專利名稱：新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體回收系統(tǒng)及其回收工藝，特別是涉及一種造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)及其回收工藝。
背景技術(shù)：
氮肥生產(chǎn)過程中，需要利用造氣爐生產(chǎn)半水煤氣。目前，大多數(shù)氮肥生產(chǎn)企業(yè)采用φ3.3mUGI造氣爐，由于吹風(fēng)氣溫度一般控制在350℃左右，而吹風(fēng)氣安全燃燒的最低溫度為650℃，吹風(fēng)氣不能安全燃燒。
目前，大多數(shù)氮肥生產(chǎn)企業(yè)均將氮肥生產(chǎn)過程中的吹風(fēng)氣高空排放。不僅浪費(fèi)了大量熱能，使合成氨系統(tǒng)的蒸汽不能自給，造成原煤消耗高，還污染了環(huán)境。也有一部分企業(yè)采用了造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)對(duì)造氣爐吹風(fēng)氣進(jìn)行回收利用。
由于煙氣的露點(diǎn)溫度為160℃，為了避免H2SO4對(duì)金屬的腐蝕，目前應(yīng)用的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)排煙溫度一般不小于180℃，浪費(fèi)了大量熱能。
目前應(yīng)用的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)中，空氣配風(fēng)的溫度低，不利于燃燒爐的安全運(yùn)行，時(shí)常出現(xiàn)燃燒爐爆炸等問題，不利于設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行，并且嚴(yán)重威脅操作人員的安全。
目前應(yīng)用的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)中，余熱鍋爐和空氣預(yù)熱器常有積灰堵塞現(xiàn)象。設(shè)備積灰后不但降低了傳熱系數(shù)，而且增加了系統(tǒng)阻力，嚴(yán)重影響了煤氣爐的吹風(fēng)強(qiáng)度，降低了蒸汽產(chǎn)量。
燃燒爐是造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它決定了整個(gè)造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)能否安全、高效、長(zhǎng)周期運(yùn)行。目前應(yīng)用的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)中的燃燒爐耐熱性能差，并且比較笨重。因此，對(duì)燃燒爐的改造也就成為對(duì)整個(gè)造氣爐吹風(fēng)氣回收利用裝置改造的關(guān)鍵。
目前應(yīng)用的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)中，空氣預(yù)熱系統(tǒng)采用火管式，在使用中常有結(jié)灰現(xiàn)象，既影響了傳熱效果，又增加了系統(tǒng)阻力。
造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)中若不設(shè)引風(fēng)機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)均為正壓運(yùn)行，就會(huì)降低UGI造氣爐的吹風(fēng)強(qiáng)度，影響造氣爐的產(chǎn)氣量，進(jìn)而影響合成氨的產(chǎn)量。由于沒有引風(fēng)機(jī)，還會(huì)引起換熱器面積減小，熱回收能力下降；燃燒爐的熱量不能及時(shí)傳遞，造成產(chǎn)汽量不穩(wěn)并且偏低；燃燒吹風(fēng)氣的熱量完全集中在燃燒爐的上部和局部格子磚上使?fàn)t膛內(nèi)單位容積熱負(fù)荷過高，不但造成燃燒爐熱量損失增加，而且會(huì)使燃燒爐上部空間的耐火材料和爐頂受到破壞。
由于煤氣爐所送吹風(fēng)氣是間歇的，若引風(fēng)機(jī)引風(fēng)和鼓風(fēng)機(jī)配風(fēng)與吹風(fēng)氣不同步，會(huì)造成吹風(fēng)氣回收利用系統(tǒng)正負(fù)壓波動(dòng)大，影響設(shè)備的安全運(yùn)行；會(huì)從燃燒爐上頂口抽入大量常溫空氣，帶走系統(tǒng)大量熱量。而且，引風(fēng)機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行也會(huì)增加系統(tǒng)的電耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的新工藝，解決了當(dāng)前造氣爐吹風(fēng)氣的回收利用工藝存在的上述問題，從而實(shí)現(xiàn)減少污染和節(jié)能降耗的目的，并提高了操作的安全性。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，設(shè)置有引風(fēng)機(jī)和第一空氣預(yù)熱器，所述第一空氣預(yù)熱器是熱管式空氣預(yù)熱器；第一空氣預(yù)熱器后還設(shè)置有第二空氣預(yù)熱器，即火管式空氣預(yù)熱器。
作為優(yōu)化，所述新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)采用上燃式燃燒爐，該上燃式燃燒爐選用高鋁質(zhì)耐火磚，筒體部分采用一層耐火磚、一層硅酸鋁纖維磚和一層硅酸鋁纖維板，爐頂采用水泥澆筑。
作為優(yōu)化，所述新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)還設(shè)置有除塵器。
作為優(yōu)化，所述新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)采用吹風(fēng)氣自控方案微機(jī)信號(hào)通過電磁閥控制油路，以吹風(fēng)氣為信號(hào)，控制配風(fēng)量和引風(fēng)量，當(dāng)送吹風(fēng)氣時(shí)，配風(fēng)閥和引風(fēng)閥同時(shí)打開，當(dāng)停吹風(fēng)氣時(shí)，配風(fēng)閥和引風(fēng)閥同時(shí)關(guān)閉。
本發(fā)明還提供一種利用上述新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的新工藝，包括如下步驟1)鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器預(yù)熱；2)預(yù)熱后的熱空氣分別補(bǔ)充入馳放氣和吹風(fēng)氣；
3)馳放氣和吹風(fēng)氣進(jìn)入燃燒爐燃燒；4)燃燒后混合氣體進(jìn)入余熱鍋爐，與脫鹽水交換熱量，使脫鹽水形成蒸汽；5)在余熱鍋爐內(nèi)與脫鹽水交換熱量后進(jìn)入空氣預(yù)熱器，與鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣交換熱量，待其溫度降至140℃時(shí)由引風(fēng)機(jī)引出放空。
作為優(yōu)化，步驟1)鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣依次經(jīng)過第一空氣預(yù)熱器和第二空氣預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱。
作為進(jìn)一步優(yōu)化，步驟4)燃燒后混合氣體進(jìn)入余熱鍋爐前先經(jīng)過除塵器進(jìn)行除塵。
作為更進(jìn)一步優(yōu)化，除塵后的混合氣體進(jìn)入余熱鍋爐前，先進(jìn)入第二空氣預(yù)熱器與第一空氣預(yù)熱器來的空氣交換熱量。
本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果如下本發(fā)明所提供的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，將排煙溫度降為140℃，節(jié)約了大量的熱能。由于UGI造氣爐采用無煙煤作為原料，吹風(fēng)氣中H2S含量甚低，經(jīng)研究測(cè)算、查閱資料，對(duì)國(guó)內(nèi)外工藝進(jìn)行比較，其產(chǎn)生的腐蝕較小。
本發(fā)明所提供的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，在預(yù)熱鍋爐前設(shè)置有火管式二次空氣預(yù)熱器，提高了配風(fēng)溫度，使空氣一進(jìn)入燃燒室就達(dá)到了著火點(diǎn)，避免了爆炸現(xiàn)象的發(fā)生。
本發(fā)明所提供的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，在燃燒爐后設(shè)置有除塵器，吹風(fēng)氣中夾帶的少量細(xì)灰可在此得到沉降，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
本發(fā)明所提供的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)采用的上燃式燃燒爐，不僅保溫效果好，而且重量輕，保證了系統(tǒng)的正常高效運(yùn)行。
本發(fā)明所提供的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，第一空氣預(yù)熱器采用熱管技術(shù)，不易結(jié)灰、結(jié)垢，也不易發(fā)生腐蝕。
本發(fā)明所提供的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，后段設(shè)置有引風(fēng)機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)呈微負(fù)壓，氣體燃燒充分，系統(tǒng)阻力較小，熱量傳遞穩(wěn)定。
本發(fā)明提供的利用所述新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的新工藝，采用了一個(gè)吹風(fēng)氣的自控方案，實(shí)現(xiàn)了以吹風(fēng)氣為信號(hào)控制配風(fēng)和引風(fēng)的目的，不僅節(jié)約了操作消耗，而且保證了設(shè)備安全、可靠、長(zhǎng)周期運(yùn)行。


圖1造氣爐吹風(fēng)氣回收利用系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了更具體的對(duì)本發(fā)明所提供的造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的新工藝進(jìn)行公開和說明，本發(fā)明提供以下具體實(shí)施例，但實(shí)施例的內(nèi)容不應(yīng)視為對(duì)發(fā)明內(nèi)容和技術(shù)方案的限定與約束。
所用設(shè)備均購(gòu)自德州德化裝備有限公司。
實(shí)施例所用造氣爐為φ3.3mUGI造氣爐。
采用的裝置如下燃燒爐型號(hào)S50-0005；咽氣量70000Nm3/h；延期出口溫度920℃；爐內(nèi)溫度1000℃；規(guī)格φ4800(內(nèi))×19500。
余熱鍋爐型號(hào)HG-F3400-3；外型尺寸25370×3400×10550；煙氣溫度880℃-200℃；蒸汽發(fā)生量25t/h(T＝450℃，P＝3.82MPa)。
引風(fēng)機(jī)(附電機(jī)Y355-6，200KW，380V，960rpm)型號(hào)Y4-73No18D；流量121830-169910m3/h；全風(fēng)壓2908-2790Pa；煙氣溫度150℃；旋轉(zhuǎn)方向右旋。
鼓風(fēng)機(jī)(附電機(jī)Y315S-4，110KW，450rpm，380V)型號(hào)9-19No12.5D；流量21380-30181m3/h；全風(fēng)壓9068-7822Pa；旋轉(zhuǎn)方向右旋。
實(shí)施例1本實(shí)施例新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)采用吹風(fēng)氣自控方案微機(jī)信號(hào)通過電磁閥控制油路，以吹風(fēng)氣為信號(hào)，控制配風(fēng)量和引風(fēng)量，當(dāng)送吹風(fēng)氣時(shí)，配風(fēng)閥和引風(fēng)閥同時(shí)打開，當(dāng)停吹風(fēng)氣時(shí)，配風(fēng)閥和引風(fēng)閥同時(shí)關(guān)閉。
本實(shí)施例的流程如圖1所示，具體描述如下1)鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣依次經(jīng)過第一空氣預(yù)熱器和第二空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱至400℃；2)預(yù)熱后的熱空氣分別補(bǔ)充入馳放氣和吹風(fēng)氣；3)馳放氣和吹風(fēng)氣進(jìn)入燃燒爐燃燒；4)燃燒后的混合氣體進(jìn)入除塵器；5)除塵后的混合氣體進(jìn)入第二空氣預(yù)熱器與第一空氣預(yù)熱器來的空氣交換熱量后，880℃的熱混合氣體進(jìn)入余熱鍋爐；6)880℃的熱混合氣體在余熱鍋爐內(nèi)與105℃脫鹽水交換熱量，使脫鹽水形成3.82MPa的蒸汽；7)在余熱鍋爐內(nèi)與脫鹽水交換熱量后進(jìn)入第一空氣預(yù)熱器，在第一空氣預(yù)熱器內(nèi)與鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣交換熱量，待其溫度降至140℃時(shí)由引風(fēng)機(jī)引出放空。
新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的吹風(fēng)氣采用自控方案微機(jī)信號(hào)通過電磁閥控制油路，以吹風(fēng)氣為信號(hào)，控制配風(fēng)量和引風(fēng)量，當(dāng)送吹風(fēng)氣時(shí)，配風(fēng)閥和引風(fēng)閥同時(shí)打開，當(dāng)停吹風(fēng)氣時(shí)，配風(fēng)閥和引風(fēng)閥同時(shí)關(guān)閉。
對(duì)本實(shí)施例工藝流程的總熱量及產(chǎn)蒸汽量進(jìn)行計(jì)算如下1)吹風(fēng)氣熱量計(jì)算φ3.3mUGI造氣爐吹風(fēng)氣總量為47000Nm3/h，壓力為1KPa，氣體成分見表1表1φ3.3mUGI造氣爐吹風(fēng)氣氣體成分

根據(jù)吹風(fēng)氣的成分，計(jì)算吹風(fēng)氣的潛熱為260Kcal/Nm3，吹風(fēng)氣每小時(shí)帶出的潛熱量為1.69×107Kcal。吹風(fēng)氣的溫度為350℃，吹風(fēng)氣回收裝置排煙溫度為140℃，此溫度下氣體的平均比熱為0.32Kcal/Nm3℃，吹風(fēng)氣每小時(shí)帶出的顯熱量為4.37×106Kcal。吹風(fēng)氣每小時(shí)帶出的總熱量為2.13×107Kcal。
2)弛放氣熱量計(jì)算合成氨馳放氣流量為1500Nm3/h，溫度為30℃，壓力＜10KPa，氣體成分見表2表2合成氨馳放氣的氣體成分

根據(jù)馳放氣的成分計(jì)算出每小時(shí)帶出的總熱量為1.98×106Kcal。
3)蒸汽產(chǎn)量計(jì)算。
理論計(jì)算上述可燃?xì)怏w完全燃燒需要空氣量為25677Nm3/h，為了保證可燃?xì)怏w燃燒充分，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，空氣按過量10％考慮，則需要的空氣量為2.83×104Nm3/h?？諝鉁囟葹?5℃，壓力為0.1MPa，查出空氣再此狀態(tài)下的焓值為8.14Kcal/Nm3，計(jì)算得出空氣每小時(shí)帶入的熱量為1.9×105Kcal。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取鍋爐的進(jìn)水量為20t/h，進(jìn)水溫度為105℃，水的焓值為100.8Kcal/kg，計(jì)算得出水每小時(shí)帶入的熱量為2.02×106Kcal。
吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)排放煙氣溫度為140℃，經(jīng)計(jì)算，煙氣排放量為9.3×104Nm3/h，查出此溫度下煙氣的平均比熱為0.364Kcal/Nm3℃，計(jì)算得出煙氣每小時(shí)帶出的熱量為4.74×106Kcal。
我們要求生產(chǎn)的蒸汽壓力為3.82MPa，溫度為450℃，此蒸汽的焓值為820Kcal/kg。按經(jīng)驗(yàn)，熱效率取80％，計(jì)算出蒸汽每小時(shí)的產(chǎn)量為20.2t/h。
利用本發(fā)明提供的新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的新工藝，每臺(tái)ф3.3mUGI造氣爐每年可節(jié)煤2.18萬(wàn)噸，發(fā)電196萬(wàn)度，并且減少了有害氣體對(duì)環(huán)境的污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
實(shí)施例2本實(shí)施例的工藝流程如下1)鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣依次經(jīng)過第一空氣預(yù)熱器和第二空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱至400℃；2)預(yù)熱后的熱空氣分別補(bǔ)充入馳放氣和吹風(fēng)氣；3)馳放氣和吹風(fēng)氣進(jìn)入燃燒爐燃燒；4)燃燒后的混合氣體進(jìn)入第二空氣預(yù)熱器與第一空氣預(yù)熱器來的空氣交換熱量后，880℃的熱混合氣體進(jìn)入余熱鍋爐；5)880℃的熱混合氣體在余熱鍋爐內(nèi)與105℃脫鹽水交換熱量，使脫鹽水形成3.82MPa的蒸汽；6)在余熱鍋爐內(nèi)與脫鹽水交換熱量后進(jìn)入第一空氣預(yù)熱器，在第一空氣預(yù)熱器內(nèi)與鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣交換熱量，待其溫度降至140℃時(shí)由引風(fēng)機(jī)引出放空。
本實(shí)施例造氣爐吹風(fēng)氣回收工藝對(duì)造氣爐吹風(fēng)氣的回收效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有造氣爐吹風(fēng)氣回收工藝的回收效果。
權(quán)利要求
1.一種新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置有引風(fēng)機(jī)和第一空氣預(yù)熱器，所述第一空氣預(yù)熱器為熱管式空氣預(yù)熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，其特征在于所述第一空氣預(yù)熱器后還設(shè)置有第二空氣預(yù)熱器，即火管式空氣預(yù)熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，其特征在于采用上燃式燃燒爐，該上燃式燃燒爐選用高鋁質(zhì)耐火磚，桶體部分采用一層耐火磚、一層硅酸鋁纖維磚和一層硅酸鋁纖維板，爐頂采用水泥澆筑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)設(shè)置有除塵器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，其特征在于采用吹風(fēng)氣自控方案。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，其特征在于所述的吹風(fēng)氣自控方案為微機(jī)信號(hào)通過電磁閥控制油路，以吹風(fēng)氣為信號(hào)，控制配風(fēng)量和引風(fēng)量，當(dāng)送吹風(fēng)氣時(shí)，配風(fēng)閥和引風(fēng)閥同時(shí)打開，當(dāng)停吹風(fēng)氣時(shí)，配風(fēng)閥和引風(fēng)閥同時(shí)關(guān)閉。
7.一種利用權(quán)利要求1-6所述任一新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的新工藝，其特征在于包括如下步驟1)鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器預(yù)熱；2)預(yù)熱后的熱空氣分別補(bǔ)充入馳放氣和吹風(fēng)氣；3)馳放氣和吹風(fēng)氣進(jìn)入燃燒爐，燃燒；4)燃燒后混合氣體進(jìn)入余熱鍋爐，與脫鹽水交換熱量，使脫鹽水形成蒸汽；5)在余熱鍋爐內(nèi)與脫鹽水交換熱量后進(jìn)入空氣預(yù)熱器，與鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣交換熱量，待其溫度降至140℃時(shí)由引風(fēng)機(jī)引出放空。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的新工藝，其特征在于步驟1)鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣，依次經(jīng)過第一空氣預(yù)熱器和第二空氣預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的新工藝，其特征在于步驟4)燃燒后混合氣體進(jìn)入余熱鍋爐前，先經(jīng)過除塵器進(jìn)行除塵。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的新工藝，其特征在于除塵后的混合氣體進(jìn)入余熱鍋爐前，先進(jìn)入第二空氣預(yù)熱器與第一空氣預(yù)熱器來的空氣交換熱量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)及其回收工藝。本發(fā)明提供一種新型造氣爐吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，設(shè)置有引風(fēng)機(jī)和第一空氣預(yù)熱器，所述第一空氣預(yù)熱器是熱管式空氣預(yù)熱器；第一空氣預(yù)熱器后還設(shè)置有第二空氣預(yù)熱器，即火管式空氣預(yù)熱器，采用上燃式燃燒爐，該上燃式燃燒爐選用高鋁質(zhì)耐火磚，筒體部分采用一層耐火磚、一層硅酸鋁纖維磚和一層硅酸鋁纖維板，爐頂采用水泥澆筑，設(shè)置有除塵器，采用吹風(fēng)氣自控方案，保證了系統(tǒng)的正常高效運(yùn)行。
文檔編號(hào)C01C1/04GK101050388SQ20061007272
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者宋建智 申請(qǐng)人:山東華魯恒升化工股份有限公司