CN106287629A - 一体式废热分级回收的工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
一体式废热分级回收的工艺是将高温高压气体经过气体入口进入一体式废热回收器(1)与过热器(7)中热水进行热交换，产生过热蒸汽，经过换热后的高温高压气体继续下行，与热回收器Ⅱ(6)中的热水进行热交换生成中压饱和蒸汽,经过换热后的高温高压气体继续向下，与热回收器(5)中的热水进行热交换生成低压饱和蒸汽，经过回收热量后的气体由气体出口(3)排到下游工序，回收热量过程中产生的冷凝废液经废液排放口(4)排出一体式废热回收器(1)。本发明具有可对废热分级回收利用，同时产生的不同等级的蒸汽的优点。
Description
技术领域
本发明属于节能环保领域，具体涉及一种一体式废热分级回收工艺及设备。
背景技术
随着我国工业快速发展，化工装置逐步向着高温、高压、大规模化的发展，特别是随着煤化工规模向着大规模发展，煤气化压力大于4.0MPa，日投煤量在数千吨，用于气化的优质煤种越来越少，最终只能气化高灰、高硫、高灰熔点等的劣质煤，迫使气化向着高压、高温的方向发展，使得气化煤气或后续废气的温度、压力也相应地提高，专利名称：一种高温高压废热回收器，申请号：201110462710.2的专利解决高压、高温问题，仍然和目前固定床气化使用的热回收工艺及设备一样，都是一级热回收，产生一种等级的蒸汽(现代煤化工技术手册第二版，第424至428页介绍的5中典型的固定床气化工艺流程)，这样不仅造成资源浪费，同时还污染环境。专利名称：加压煤气用废热回收器，申请号为200510010273.5的专利主要用于解决粉煤气化，提高了热回收效率，但是只有一个热回收器，热煤气和水也只一级热回收，产生一种等级的蒸汽，使出口煤气温度高、热量回收不充分，造成热损失严重，同时产生的单一蒸汽，不能满足不同用途需要的不同等级蒸汽，造成生产的单一蒸汽浪费。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述技术中的缺点和不足，提供一种对废热能可分级回收利用，同时产生的不同等级的蒸汽的一体式废热分级回收工艺及设备。
本发明提供的一体式废热分级回收工艺，包括如下步骤：
(1)、将0.4-8.0MPa、240-950℃的高温高压气体经过一体式废热回收器1的气体入口2进入一体式废热回收器1与过热器7中压力2.4-8.8MPa的热水进行热交换，产生过热蒸汽22，其中热水由过热器给水25和从中压汽包15出来的中压蒸汽混合而成，并由过热器给水水泵28送入过热器7；
(2)、经过换热后的高温高压气体继续下行，与热回收器Ⅱ6中的热水进行热交换生成的中压饱和蒸汽,其中热水是中压汽包15分离出的冷凝液、低压汽包14出来的低压蒸汽和热回收器Ⅱ给水21混合而成，并由热回收器Ⅱ给水水泵23送入热回收器Ⅱ6；
(3)、经过换热后的高温高压气体继续向下，与热回收器5中的热水进行热交换生成的低压饱和蒸汽，其中热水由经过低压汽包14分离出的冷凝液与热回收器Ⅰ给水19混合而成；由热回收器Ⅰ给水水泵27送入热回收器Ⅰ；
(4)、经过过热器7、热回收器Ⅱ6和热回收器Ⅰ5分别回收热量后的气体由气体出口3排到下游工序，回收热量过程中产生的冷凝废液经废液排放口4排出一体式废热回收器1。
如上所述每1万立方米高温高压气体经过1平方米过热器7换热生成1.6-8.0MPa、220-750℃的过热蒸汽5-200千克。
每1万立方米经过过热器换7热后的气体经过1平方米热回收器Ⅱ6换热可生成1.6-8.0MPa、201.3-249.8℃的中压饱和蒸汽1-50千克。
每1万立方米经过热回收器Ⅱ6换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅰ5换热可生成0.6-1.6MPa、158.7-201.3℃的低压饱和蒸汽1-30千克。
为了达到本发明的目的，设计了一体式废热回收器，它包括气体入口、气体出口、废液排放口和壳体，其特征在于壳体顶端有气体入口，底端有废液排放口，下部有气体出口，上部有过热器，中部从上到下有热回收器Ⅱ和热回收器Ⅰ。
如上所述的过热器有中压蒸汽入口和过热蒸汽出口。
如上所述的热回收器Ⅱ有热回收器Ⅱ给水口和中压蒸汽出口。
如上所述的热回收器Ⅰ有热回收器Ⅰ给水口和低压蒸汽出口。
本发明可以根据后续蒸汽品质要求，设立不同的换热面积，生产不同数量和等级的蒸汽。
本发明的有益效果如下：
1)一体式废热回收器可对废热分级回收利用。
2)一体式废热回收器可同时产生的不同等级的蒸汽。
3)一体式废热回收器占地面积小、投资地，热回收效率高。
附图说明
图1是本发明的一体式废热回收器示意图。
图2是本发明的工艺示意图。
如图所示，1-一体式废热回收器，2-气体入口，3-气体出口，4-废液排放口，5-热回收器Ⅰ，6-热回收器Ⅱ，7-过热器，8-热回收器Ⅰ给水口，9-低压 蒸汽出口，10-热回收器Ⅱ给水口，11-中压蒸汽出口，12-中压蒸汽入口，13-过热蒸汽出口，14-低压汽包，15-中压汽包，16-未回收废热的气体，17-回收废热后气体，18-废液，19-热回收器Ⅰ给水，20-低压蒸汽，21-热回收器Ⅱ给水，22-过热蒸汽，23-热回收器Ⅱ给水水泵，24-中压饱和蒸汽，25-过热器给水，26-壳体,27-热回收器Ⅰ给水水泵，28-过热器给水水泵。
具体实施方式
下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细、具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
本部分对本发明中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。
以下结合附图对本发明的具体实施方式做更为详细的说明。
实施例1
一体式废热回收器1，它包括气体入口2、气体出口3、废液排放口4和壳体26，壳体26顶端有气体入口2，底端有废液排放口4，下部有气体出口3，上部有过热器7，中部从上到下有热回收器Ⅱ6和热回收器Ⅰ5。过热器7有中压蒸汽入口12和过热蒸汽出口13。热回收器Ⅱ6有热回收器Ⅱ给水口10和中压蒸汽出口11。热回收器Ⅰ5有热回收器Ⅰ给水口8和低压蒸汽出口9。
(1)、将0.4MPa、920℃的高温高压气体经过一体式废热回收器1的气体入口2进入一体式废热回收器1与过热器7中压力3.3MPa，温度201℃的热水进行热交换，每1万立方米高温高压气体经过1平方米过热器7换热生成2.4MPa、598.42℃的过热蒸汽35.84千克，其中热水由过热器给水25和从中压汽包15出来的中压蒸汽混合而成，并由过热器给水水泵28送入过热器7；
(2)、经过换热后的高温气体继续下行，与热回收器Ⅱ6中的压力2.3MPa，温度160℃的热水进行热交换生成温度201.30℃，压力1.6MPa的中压饱和蒸汽，其中热水是中压汽包15分离出的冷凝液、低压汽包14出来的低压蒸汽和热回收器Ⅱ给水21混合而成，并由热回收器Ⅱ给水水泵23送入热回收器Ⅱ6，每1万立方米烟道气经过过热器7换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅱ6换热生成1.6MPa、201.30℃的饱和蒸汽16.01千克；
(3)、经过换热后的高温高压气体继续向下，与热回收器Ⅰ5中温度120℃，压力1.4MPa的热水进行热交换生成压力0.6MPa，158.7℃的低压饱和蒸汽20，每1万立方米经过热回收器Ⅱ6换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅰ5换热可生成0.6MPa、158.7℃的饱和蒸汽2.65千克；其中热水由经过低压汽包14分离出的冷凝液与热回收器Ⅰ给水19混合而成；由热回收器Ⅰ给水水泵27送入热回收器Ⅰ5；
(4)、经过过热器7、热回收器Ⅱ6和热回收器Ⅰ5分别回收热量后的气体由气体出口3排到下游工序，回收热量过程中产生的冷凝废液经废液排放口4排出一体式废热回收器1。
表1实施例1中一体式过热器实施参数
| 过热器7 | 热回收器Ⅱ6 | 热回收器Ⅰ5 | |
| 有效换热面积，m2 | 50 | 172 | 130 |
| 气体流量，m3/h | 71700 | 71700 | 71700 |
| 给水温度，℃ | 201 | 160 | 120 |
| 产生蒸汽温度，℃ | 598.42 | 201.3 | 158.7 |
| 给水压力，MPa | 3.3 | 2.3 | 1.4 |
| 产生蒸汽压力，MPa | 2.4 | 1.6 | 0.6 |
| 蒸汽流量，t/h | 12.85 | 19.75 | 2.65 |
实施例2
(1)、将4.0MPa、550℃的高温高压气体经过一体式废热回收器1的气体入口2进入一体式废热回收器1与过热器7中压力4.0MPa、460.76℃的热水进行热交换，每1万立方米粗煤气经过1平方米过热器7换热生成4.0MPa、460.76℃的过热蒸汽19.89千克。其中热水由过热器给水25和从中压汽包15出来的中压蒸汽混合而成，并由过热器给水水泵28送入过热器7；
(2)、经过换热后的高温气体继续下行，与热回收器Ⅱ6中的压力2.3MPa，温度160度的热水进行热交换生成温度263.8度，压力5.0MPa的中压饱和蒸汽，其中热水是中压汽包15分离出的冷凝液、低压汽包14出来的低压蒸汽和热回收器Ⅱ给水21混合而成，并由热回收器Ⅱ给水水泵23送入热回收器Ⅱ6；每1万立方米粗煤气经过过热器7换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅱ6换热生成5.0MPa、263.8℃的饱和蒸汽11.81千克；
(3)、经过换热后的高温高压气体继续向下，与热回收器Ⅰ5中温度150度，压力1.9MPa的热水进行热交换生成压力0.9MPa，175.1度的低压饱和蒸汽20， 每1万立方米经过热回收器Ⅱ换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅰ换热可生成0.9MPa、175.1的饱和蒸汽3.58千克；其中热水由经过低压汽包14分离出的冷凝液与热回收器Ⅰ给水19混合而成；由热回收器Ⅰ给水水泵27送入热回收器Ⅰ；
(4)、经过过热器7、热回收器Ⅱ6和热回收器Ⅰ5分别回收热量后的气体由气体出口3排到下游工序，回收热量过程中产生的冷凝废液经废液排放口4排出一体式废热回收器1。其余同实施例1。
表2实施例2中一体式过热器实施参数
| 过热器 | 热回收器Ⅱ | 热回收器Ⅰ | |
| 有效换热面积，m2 | 34 | 124 | 292 |
| 气体流量，m3/h | 71700 | 71700 | 71700 |
| 给水温度，℃ | 230 | 165 | 150 |
| 产生蒸汽温度，℃ | 460.76 | 263.8 | 175.1 |
| 给水压力，MPa | 4.6 | 5.8 | 1.9 |
| 产生蒸汽压力，MPa | 4 | 5 | 0.9 |
| 蒸汽流量，t/h | 4.85 | 10.5 | 7.5 |
实施例3
(1)、将6.2MPa、480℃的高温高压气体经过一体式废热回收器1的气体入口2进入一体式废热回收器1与过热器7中压力6.9MPa、205℃的热水进行热交换，每1万立方米循环气经过1平方米过热器7换热生成6.0MPa、283.07℃的过热蒸汽38.89千克。其中热水由过热器给水25和从中压汽包15出来的中压蒸汽混合而成，并由过热器给水水泵28送入过热器7；
(2)、经过换热后的高温气体继续下行，与热回收器Ⅱ6中的压力2.3MPa，温度160℃的热水进行热交换生成温度204.39℃，压力1.7MPa的中压饱和蒸汽，其中热水是中压汽包15分离出的冷凝液、低压汽包14出来的低压蒸汽和热回收器Ⅱ给水21混合而成，并由热回收器Ⅱ给水水泵23送入热回收器Ⅱ6；每1万立方米粗煤气经过过热器7换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅱ6换热生成204.39℃，压力1.7MPa的饱和蒸汽14.75千克；
(3)、经过换热后的高温高压气体继续向下，与热回收器Ⅰ5中温度120℃，压力1.2MPa的热水进行热交换生成压力0.5MPa，151.7度的低压饱和蒸汽，每1万立方米经过热回收器Ⅱ换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅰ换热可生成0.5MPa、151.7℃的饱和蒸汽5.63千克；其中热水由经过低压汽包14分离出的 冷凝液与热回收器Ⅰ给水19混合而成；由热回收器Ⅰ给水水泵27送入热回收器Ⅰ；
(4)、经过过热器7、热回收器Ⅱ6和热回收器Ⅰ5分别回收热量后的气体由气体出口3排到下游工序，回收热量过程中产生的冷凝废液经废液排放口4排出一体式废热回收器1。其余同实施例1。
表3实施例3中一体式过热器实施参数
| 过热器 | 热回收器Ⅱ | 热回收器Ⅰ | |
| 有效换热面积，m2 | 54 | 50 | 84 |
| 气体流量，m3/h | 20000 | 20000 | 20000 |
| 给水温度，℃ | 205 | 160 | 120 |
| 产生蒸汽温度，℃ | 283.07 | 204.39 | 151.7 |
| 给水压力，MPa | 6.9 | 2.4 | 1.2 |
| 产生蒸汽压力，MPa | 6 | 1.7 | 0.5 |
| 蒸汽流量，t/h | 4.2 | 1.475 | 0.945 |
实施例4
(1)、将8.0MPa、780℃的高温高压气体经过一体式废热回收器1的气体入口2进入一体式废热回收器1与过热器7中的压力8.5MPa，温度220℃的热水进行热交换，每1万立方米循环气经过1平方米过热器7换热生成8.0MPa、352.99度的过热蒸汽193.75千克。其中热水由过热器给水25和从中压汽包15出来的中压蒸汽混合而成，并由过热器给水水泵28送入过热器7；
(2)、经过换热后的高温气体继续下行，与热回收器Ⅱ6中的压力8.5MPa，温度185℃的热水进行热交换生成温度生成温度294.8℃，压力8.0MPa的的中压饱和蒸汽，其中热水是中压汽包15分离出的冷凝液、低压汽包14出来的低压蒸汽和热回收器Ⅱ给水21混合而成，并由热回收器Ⅱ给水水泵23送入热回收器Ⅱ6；每1万立方米粗煤气经过过热器7换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅱ6换热生成8.0MPa、294.8℃的饱和蒸汽45千克；
(3)、经过换热后的高温高压气体继续向下，与热回收器Ⅰ5中温度105℃，压力2.2MPa的热水进行热交换生成压力1.5MPa，198.2℃的低压饱和蒸汽，每1万立方米经过热回收器Ⅱ换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅰ换热可生成1.5MPa、198.2℃的低压饱和蒸汽30.50千克；其中热水由经过低压汽包14分离出的冷凝液与热回收器Ⅰ给水19混合而成；由热回收器Ⅰ给水水泵27送入热回收器Ⅰ；
(4)、经过过热器7、热回收器Ⅱ6和热回收器Ⅰ5分别回收热量后的气体由气体出口3排到下游工序，回收热量过程中产生的冷凝废液经废液排放口4排出一体式废热回收器1。其余同实施例1。
表4实施例4中一体式过热器实施参数
| 过热器 | 热回收器Ⅱ | 热回收器Ⅰ | |
| 有效换热面积，m2 | 16 | 12 | 20 |
| 气体流量，m3/h | 10000 | 10000 | 10000 |
| 给水温度，℃ | 220 | 185 | 105 |
| 产生蒸汽温度，℃ | 352.99 | 294.8 | 198.2 |
| 给水压力，MPa | 8.5 | 8.5 | 2.2 |
| 产生蒸汽压力，MPa | 8 | 8 | 1.5 |
| 蒸汽流量，t/h | 3.1 | 0.54 | 0.61 |
实施例5
(1)、将3.0MPa、245℃的高温高压气体经过一体式废热回收器1的气体入口2进入一体式废热回收器1与过热器7中的压力2.4MPa，温度180℃的热水进行热交换，每1万立方米粗煤气经过1平方米过热器7换热生成1.6MPa、213.32度的过热蒸汽5.08千克。其中热水由过热器给水25和从中压汽包15出来的中压蒸汽混合而成，并由过热器给水水泵28送入过热器7；
(2)、经过换热后的高温气体继续下行，与热回收器Ⅱ6中的压力8.5MPa，温度185℃的热水进行热交换生成温度生成温度204.1℃，压力1.7MPa的的中压饱和蒸汽，其中热水是中压汽包15分离出的冷凝液、低压汽包14出来的低压蒸汽和热回收器Ⅱ给水21混合而成，并由热回收器Ⅱ给水水泵23送入热回收器Ⅱ6；每1万立方米粗煤气经过过热器7换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅱ6换热生成204.1℃，压力1.7MPa的的中压饱和蒸汽1.86千克；
(3)、经过换热后的高温高压气体继续向下，与热回收器Ⅰ5中温度50℃，，压力0.8MPa的热水进行热交换生成压力1.6MPa，170.4℃，的低压饱和蒸汽，每1万立方米经过热回收器Ⅱ换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅰ换热可生成0.8MPa、170.4℃，的饱和蒸汽2千克；其中热水由经过低压汽包14分离出的冷凝液与热回收器Ⅰ给水19混合而成；由热回收器Ⅰ给水水泵27送入热回收器Ⅰ；
(4)、经过过热器7、热回收器Ⅱ6和热回收器Ⅰ5分别回收热量后的气体由气体出口3排到下游工序，回收热量过程中产生的冷凝废液经废液排放口4排 出一体式废热回收器1。其余同实施例1。
表5实施例5中一体式过热器实施参数
| 过热器 | 热回收器Ⅱ | 热回收器Ⅰ | |
| 有效换热面积，m2 | 30 | 47 | 300 |
| 气体流量，m3/h | 40000 | 40000 | 40000 |
| 给水温度，℃ | 180 | 165 | 150 |
| 产生蒸汽温度，℃ | 213.32 | 204.1 | 170.4 |
| 给水压力，MPa | 2.4 | 2.4 | 1.6 |
| 产生蒸汽压力，MPa | 1.6 | 1.7 | 0.8 |
| 蒸汽流量，t/h | 0.61 | 0.35 | 2.4 |
Claims (8)
1.一体式废热分级回收的工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)、将0.4-8.0MPa、240-950℃的高温高压气体经过一体式废热回收器(1)的气体入口(2)进入一体式废热回收器(1)与过热器(7)中压力2.4-8.8MPa的热水进行热交换，产生过热蒸汽(22)，其中热水由过热器给水(25)和从中压汽包(15)出来的中压蒸汽混合而成，并由过热器给水水泵(28)送入过热器(7)；
(2)、经过换热后的高温高压气体继续下行，与热回收器Ⅱ(6)中的热水进行热交换生成的中压饱和蒸汽,其中热水是中压汽包(15)分离出的冷凝液、低压汽包(14)出来的低压蒸汽和热回收器Ⅱ(6)给水(21)混合而成，并由热回收器Ⅱ(6)给水水泵(23)送入热回收器Ⅱ(6)；
(3)、经过换热后的高温高压气体继续向下，与热回收器Ⅰ(5)中的热水进行热交换生成的低压饱和蒸汽，其中热水由经过低压汽包(14)分离出的冷凝液与热回收器Ⅰ(5)给水(19)混合而成；由热回收器Ⅰ给水水泵(27)送入热回收器Ⅰ(5)；
(4)、经过过热器(7)、热回收器Ⅱ(6)和热回收器Ⅰ(5)分别回收热量后的气体由气体出口(3)排到下游工序，回收热量过程中产生的冷凝废液经废液排放口(4)排出一体式废热回收器(1)。
2.如权利要求1所述的一体式废热分级回收的工艺，其特征在于所述每1万立方米高温高压气体经过1平方米过热器(7)换热生成1.6-8.0MPa、220-750℃的过热蒸汽5-200千克。
3.如权利要求1所述的一体式废热分级回收的工艺，其特征在于每1万立方米经过过热器换(7)热后的气体经过1平方米热回收器Ⅱ(6)换热可生成1.6-8.0MPa、201.3-249.8℃的中压饱和蒸汽1-50千克。
4.如权利要求1所述的一体式废热分级回收的工艺，其特征在于每1万立方米经过热回收器Ⅱ(6)换热后的气体通过1平方米热回收器Ⅰ(5)换热可生成0.6-1.6MPa、158.7-201.3℃的低压饱和蒸汽1-30千克。
5.如权利要求1-4任一项一体式废热回收器，其特征在于它包括气体入口(2)、气体出口(3)、废液排放口(4)和壳体(26)，其特征在于壳体(26)顶端有气体入口(2)，底端有废液排放口(4)，下部有气体出口(3)，上部有过热器(7)，中部从上到下有热回收器Ⅱ(6)和热回收器Ⅰ(5)。
6.如权利要求5一体式废热回收器(1)，其特征在于所述的过热器(7)有中压蒸汽入口(12)和过热蒸汽出口(13)。
7.如权利要求5一体式废热回收器(1)，其特征在于所述的热回收器Ⅱ(6)有热回收器Ⅱ(6)给水口(10)和中压蒸汽出口(11)。
8.如权利要求5一体式废热回收器(1)，其特征在于所述的热回收器Ⅰ(5)有热回收器Ⅰ(5)给水口(8)和低压蒸汽出口(9)。
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