還原反應的進行時，須對煤氣進行快速高效預熱。如利用鈦精礦制備人造金紅石工藝中，為了提升人造金紅石品質，須將改性鈦精礦中的Fe2O3還原成FeO以提聞欽精礦中雜質兀素鐵的去除率；低品位鐵礦石生廣鐵精礦工藝中，須將鐵礦中的Fe2O3還原成Fe3O4,以提升鐵礦石磁性，通過磁選生產鐵精礦等工業生產均涉及到還原反應和系統熱平衡，需要對還原性介質(煤氣)或物料進行預熱保證熱平衡。 另外，許多反應器或生產過程中涉及熱平衡和提高熱效率需要，也采用對氣體預熱的方法，如用于冶金行業的鋼胚加熱爐、均熱爐以及高爐配套的熱風爐，化工行業的還原反應流化床等。但目前工業應用的方法中絕大部分對助燃空氣或高爐煤氣預熱，且預熱溫度均較低，通常在500°C以下，基本沒有對焦爐煤氣預熱的，其主要原因是受焦爐煤氣性質的影響，高溫時焦爐煤氣中的碳氫化合物(CnHm和CH4)會分解形成積碳，粘附在輸氣管道上，嚴重影響系統的連續穩定運行；另外，焦爐煤氣的熱值高，泄漏易產生爆炸和中毒等重大事故，安全性較差，因此目前基本無對焦爐煤氣進行高溫預熱的相關方法和裝置，而助燃空氣和高爐煤氣預熱的方法根本不能用于焦爐煤氣的預熱。
技術實現思路
針對現有技術中存在的不足，本專利技術的目的之一在于解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。本專利技術的目的在于提供一種充分利用高溫煙氣或廢氣顯熱對焦爐煤氣進行高效預熱的方法，并進一步提供一種能有效防止焦爐煤氣中碳氫化合物高溫分解積碳且適應范圍廣的焦爐煤氣高效預熱方法。為了實現上述目的，本專利技術提供了，使用溫度為1150°C以上的煙氣或廢氣對焦爐煤氣進行預熱處理且使煙氣或廢氣與焦爐煤氣逆流換熱，其中，預熱處理包括順序進行的對流預熱處理和輻射預熱處理，在對流預熱處理之后，焦爐煤氣被預熱至500 600°C，在輻射預熱處理之后，焦爐煤氣被繼續預熱至800 950°C。根據本專利技術的焦爐煤氣高效預熱方法的一個實施例，在輻射預熱處理之后，煙氣或廢氣降溫至700 850°C，在對流預熱處理之后，煙氣或廢氣降溫至350 450°C。根據本專利技術的焦爐煤氣高效預熱方法的一個實施例，所述方法還包括將對流預熱處理之后的煙氣或廢氣再通過水冷換熱降溫至150 220°C后排放。根據本專利技術的焦爐煤氣高效預熱方法的一個實施例，在所述對流預熱處理和輻射預熱處理之間，向焦爐煤氣中加入積碳抑制劑和除碳劑。根據本專利技術的焦爐煤氣高效預熱方法的一個實施例，所述積碳抑制劑為H2S或二甲基二硫，其添加量為O. 3 5wt%。；所述除碳劑為蒸汽，其添加量為3 15wt%。本專利技術針對焦爐煤氣進行高效預熱，預熱溫度高；預熱系統設備少，簡單可靠、設備要求低、工藝先進、設備性能穩定且作業率高，基本可實現自動控制，勞動強度小、安全性高，可以實現連續穩定地工業化生產，并可以實現對焦爐煤氣在高溫下分解產生的積碳進行有效處理，保證焦爐煤氣高效預熱的同時有效除積碳，保證正常生產的需要。本專利技術采用高溫煙氣或尾氣對焦爐煤氣進行預熱，熱源介質和待預熱氣體之間的溫度差小，預熱時間短、預熱效果好，使高溫煙氣或尾氣的顯熱得到充分利用，有利于實現熱能的回收利用，節約能源；減少了高溫煙氣或尾氣的冷卻用水量，減少了能耗，節約了生產成本；通過在焦爐煤氣中增加微量的積碳抑制劑和除碳劑，防止了焦爐煤氣在高溫下碳氫化合物分解形成積碳，保證了裝置能長時間穩定運行；焦爐煤氣的預熱溫度高，最高可預熱至800 950°C ;通過溫度和壓差控制以及切斷閥的使用，有效預防了焦爐煤氣泄漏引起爆炸和中毒的潛在隱患。預熱的焦爐煤氣量、焦爐煤氣預熱溫度、預熱用的高溫煙氣或廢 氣量、預熱用的高溫煙氣或廢氣溫度均可實現自動調節，也可根據需要進行控制，適用范圍廣。附圖說明通過下面結合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本專利技術的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖I是本專利技術的焦爐煤氣高效預熱方法所使用的焦爐煤氣高效預熱裝置的預熱處理流程示意圖。其中，實線代表煙氣或廢氣的路徑，虛線代表焦爐煤氣的路徑，點劃線代表積碳抑制劑的路徑，雙點劃線代表除碳劑的路徑。圖2是本專利技術的焦爐煤氣高效預熱方法所使用的焦爐煤氣高效預熱裝置的主要結構示意圖。附圖標記說明I-焦爐煤氣止回閥、2-快速切斷閥、3-焦爐煤氣流量計、4-焦爐煤氣調節閥、5-對流預熱室、6-輻射預熱室、7-焦爐煤氣、8-煙氣或廢氣、9-水冷夾套管、10-煙氣或廢氣調節閥、11-煙氣或廢氣流量計、12-積碳抑制劑、13-除碳劑、14-積碳抑制劑加入口、15-除碳劑加入口、16-對流預熱室頂蓋、17-第一導流柱、18-1對流預熱室的焦爐煤氣入口、18-2-輻射預熱室的焦爐煤氣入口、19-清灰孔、20-測溫測壓孔、21-防爆孔、22-輻射預熱室頂蓋、23-第二導流柱、24-預熱盤管、25-氣體分布器、26-1-對流預熱室的焦爐煤氣出口、26-2-輻射預熱室的焦爐煤氣出口。具體實施例方式在下文中，將結合實施例和附圖詳細說明本專利技術的焦爐煤氣高效預熱方法。根據本專利技術示例性實施例的焦爐煤氣高效預熱方法，具體為使用溫度為1150°C以上的煙氣或廢氣對焦爐煤氣進行預熱處理且使煙氣或廢氣與焦爐煤氣逆流換熱，其中，預熱處理包括順序進行的對流預熱處理和輻射預熱處理，在對流預熱處理之后，焦爐煤氣被預熱至500 600°C，在輻射預熱處理之后，焦爐煤氣被繼續預熱至800 950°C。根據本專利技術，為了使焦爐煤氣能夠被高效快速地預熱，高溫的煙氣或廢氣和焦爐煤氣之間為逆流換熱方式，也即煙氣或廢氣的流動方向與焦爐煤氣的流動方向是相對的或者說相反的，并且，煙氣或廢氣與焦爐煤氣不直接接觸，這樣可以減小熱源介質和焦爐煤氣之間的溫度梯度差，增強預熱效果，縮短預熱時間。用于預熱焦爐煤氣的高溫煙氣或廢氣可以是燃燒產生的高溫煙氣，也可以是其它溫度為1150°C以上的高溫廢氣，以實現熱能的回收利用，節約能源。優選地，煙氣或廢氣的溫度為1150 1300°C。在本專利技術中，預熱處理包括順序進行的對流預熱處理和輻射預熱處理，其中，對流預熱處理通過對流換熱進行預熱，可以使焦爐煤氣的溫度得到高效快速的提升，而輻射預熱處理則通過輻射換熱進行預熱，進一步使焦爐煤氣的溫度升高至所需溫度。由于氣體的傳熱在高溫時主要為輻射傳熱，低溫時主要為對流傳熱，因此本專利技術將預熱處理分為兩個階段后可以有效地控制焦爐煤氣的預熱溫度，也可節省設備高度，減少設備的制作費用，并且對流換熱后匯集可減少每條管線之間的氣體溫度差。 首先，常溫的焦爐煤氣與高溫煙氣或廢氣在對流預熱處理過程中進行換熱，之后焦爐煤氣被預熱至500 60(TC，然后，在輻射預熱處理過程之后，焦爐煤氣被未經過對流預熱處理過程的高溫煙氣或廢氣繼續預熱至800 950°C，整個熱交換時間控制為O. 5 5s。優選地，高溫煙氣或廢氣在輻射預熱處理之后降溫至700 850°C，在對流預熱處理之后，700 850°C的高溫煙氣或廢氣降溫至350 450°C。上述溫度均可以根據使用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種焦爐煤氣高效預熱方法，其特征在于，使用溫度為1150℃以上的煙氣或廢氣對焦爐煤氣進行預熱處理且使煙氣或廢氣與焦爐煤氣逆流換熱，其中，預熱處理包括順序進行的對流預熱處理和輻射預熱處理，在對流預熱處理之后，焦爐煤氣被預熱至500～600℃，在輻射預熱處理之后，焦爐煤氣被繼續預熱至800～950℃。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉恩東，程曉哲，稅必剛，張興勇，馬維平，
申請(專利權)人：攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：