一种卧式快频蓄热式高压煤气加热工艺的制作方法

1.本发明涉及煤气加热技术领域，具体而言，涉及一种卧式快频蓄热式高压煤气加热工艺。


背景技术：

2.在钢铁、煤化工、石油化工等行业中，经常需要将高压煤气或其他工艺气体加热至一定的高温，以满足一些特定生产工艺的要求。如在钢铁行业，为实现氧气高炉炼铁新工艺，需要将炉顶煤气脱除co2后加热到900℃以上的高温喷吹到高炉内，喷吹压强高达0.4mpa。现有技术的传统热风炉多用于空气加热，不能用于煤气加热，更不能用于高压煤气的加热，其存在三个难以解决的缺陷：不管是内燃式还是外燃式热风炉，其燃烧室与蓄热室均为一体，炉内管线、阀门密集且复杂，加热高压煤气时会存在泄漏的可能，且密闭空间内燃烧室频繁点火对煤气加热有安全隐患；二是加热煤气会发生析碳反应，高压条件下析碳会加剧，析出的碳会粘结或沉积在装置表面上，降低加热效率，甚至堵塞装置；三是占用空间庞大，热风炉采用的蓄热体为格子砖，与蜂窝体相比比表面积很小，蓄热体体积会较为庞大，换向带来温压波动也较大，为此提出一种卧式快频蓄热式高压煤气加热工艺。


技术实现要素：

3.根据本发明的实施例旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
4.根据本发明的实施例的第一方面在于提供一种卧式快频蓄热式高压煤气加热工艺。
5.本发明第一方面的实施例提供了一种卧式快频蓄热式高压煤气加热工艺，其特征在于，包括如下步骤：将燃烧炉分别与至少两个加热炉相连通；将所述燃烧炉的烟气通入所述加热炉，对所述加热炉内部蜂窝陶瓷蓄热体加热；对所述加热炉内部通入气体并向外排出；对所述加热炉内部端口的积碳进行清理。
6.根据本发明提供的一种卧式快频蓄热式高压煤气加热工艺，通过加热炉与燃烧炉的配合，实现了高压煤气的加热，同时将加热炉内煤气回收、排尽，实现煤气的充分利用；
7.采用表面积较大的蜂窝陶瓷蓄热体，换热进一步强化，同等体积的蓄热体蓄热量将成倍增加，因此蓄热体的占地面积会大幅度减小，蓄热体体积的减少使换向时间大大缩短，所加热的煤气温压波动幅度减小；
8.将燃烧炉和加热炉分开，可以保证燃烧炉连续稳定燃烧，通过两个以上的加热炉使得整个工艺过程能够循环工作；
9.定期进行自动清理积碳，从而避免了加热炉积碳后难以处理的问题，使得整个装置在长时间的使用中故障率降低，有助于长期的连贯使用，降低了后期的维护和保养的困扰。
10.另外，根据本发明的实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
11.上述任一技术方案中，所述的将所述燃烧炉的烟气通入所述加热炉的步骤包括：
打开高温烟气燃烧入口和低温烟气燃烧出口，关闭所述加热炉的其他端口；将所述燃烧炉的高温烟气从高温烟气燃烧入口通入所述加热炉；所述高温烟气对所述蜂窝陶瓷蓄热体加热后，由低温烟气燃烧出口排出。
12.在该技术方案中，在燃烧炉的生产过程中会不可避免的出现高温废气，现有的使用中多采用直接排放的方法或者是采用简单的热交换进行冷水加热处理，导致整个工艺进程的脱节和断裂，使得各个部分之间没有相互联系和辅助，降低了工艺整体的产出效率，通过将燃烧炉的高温烟气从高温烟气燃烧入口通入加热炉，并对高温烟气对蜂窝陶瓷蓄热体加热，使得燃烧炉原本作为废气排出的热量，本储存在整个工艺流程的加热炉内部，并且能够对工艺后续的实施起到帮助，在避免了能量流失的同时，保证了能量能够重新流回本工艺之内。
13.上述任一技术方案中，所述的对所述加热炉内部通入气体并向外排出的步骤包括：对所述加热炉通入高温低压煤气，使内部加压；对所述加热炉通入低温煤气，使内部降温；对所述加热炉通入低温烟气，扫除剩余煤气。
14.在该技术方案中，先通入高温低压煤气，将加热炉内压强提高到高压煤气压强，实现加压过程，在通入低温煤气时，加热炉内部的蜂窝陶瓷蓄热体对低温煤气加热，实现放热过程，最后通入低温烟气，将加热炉内剩余煤气排出，实现吹扫过程，实现了对加热炉内部的热量和煤气的完全排出，避免内残留降低损耗，以便后续工艺的利用率提升。
15.上述任一技术方案中，所述的对所述加热炉通入高温低压煤气的步骤包括；打开加压煤气入口，关闭所述加热炉的其他端口；将高温低压煤气通过所述加压煤气入口通入所述加热炉，使所述加热炉内部压强为高压煤气压强。
16.在该技术方案中，加压煤气入口处于开启状态，其他部位处于关闭状态，高温低压煤气从加热炉上方加压煤气入口进入，将加热炉内压强提高到高压煤气压强，实现加压过程。
17.上述任一技术方案中，所述的对所述加热炉通入高温低压煤气的步骤包括：打开低温煤气入口和高温煤气出口，关闭所述加热炉的其他端口；将低温煤气从低温煤气入口通入所述加热炉内，所述蜂窝陶瓷蓄热体对低温煤气加热；低温煤气被加热成高温煤气后从高温煤气出口排出。
18.在该技术方案中，加热炉经过加压过程炉内压强与煤气管线内压强相等，低温煤气入口和高温煤气出口可以正常打开，其他部位处于关闭状态，低温煤气从煤气入口进入加热炉，蜂窝陶瓷蓄热体对低温煤气加热，加热后的循环高温煤气从煤气出口排出，实现放热过程。
19.上述任一技术方案中，所述的对所述加热炉通入低温高压煤气的步骤还包括：打开泄压煤气出口，关闭所述加热炉的其他端口；将所述加热炉内高压煤气从泄压煤气出口通入煤气柜；将所述煤气柜与所述燃烧炉相连通，向所述燃烧炉内部通入高压煤气。
20.在该技术方案中，放热过程结束，加热炉内为高压煤气，需要将压强降低到烟气压强，同时回收这部分煤气，泄压煤气出口开启，加热炉内煤气从泄压煤气出口排出，实现泄压过程。
21.上述任一技术方案中，所述的对所述加热炉通入低温烟气的步骤包括：打开吹扫烟气入口和吹扫烟气出口，关闭所述加热炉的其他端口；低温烟气从所述吹扫烟气入口通
入所述加热炉内，带动所述加热炉内部低压煤气从吹扫烟气出口排出。
22.在该技术方案中，加热炉内煤气排出一段时间后，压强降到烟气压强，加热炉内煤气不能再由泄压出口排出，为了保证加热炉内煤气全部排尽，需要进行吹扫工作，吹扫烟气入口和吹扫烟气出口处于开启状态，其他部位处于关闭状态，将其他加热炉排出的烟气从吹扫烟气入口进入加热炉，将炉内剩余煤气由吹扫烟气出口排出，实现吹扫过程。
23.上述任一技术方案中，所述带动所述加热炉内部低压煤气从吹扫烟气出口排出之后还包括：将所述吹扫烟气出口与所述加热炉相连通，以将所述低压煤气入加热炉内循环燃烧。
24.在该技术方案中，将内部剩余的低压煤气通入其他加热炉，可对参与煤气进行二次利用，提高了能源的利用率，降低工艺的不合理损耗。
25.上述任一技术方案中，所述的对所述加热炉内部端口的积碳进行清理的步骤包括：当加热炉两端的煤气进出口压降提高到设定值时，在将所述燃烧炉的烟气通入所述加热炉和/或对所述加热炉通入低温烟气的步骤中，将所述低温烟气的流量和氧含量增大；通过燃烧和气化反应将积碳清除，直至气压降低到正常值。
26.在该技术方案中，在放热过程中，由于加热的煤气co浓度较高，在适当温度条件下会发生析碳反应，即2co＝c co2，当加热炉两端的煤气进出口压降提高到设定值时，说明蓄热体上积碳较多，需要进行自动清理析碳，在之后的工艺过程中，增大烟气流量和烟气氧含量，沉积在蓄热体表面的积碳会通过燃烧和气化反应被清除，直到压降降低到正常值。
27.根据本发明的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本发明的实施例的实践了解到。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图；
29.图2为本发明的加热炉为主体的结构示意图。
30.其中，图1至图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
31.1燃烧炉、2加热炉、21高温燃烧烟气入口、22低温燃烧烟气出口、23低温煤气入口、24高温煤气出口、25加压煤气入口、26泄压煤气出口、27吹扫烟气入口、28吹扫烟气出口、3烟囱、31烟气引风机、32吹扫烟气引风机、4煤气柜、5高温煤气管、6低温煤气管、7压力表、8热电偶、9压力变送器、10煤气流量计、11微差变送器、12球阀、13节流孔板。
具体实施方式
32.为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
34.请参阅图1-2，本发明第一方面的实施例提供了一种卧式快频蓄热式高压煤气加热工艺，其特征在于，包括如下步骤：将燃烧炉1分别与至少两个加热炉2相连通；将燃烧炉1
的烟气通入加热炉2，对加热炉2内部蜂窝陶瓷蓄热体加热；对加热炉2内部通入气体并向外排出；对加热炉2内部端口的积碳进行清理。
35.根据本发明提供的一种卧式快频蓄热式高压煤气加热工艺，通过加热炉2与燃烧炉1的配合，实现了高压煤气的加热，同时将加热炉2内煤气回收、排尽，实现煤气的充分利用；
36.采用表面积较大的蜂窝陶瓷蓄热体，换热进一步强化，同等体积的蓄热体蓄热量将成倍增加，因此蓄热体的占地面积会大幅度减小，蓄热体体积的减少使换向时间大大缩短，所加热的煤气温压波动幅度减小；
37.将燃烧炉1和加热炉2分开，可以保证燃烧炉1连续稳定燃烧，通过两个以上的加热炉2使得整个工艺过程能够工作；
38.定期进行自动清理积碳，从而避免了加热炉2积碳后难以处理的问题，使得整个装置在长时间的使用中故障率降低，有助于长期的连贯使用，降低了后期的维护和保养的困扰。
39.本工艺正常工作下，各蓄热式加热炉2之间采用交叉并联的方式连接，本工艺优选的加热炉2为三个，三座加热炉2两烧一送，实现高压煤气的持续稳定供给，为了保证安全性。
40.优选的，加压过程低温煤气入口23设置在处于高温侧的加热炉2上方煤气出口端。
41.优选的，为了充分利用本系统自身的烟气，加热炉2吹扫过程所用的烟气为其他处在蓄热过程的加热炉2排出的烟气。
42.优选的，加热炉2选用现有市售的卧式快频蓄热式加热炉2。
43.进一步地，高温燃烧烟气入口21、低温燃烧烟气出口22、低温煤气入口23和高温煤气出口24处为耐压大阀，需要在无压差条件下才能打开；加压煤气入口25、泄压煤气出口26、吹扫烟气入口27和吹扫烟气出口28处为耐压小阀，可以调节阀门开度进行加压、泄压和吹扫操作，加热炉2中各处阀门均为高温耐压阀门，能够保证煤气不外泄，安全隐患大大降低。
44.进一步地，还设置有烟囱3可与燃烧炉1相连通，且连通的管道上设置有烟气引风机31。
45.燃烧炉1左侧与燃烧喷嘴相连，由煤气和空气在燃烧炉内燃烧产生高温烟气，燃烧炉1右侧通过烟气管线与卧式快频蓄热式加热炉2相连，产生的高温烟气对蓄热式加热炉2进行加热；所述卧式快频蓄热式加热炉2为两至多座，加热炉2内为蜂窝陶瓷蓄热体，各蓄热式加热炉2之间采用交叉并联的方式连接，通过各阀门、管线的相互配合，在保证安全的前提下可以实现对高压煤气的加热，使每座蓄热式加热炉2在蓄热
→
等待
→
加压
→
放热
→
泄压
→
吹扫几种工作状态下循环往复；所述卧式快频蓄热式加热炉2有四个连接口，左侧烟气入口与热烟气管线连接，下方烟气出口通过烟气管线与吹扫烟气引风机32及烟囱3连接，右侧煤气入口与冷煤气管线连接，上方煤气出口与热煤气管线连接，通过管线控制阀门的开关实现各蓄热式加热炉2工作状态的切换。该煤气加热工艺通过如下过程实现对高压煤气的加热：燃烧炉产生的烟气给加热炉蓄热体蓄热，高压煤气由各阀门、管线的配合进入加热炉进行加压操作，加压完成后高压煤气阀门可以打开，低温高压煤气进入加热炉进行加热，煤气加热结束后，通过阀门、管线的配合实现泄压、吹扫操作，将加热炉内煤气回收并排尽
之后再进行蓄热过程，工艺流程合理，便于操作，可以实现高压煤气加热工艺的正常运行
46.上述任一实施例中，如图1-2所示，将燃烧炉1的烟气通入加热炉2的步骤包括：打开高温燃烧烟气入口21和低温燃烧烟气出口22，关闭加热炉2的其他端口；将燃烧炉1的高温烟气从高温燃烧烟气入口21通入加热炉2；高温烟气对蜂窝陶瓷蓄热体加热后，由低温燃烧烟气出口22排出。
47.在该实施例中，在燃烧炉1的生产过程中会不可避免的出现高温废气，现有的使用中多采用直接排放的方法或者是采用简单的热交换进行冷水加热处理，导致整个工艺进程的脱节和断裂，使得各个部分之间没有相互联系和辅助，降低了工艺整体的产出效率，通过将燃烧炉1的高温烟气从高温燃烧烟气入口21通入加热炉2，并对高温烟气对蜂窝陶瓷蓄热体加热，使得燃烧炉1原本作为废气排出的热量，本储存在整个工艺流程的加热炉2内部，并且能够对工艺后续的实施起到帮助，在避免了能量流失的同时，保证了能量能够重新流回本工艺之内，此过程为蓄热。
48.上述任一实施例中，如图1-2所示，对加热炉2内部通入气体并向外排出的步骤包括：对加热炉2通入高温低压煤气，使内部加压；对加热炉2通入低温煤气，使内部降温；对加热炉2通入低温烟气，扫除剩余煤气。
49.在该实施例中，先通入高温低压煤气，将加热炉2内压强提高到高压煤气压强，实现加压过程，在通入低温煤气时，加热炉2内部的蜂窝陶瓷蓄热体对低温煤气加热，实现放热过程，最后通入低温烟气，将加热炉2内剩余煤气排出，实现吹扫过程，实现了对加热炉2内部的热量和煤气的完全排出，避免内残留降低损耗，以便后续工艺的利用率提升。
50.上述任一实施例中，如图1-2所示，对加热炉2通入高温低压煤气的步骤包括；打开加压煤气入口25，关闭加热炉2的其他端口；将高温低压煤气通过加压煤气入口25通入加热炉2，使加热炉2内部压强为高压煤气压强。
51.在该实施例中，加压煤气入口25处于开启状态，其他部位处于关闭状态，高压低温煤气从加热炉2上方加压煤气入口25进入，将加热炉2内压强提高到高压煤气压强，实现加压，此过程为加压。
52.上述任一实施例中，如图1-2所示，对加热炉2通入低温高压煤气的步骤包括：打开低温煤气入口23和高温煤气出口24，关闭加热炉2的其他端口；将低温煤气从低温煤气入口23通入加热炉2内，蜂窝陶瓷蓄热体对低温煤气加热；低温煤气被加热成高温煤气后从高温煤气出口24排出。
53.在该实施例中，加热炉2经过加压过程炉内压强与煤气管线内压强相等，低温煤气入口23和高温煤气出口24可以正常打开，其他部位处于关闭状态，低温煤气从煤气入口进入加热炉2，蜂窝陶瓷蓄热体对低温煤气加热，加热后的高温煤气从煤气出口排出，实现放热，此过程为放热。
54.上述任一实施例中，如图1-2所示，对加热炉2通入低温高压煤气的步骤还包括：打开泄压煤气出口26，关闭加热炉2的其他端口；将加热炉2内高压煤气从泄压煤气出口26通入煤气柜4；将煤气柜4与燃烧炉1相连通，向燃烧炉1内部通入高压煤气。
55.在该实施例中，放热过程结束，加热炉2内为高压煤气，需要将压强降低到烟气压强，同时回收这部分煤气，泄压煤气出口26开启，加热炉2内煤气从泄压煤气出口26排出，实现泄压，此过程为泄压。
56.上述任一实施例中，如图1-2所示，对加热炉2通入低温烟气的步骤包括：打开吹扫烟气入口27和吹扫烟气出口28，关闭加热炉2的其他端口；低温烟气从吹扫烟气入口27通入加热炉2内，带动加热炉2内部低压煤气从吹扫烟气出口28排出。
57.在该实施例中，加热炉2内煤气排出一段时间后，压强降到烟气压强，加热炉2内煤气不能再由泄压出口排出，为了保证加热炉2内煤气全部排尽，需要进行吹扫工作，吹扫烟气入口27和吹扫烟气出口28处于开启状态，其他部位处于关闭状态，将其他加热炉2排出的烟气从吹扫烟气入口27进入加热炉2，将炉内剩余煤气由吹扫烟气出口28排出，实现吹扫，此过程为吹扫。
58.进一步地，烟气引风机31靠近烟囱3一端的管道上还设置有吹扫烟气引风机32，把即将有烟囱3排出的低温烟气再次抽回被加热炉2利用。
59.进一步地，加热炉2与低温煤气管6连通的管道上、烟气引风机31远离烟囱3一端和吹扫烟气引风机32靠近加热炉2一端分别设置有压力表7，以便进行压力观测。
60.上述任一实施例中，如图1-2所示，带动加热炉2内部低压煤气从吹扫烟气出口28排出之后还包括：将吹扫烟气出口28与加热炉2相连通，以将低压煤气入加热炉2内燃烧。
61.在该实施例中，将内部剩余的低压煤气通入其他加热炉2，可对参与煤气进行二次利用，提高了能源的利用率，降低工艺的不合理损耗。
62.上述任一实施例中，如图1-2所示，对加热炉2内部端口的积碳进行清理的步骤包括：当加热炉2两端的煤气进出口压降提高到设定值时，在将燃烧炉1的烟气通入加热炉2和/或对加热炉2通入低温烟气的步骤中，将低温烟气的流量和氧含量增大；通过燃烧和气化反应将积碳清除，直至气压降低到正常值。
63.在该实施例中，在放热过程中，由于加热的煤气co浓度较高，在适当温度条件下会发生析碳反应，即2co＝c co2，当加热炉2两端的煤气进出口压降提高到设定值时，说明蓄热体上积碳较多，需要进行自动清理析碳，在之后的工艺过程中，增大烟气流量和烟气氧含量，沉积在蓄热体表面的积碳会通过燃烧和气化反应被清除，直到压降降低到正常值。
64.具体地，本工艺的各个部件和出口之间的连接均采用管道相连通。
65.进一步地，加热炉2与低温煤气管6连通的管道上、加热炉2上、高温煤气出口24靠近加热炉2一端、燃烧炉1上和与高温煤气管5相连通的管道上分别设置有热电偶8。
66.进一步地，加热炉2与低温煤气管6的连接管道上加热炉2上和吹扫烟气引风机32靠近加热炉2一端的管道上分别设置有压力变送器9。
67.进一步地，加热炉2与低温煤气管6连通的管道上设置有煤气流量计10。
68.进一步地，燃烧炉1上设置有微差变送器11。
69.进一步地，煤气柜4与燃烧炉1的连通管道上和烟气引风机31与燃烧炉1的连通管道上设置有球阀12。
70.进一步地，燃烧炉1和煤气柜4的连通管道上设置有节流孔板13。
71.等待过程为不需要对应加热炉2工作的过程。
72.表1为本发明如图1所示位于顶部的加热炉正常工作下阀门时序表
[0073][0074][0075]
表2为本发明如图1所示位于中部的加热炉正常工作下阀门时序表
[0076][0077]
表3为本发明如图1所示位于底部的加热炉正常工作下阀门时序表
[0078]
[0079][0080]“打开”为各个阀门的内部开放导通状态，未填写为各个阀门的内部关闭状态。
[0081]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0082]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。