[发明专利]一种基于联合冷却高温固体颗粒的余热回收系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于联合冷却高温固体颗粒的余热回收系统及方法，高温固体颗粒流通过螺旋给料机送入膜式壁换热器中充分换热实现冷却；冷风经送风机在膜式壁换热器腔道中与高温固体颗粒流逆向流动，强化固体颗粒与膜式壁换热，使得固体颗粒流冷却均匀、极大的减少冷却时间；换热后热风经出风口流出换热器，在除尘器除尘后进入外部换热器降温，再送入膜式壁换热器内实现循环，热水变成过热蒸汽流，经出口进入下端设备进行利用。本发明通过膜式壁换热器与冷风联合使用冷却高温固体颗粒，使得固体颗粒在出口处的温度可以快速降低至250℃以下，达到冷却的目的，高效回收高温固体颗粒的显热，为有效利用高温固体颗粒的显热提供了条件。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种基于联合冷却高温固体颗粒的余热回收系统及方法。

背景技术

在煤化工生产过程中，许多产品均为固体颗粒，由于操作条件多为高温高压，所得固体颗粒的温度通常很高。如果直接送入下一步工艺，如包装、再加工，高温固体颗粒会对产品质量造成不利影响，因此需要对高温固体颗粒进行冷却。下面以典型的高温固体颗粒，兰炭的生产加工为例，说明现有冷却技术中的问题。

高温固体颗粒的传热热阻大，以高温兰炭固体颗粒为例，传统的冷却方式如水激冷法和干熄焦法，难以实现快速且均匀冷却；现有的其他技术采用单一的水冷换热器对兰炭进行冷却，只有导热、辐射与自然对流三种传热方式，换热条件差，换热效果不明显，也有采用气体媒介做工质的干熄焦技术，先采用惰性气体在流化床或固定床中冷却高温物料，被加热的惰性气体再在另一个对流换热器中把热量与需要加热的工质换热，被冷却的惰性气体再循环进入流化床或固定床开始另一次循环，这种方法首先气固两相流传热，然后气体外掠换热器传热，传热系数小，换热器面积达，占地面积也大。

兰炭又称半焦、焦粉。目前，兰炭主要有两种规格：一是土炼兰炭，二是机制兰炭；尽管两种规格的兰炭用的是同一种优质精煤炼制而成，但因生产工艺和设备的不同，其成本和质量也大不一样。其中优质的兰炭产于陕西的神木和府谷。热解提质又称低温干馏，是指在隔绝空气或是非氧化气氛下将低阶煤加热，最终得到焦油、煤气和兰炭的工艺过程。得到的兰炭的反应活性好，可以代替价格较高的焦炭，用于化工、冶炼、造气等行业。低温干馏生产的兰炭温度大约为500℃～600℃，需要将其冷却至250℃以下。传统冷却兰炭的方法有：水激冷法和干熄焦法。水激冷法是指，将冷水喷淋到兰炭上，迅速降低兰炭的温度，缺点是需要消耗大量的冷水，生产的兰炭含水量较高(可达20％以上)品质差，而且易造成环境污染。干熄焦法是将兰炭投入干熄焦炉，通入低温的惰性气体，冷却兰炭。该方法在余热利用系统中采用惰性气体作为热载体，在传输过程中热损失较大，并且系统比较复杂，运行和维护费用较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于联合冷却高温固体颗粒的余热回收系统及方法，采用高温固体颗粒与锅炉膜式壁直接进行热交换的同时通以冷风，针对易燃固体，气体可选用氮气，实现高温固体颗粒的快速冷却，便于后序工艺的进行。

本发明采用以下技术方案：

一种基于联合冷却高温固体颗粒的余热回收系统，包括膜式壁换热器，膜式壁换热器的上端与螺旋给料机连接，下端与螺旋出料机连接，膜式壁换热器的一侧通过管道与冷风循环装置连接，用于将热风冷却后送入膜式壁换热器的腔道实现循环；膜式壁换热器包括预热段、蒸发段以及过热段，预热段将冷水初步加热送往蒸发段产生蒸汽然后进入过热段产生高温高压蒸汽。

具体的，膜式壁换热器的一侧分别设置有出风口、膜式壁换热器入水口和膜式壁换热器入风口，出风口、膜式壁换热器入水口和膜式壁换热器入风口分别与冷风循环装置的外部换热器连接。

进一步的，外部换热器上设置有入风口、冷水入口、出水口和出风口，膜式壁换热器出风口经除尘器与入风口连接，出水口与膜式壁换热器入水口连接，出风口经送风机与膜式壁换热器入风口连接，壳程进口与冷水入口连通。

更进一步的，除尘器下方设置有灰斗。