本發(fā)明屬于煤化工(及油頁(yè)巖)熱解領(lǐng)域，具體涉及一種緊湊纏繞型半焦冷卻裝置及工藝。

背景技術(shù)：

受我國(guó)富煤的資源稟賦先決條件影響，煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)期占居主導(dǎo)地位，乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生根本性改變，由于大量的煤炭使用帶來(lái)了局部地區(qū)環(huán)境污染嚴(yán)重。只有將煤炭資源化利用，一改以前煤炭直接燃燒的使用方式，將煤炭由燃料轉(zhuǎn)化為煤炭制品及化工原料，即通過(guò)煤熱解技術(shù)，先將煤炭轉(zhuǎn)化成固態(tài)-半焦、氣態(tài)-煤氣、液態(tài)-焦油。再對(duì)其煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)品進(jìn)行精加工再利用，堅(jiān)持煤炭的全生命周期分質(zhì)、分級(jí)、高效、清潔、集約化發(fā)展的路徑。對(duì)提高煤炭產(chǎn)品附加值，減少大氣環(huán)境污染，達(dá)到煤炭資源可持續(xù)利用的目標(biāo)。

無(wú)論是方形熱解爐還是圓形熱解爐，在煤熱解生產(chǎn)過(guò)程中600～750℃熾熱的半焦通常采用廢水淬冷降溫，淬冷后的半焦水含量≥28％wt，需要對(duì)半焦過(guò)量水分進(jìn)行煤氣燃燒明火烘干處理，使其烘干后的水含量≤14％。在此過(guò)程中，廢水常采用熱解過(guò)程中生產(chǎn)的酚氨廢水，該廢水溶解有大量的酚類(lèi)、芳烴、硫化氫、氨、焦油等污染物，廢水淬冷過(guò)程中半焦自身具有的多孔性結(jié)構(gòu)，吸附了大量的水和廢水中的污染物，并且在烘干過(guò)程中水分和大部分污染物揮發(fā)到大氣中，造成廢水中的污染物向環(huán)境大氣中轉(zhuǎn)移，沒(méi)有揮發(fā)的污染物滯留在半焦中，在半焦使用過(guò)程中又造成二次污染。因此，急需要一種半焦的干法冷卻工藝技術(shù)及裝置，從而減少環(huán)境污染，提高半焦產(chǎn)品質(zhì)量，回收熱半焦熱量。

專(zhuān)利cn106190204a提供了一種用于低溫干餾爐的余熱回收系統(tǒng)，包括介質(zhì)儲(chǔ)蓄池、循環(huán)泵的進(jìn)口閥門(mén)、循環(huán)泵、循環(huán)泵的出口閥門(mén)、取熱介質(zhì)進(jìn)口總管、取熱裝置、取熱介質(zhì)出口總管、余熱利用裝置。取熱裝置包括取熱保護(hù)罩和取熱管，取熱保護(hù)罩與煤低溫干餾爐內(nèi)壁固定連接，取熱保護(hù)罩內(nèi)設(shè)置取熱管，取熱保護(hù)罩里設(shè)有至少1根弓型取熱管。該發(fā)明采用上下彎折的弓型取熱管回收半焦熱量，其取熱裝置至于煤低溫干餾爐內(nèi)部，由于弓型管上下彎折過(guò)程中相鄰管間距受180度彎頭彎取半徑影響，實(shí)際與熱半焦相接觸的面積十分有限，同時(shí)由于弓型管的設(shè)置造成取熱管內(nèi)的介質(zhì)在180度彎頭處改變流動(dòng)方向，越到高溫區(qū)取熱管內(nèi)的蒸汽含量越高，造成汽水混合雙相流對(duì)180度彎頭沖刷腐蝕嚴(yán)重，影響其安全穩(wěn)定運(yùn)行。且該裝置至于熱解爐內(nèi)部，不利用向現(xiàn)有爐型推廣應(yīng)用，同時(shí)由于每根弓型管設(shè)置一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，管口數(shù)量眾多復(fù)雜不利用維護(hù)檢修。

專(zhuān)利cn205155907u提供了一種蘭炭干熄焦余熱利用裝置。該裝置包括鍋筒、鍋筒上連接有供水母管，供水母管上連接有若干供水支管，每根供水支管連接有冷焦箱，冷焦箱的入焦口通過(guò)集箱連接至炭化爐的熱焦排放口，冷焦箱的出焦口匯集至出焦設(shè)備，冷焦箱頂部的蒸汽出口通過(guò)蒸汽支管連接至蒸汽母管，所述蒸汽母管連接至鍋筒，鍋筒上部設(shè)有用于將蒸汽排至用汽場(chǎng)所的汽閥。冷焦箱設(shè)置膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)換熱冷卻。該發(fā)明的裝置采用熱虹吸原理，實(shí)現(xiàn)熱水在冷焦箱內(nèi)循環(huán)吸熱并副產(chǎn)蒸汽，達(dá)到對(duì)熱半焦冷卻的目的。但由于現(xiàn)有方型熱爐設(shè)置6～14個(gè)熱半焦出口，并隨技術(shù)的改進(jìn)熱半焦出口再不斷增加，每個(gè)出焦口設(shè)置一臺(tái)半焦冷卻裝置，依靠熱虹吸自然循環(huán)，容易造成冷焦箱內(nèi)的水介質(zhì)偏流而使各個(gè)冷焦箱出口半焦溫度不同而影響半焦質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種緊湊纏繞型半焦冷卻裝置及工藝，實(shí)現(xiàn)除鹽水的預(yù)熱、蒸發(fā)、過(guò)熱一體化，采用螺旋纏繞式輻射管高效回收半焦顯熱，并可根據(jù)實(shí)際需要產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽和熱水，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大限度熱量交換，提高了換熱效率，降低了半焦冷卻后的溫度。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種緊湊纏繞型半焦冷卻裝置，包括緩沖罐、給水泵、半焦冷卻器、旋流分離器和帶調(diào)節(jié)功能的閥門(mén)；所述的緩沖罐上經(jīng)閥門(mén)通入有除鹽水，緩沖罐經(jīng)給水泵和閥門(mén)后連接到半焦冷卻器的纏繞式輻射管入口上，半焦冷卻器的纏繞式輻射管出口與旋流分離器相連通，旋流分離器底部的排液口還通過(guò)排液閥門(mén)與緩沖罐相連，旋流分離器頂部經(jīng)閥門(mén)將水產(chǎn)品送出；所述的半焦冷卻器包括半焦冷卻器底板、半焦冷卻器殼體和半焦冷卻器頂板；所述的半焦冷卻器底板底端設(shè)有半焦出口，半焦冷卻器底板上安裝有半焦冷卻器殼體，半焦冷卻器殼體頂端設(shè)置有半焦冷卻器頂板和熱半焦入口，熱半焦入口兩側(cè)均設(shè)置有入口連接管，入口連接管的入口與熱解爐的熱半焦下料口相接，入口連接管的下部插入半焦冷卻器頂板內(nèi)，半焦冷卻器殼體內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)纏繞式輻射管，兩個(gè)纏繞式輻射管的出、入口匯合，入口為纏繞式輻射管入口，出口為纏繞式輻射管出口。

所述的半焦冷卻器殼體內(nèi)部分別設(shè)置中心纏繞式輻射管和外層纏繞式輻射管，中心纏繞式輻射管外圈設(shè)置同軸線(xiàn)的外層纏繞式輻射管，外層纏繞式輻射管與中心纏繞式輻射管螺旋纏繞方向相反，由半焦冷卻器底板向半焦冷卻器頂板看，中心纏繞式輻射管逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，外層纏繞式輻射管順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

所述的中心纏繞式輻射管和外層纏繞式輻射管的纏繞匝數(shù)為45～60。

所述的外層纏繞式輻射管形成的矩形管筒的內(nèi)壁面與熱半焦直接接觸，外層纏繞式輻射管的外壁面與半焦冷卻器殼體之間填充耐火隔熱材料。

所述的中心纏繞式輻射管與外層纏繞式輻射管之間設(shè)置多個(gè)隔離支撐板，中心纏繞式輻射管與外層纏繞式輻射管之間的距離d≥5倍的rmax，≤8.5倍的rmax，rmax為半焦顆粒最大直徑，相鄰的隔離支撐板之間的最小距離l≥15～25倍的rmax。

所述的兩個(gè)纏繞式輻射管橫向切面為矩形結(jié)構(gòu)，四角由4個(gè)直角彎頭連接，直角彎頭的彎曲半徑為1.5～2倍的管徑，單個(gè)輻射管與輻射管之間緊密貼合，并沿橫向切面矩形幾何中心螺旋纏繞形成一個(gè)矩形管筒，矩形管筒的表面與半焦接觸時(shí)，即為纏繞式輻射管受熱面；單個(gè)輻射管與輻射管之間緊密貼合，形成了鋸齒形結(jié)構(gòu)表面，鋸齒形結(jié)構(gòu)表面面積是同樣平面結(jié)構(gòu)尺寸的1.57倍。

所述的入口連接管與半焦冷卻器頂板之間形成有連接縫，連接縫處設(shè)置可供上下變形的c型彈性管，c型彈性管用于吸收由于半焦冷卻器熱脹冷縮產(chǎn)生的垂直方向上的位移，c型彈性管的側(cè)板焊接在入口連接管的外側(cè)壁上，c型彈性管的底板焊接在半焦冷卻器頂板上。

所述的半焦冷卻器設(shè)置成方環(huán)形或者圓環(huán)形，入口連接管的外部由耐熱金屬材料制成，內(nèi)部由非金屬耐熱材料制成。

一種緊湊纏繞型半焦冷卻工藝，包括以下步驟：

1)25～40℃除鹽水經(jīng)閥門(mén)調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐，進(jìn)入緩沖罐之后經(jīng)給水泵增壓至0.8～1.7mpa，由閥門(mén)調(diào)節(jié)至所需的流量后，自半焦冷卻器的纏繞式輻射管入口進(jìn)入纏繞式輻射管內(nèi)；

2)進(jìn)入纏繞式輻射管內(nèi)的水沿纏繞式輻射管螺旋上升，與纏繞式輻射管外停留在纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中的熱半焦發(fā)生熱交換，除鹽水在纏繞式輻射管內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至170～200℃并被全部汽化，汽化后的蒸汽繼續(xù)在纏繞式輻射管內(nèi)螺旋上升并被進(jìn)一步的過(guò)熱至200～250℃，被過(guò)熱后的蒸汽由半焦冷卻器的纏繞式輻射管出口進(jìn)入旋流分離器內(nèi)；

3)旋流分離器底部的排液閥門(mén)關(guān)閉，經(jīng)旋流分離器緩沖后，水產(chǎn)品由旋流分離器頂部經(jīng)由閥門(mén)調(diào)壓至0.7～1.6mpa送出裝置。

在步驟3)之后還包括以下步驟：旋流分離器底部分離出的飽和水經(jīng)排液閥門(mén)返回給水泵入口的緩沖罐，與補(bǔ)充除鹽水混合后循環(huán)利用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明提供了一種緊湊纏繞型半焦冷卻裝置及工藝，實(shí)現(xiàn)了除鹽水的預(yù)熱、蒸發(fā)、過(guò)熱一體化，采用螺旋纏繞式輻射管高效回收半焦顯熱，并可根據(jù)實(shí)際需要產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽和熱水，同時(shí)具有冷卻后的半焦顆粒溫度的特點(diǎn)。本發(fā)明強(qiáng)化了溫差效應(yīng)，提高了輻射換熱效率，有利于半焦充分冷卻。

本發(fā)明工藝過(guò)程簡(jiǎn)單緊湊，冷介質(zhì)液態(tài)水與熱介質(zhì)固體半焦逆向流動(dòng)，提高了換熱效率，降低了半焦冷卻后的溫度。半焦冷卻器設(shè)置在熱解爐底部，與現(xiàn)有爐型緊密結(jié)合。由螺旋的纏繞式輻射管埋藏在向下緩慢移動(dòng)的半焦中，纏繞式輻射管內(nèi)的冷介質(zhì)吸收半焦顯熱，對(duì)熱半焦進(jìn)行降溫冷卻。半焦冷卻器內(nèi)設(shè)置多個(gè)同中心螺旋的纏繞式輻射管，將向下移動(dòng)的半焦分隔成厚度均的半焦料層，半焦料層與其周?chē)p繞的輻射管，使其形成穩(wěn)定的溫度梯度實(shí)現(xiàn)最大限度熱量交換。通過(guò)四個(gè)閥門(mén)開(kāi)啟度不同，即可靈活調(diào)節(jié)水產(chǎn)品(過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽、熱水)性質(zhì)。

附圖說(shuō)明

圖1為工藝流程圖。

圖2為半焦冷卻器外形結(jié)構(gòu)圖。

圖3為半焦冷卻器結(jié)構(gòu)剖切圖。

圖4為纏繞式輻射管和隔離支撐板結(jié)構(gòu)圖。

圖5為c型密封結(jié)構(gòu)示意圖。

其中圖中數(shù)字1為除鹽水，2為水產(chǎn)品(過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽、熱水)，3為飽和水，4為熱半焦，4’為半焦。

圖中字母a為纏繞式輻射管入口，b為纏繞式輻射管出口，c為熱半焦入口，d為半焦出口，b為半焦冷卻器底板，d為纏繞式輻射管間距，e為半焦冷卻器，f為連接縫，g為隔離支撐板，h為半焦冷卻器殼體，k1、k2、k3均為閥門(mén)，k4為排液閥門(mén)；l為隔離支撐板間距，m為c型彈性管，n為入口連接管，p為給水泵，p1為中心纏繞式輻射管，p2為外層纏繞式輻射管，t為半焦冷卻器頂板，w為耐火隔熱材料。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

參見(jiàn)圖1至圖5，一種緊湊纏繞型半焦冷卻裝置，包括緩沖罐v、給水泵p、半焦冷卻器e、旋流分離器s和帶調(diào)節(jié)功能的閥門(mén)k1、k2、k3；所述的緩沖罐v上經(jīng)閥門(mén)k1通入有除鹽水1，緩沖罐v經(jīng)給水泵p和閥門(mén)k2后連接到半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a上，半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b與旋流分離器s相連通，旋流分離器s底部的排液口還通過(guò)排液閥門(mén)k4與緩沖罐v相連，旋流分離器s頂部經(jīng)閥門(mén)k3將水產(chǎn)品送出；所述的半焦冷卻器e包括半焦冷卻器底板b、半焦冷卻器殼體h和半焦冷卻器頂板t；所述的半焦冷卻器底板b底端設(shè)有半焦出口d，半焦冷卻器底板b上安裝有半焦冷卻器殼體h，半焦冷卻器殼體h頂端設(shè)置有半焦冷卻器頂板t和熱半焦入口c，熱半焦入口c兩側(cè)均設(shè)置有入口連接管n，入口連接管n的入口與熱解爐的熱半焦下料口相接，入口連接管n的下部插入半焦冷卻器頂板t內(nèi)，半焦冷卻器殼體h內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)纏繞式輻射管，兩個(gè)纏繞式輻射管的出、入口匯合，入口為纏繞式輻射管入口a，出口為纏繞式輻射管出口b。

所述的半焦冷卻器殼體h內(nèi)部分別設(shè)置中心纏繞式輻射管p1和外層纏繞式輻射管p2，中心纏繞式輻射管p1外圈設(shè)置同軸線(xiàn)的外層纏繞式輻射管p2，外層纏繞式輻射管p2與中心纏繞式輻射管p1螺旋纏繞方向相反，由半焦冷卻器底板b向半焦冷卻器頂板t看，中心纏繞式輻射管p1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，外層纏繞式輻射管p2順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所述的中心纏繞式輻射管p1和外層纏繞式輻射管p2的纏繞匝數(shù)為45～60。其中，所述的中心纏繞式輻射管p1與外層纏繞式輻射管p2之間設(shè)置多個(gè)隔離支撐板g，中心纏繞式輻射管與外層纏繞式輻射管之間的距離d≥5倍的rmax，≤8.5倍的rmax，rmax為半焦顆粒最大直徑，相鄰的隔離支撐板g之間的最小距離l≥15～25倍的rmax。

所述的兩個(gè)纏繞式輻射管橫向切面為矩形結(jié)構(gòu)，四角由4個(gè)直角彎頭連接，直角彎頭的彎曲半徑為1.5～2倍的管徑，單個(gè)輻射管與輻射管之間緊密貼合，并沿橫向切面矩形幾何中心螺旋纏繞形成一個(gè)矩形管筒，矩形管筒的表面與半焦接觸時(shí)，即為纏繞式輻射管受熱面；單個(gè)輻射管與輻射管之間緊密貼合，形成了鋸齒形結(jié)構(gòu)表面，鋸齒形結(jié)構(gòu)表面面積是同樣平面結(jié)構(gòu)尺寸的1.57倍。其中，所述的外層纏繞式輻射管p2形成的矩形管筒的內(nèi)壁面與熱半焦直接接觸，外層纏繞式輻射管p2的外壁面與半焦冷卻器殼體h之間填充耐火隔熱材料w。

進(jìn)一步地，所述的入口連接管n與半焦冷卻器頂板t之間形成有連接縫f，連接縫f處設(shè)置可供上下變形的c型彈性管m，c型彈性管m用于吸收由于半焦冷卻器e熱脹冷縮產(chǎn)生的垂直方向上的位移，c型彈性管m的側(cè)板焊接在入口連接管n的外側(cè)壁上，c型彈性管m的底板焊接在半焦冷卻器頂板t上。

需要說(shuō)明的是，所述的半焦冷卻器e設(shè)置成方環(huán)形或者圓環(huán)形，入口連接管n的外部由耐熱金屬材料制成，內(nèi)部由非金屬耐熱材料制成。

參見(jiàn)圖1，一種基于所述的裝置的緊湊纏繞型半焦冷卻工藝，包括以下步驟：

1)25～40℃除鹽水1經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐v，進(jìn)入緩沖罐v之后經(jīng)給水泵p增壓至0.8～1.7mpa，由閥門(mén)k2調(diào)節(jié)至所需的流量后，自半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a進(jìn)入纏繞式輻射管內(nèi)；

2)進(jìn)入纏繞式輻射管內(nèi)的水沿纏繞式輻射管螺旋上升，與纏繞式輻射管外停留在纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中的熱半焦4發(fā)生熱交換，除鹽水1在纏繞式輻射管內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至170～200℃并被全部汽化，汽化后的蒸汽繼續(xù)在纏繞式輻射管內(nèi)螺旋上升并被進(jìn)一步的過(guò)熱至200～250℃，被過(guò)熱后的蒸汽由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入旋流分離器s內(nèi)；

3)旋流分離器s底部的排液閥門(mén)k4關(guān)閉，經(jīng)旋流分離器s緩沖后，水產(chǎn)品2由旋流分離器s頂部經(jīng)由閥門(mén)k3調(diào)壓至0.7～1.6mpa送出裝置。

在步驟3)之后還包括以下步驟：旋流分離器s底部分離出的飽和水3經(jīng)排液閥門(mén)k4返回給水泵p入口的緩沖罐v，與補(bǔ)充除鹽水1混合后循環(huán)利用。

具體的，本發(fā)明包含緩沖罐v，給水泵p，半焦冷卻器e，旋流分離器s和帶調(diào)節(jié)功能的閥門(mén)k1、k2、k3、k4。其過(guò)程為：25～40℃除鹽水1經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐v，后經(jīng)給水泵p增壓至0.8～1.7mpa，由閥門(mén)k2調(diào)節(jié)至所需的流量后，自半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a進(jìn)入，進(jìn)入纏繞式輻射管內(nèi)的水沿纏繞式輻射管螺旋上升，與纏繞式輻射管外,即纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中停留的熱半焦4發(fā)生熱交換，除鹽水1在纏繞式輻射管內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至170～200℃并被全部汽化，汽化后的蒸汽繼續(xù)在纏繞式輻射管內(nèi)螺旋上升并被進(jìn)一步的過(guò)熱至200～250℃，被過(guò)熱后的蒸汽由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入旋流分離器s內(nèi)，旋流分離器s底部的排液閥門(mén)k4關(guān)閉，經(jīng)旋流分離器s緩沖后，過(guò)熱蒸汽2由旋流分離器s頂部經(jīng)由閥門(mén)k3調(diào)壓至0.7～1.6mpa送出裝置。

若同時(shí)增大閥門(mén)k1和閥門(mén)k2，除鹽水1在纏繞式輻射管內(nèi)被逐步加熱至175～200℃并被部分汽化，被部分汽化后的汽水混合物由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入汽水旋流分離器s內(nèi)，進(jìn)入旋流分離器s內(nèi)的汽水混合物將其自身的速度能將其轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)離心力，實(shí)現(xiàn)蒸汽與飽和水的分離，飽和熱蒸汽2由旋流分離器s頂部經(jīng)閥門(mén)k3調(diào)節(jié)旋流分離器內(nèi)的壓力0.7～1.6mpa送出裝置。旋流分離器s底部分離出的飽和水3經(jīng)排液閥門(mén)k4返回給水泵p入口的緩沖罐v，與補(bǔ)充除鹽水1混合后循環(huán)利用。

若再次同時(shí)再增大閥門(mén)k1和閥門(mén)k2，除鹽水1在纏繞式輻射管內(nèi)被逐步加熱至160～180℃并沒(méi)有發(fā)生汽化，被部分加熱后的水由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入汽水的旋流分離器s內(nèi)，旋流分離器s底部的排液閥門(mén)k4關(guān)閉，經(jīng)旋流分離器s緩沖后，熱水2由旋流分離器s頂部經(jīng)由閥門(mén)k3調(diào)壓至0.7～1.6mpa送出裝置。

600～750℃的熱半焦4由熱解爐底部自然滑落進(jìn)入半焦冷卻器e的纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔內(nèi)，停留在內(nèi)空腔內(nèi)的熱半焦4依靠電磁波輻射實(shí)現(xiàn)熱冷物體間熱量傳遞的過(guò)程。而進(jìn)入纏繞式輻射管內(nèi)空腔的半焦顆粒會(huì)隨半焦冷卻器e底部安裝的排焦裝置緩慢向下移動(dòng)，頂部熱解爐內(nèi)的熱半焦4不斷補(bǔ)充，最終離開(kāi)半焦冷卻器e的半焦4＇溫度被降至120～150℃，已經(jīng)滿(mǎn)足技術(shù)條件，經(jīng)后續(xù)工藝的調(diào)濕處理后進(jìn)倉(cāng)儲(chǔ)存。

本發(fā)明的半焦冷卻器e可與熱解爐熱半焦下料口一一對(duì)應(yīng)，也可以多個(gè)熱半焦下料口對(duì)應(yīng)一臺(tái)半焦冷卻器e，通過(guò)精確調(diào)節(jié)閥門(mén)k2即可達(dá)到均勻供水均勻冷卻的目的。同時(shí)本發(fā)明強(qiáng)化了溫差效應(yīng)，提高了輻射換熱效率，有利于半焦充分冷卻。

具體的，參見(jiàn)圖2～圖3，所述的半焦冷卻器e由入口連接管n、纏繞式輻射管p1、p2、隔離支撐板g，半焦冷卻器頂板t，半焦冷卻器底板b，c型彈性管m，外殼體h以及外殼體與外層纏繞式輻射管之間填充隔熱耐火材料w等組成。入口連接管n置于半焦冷卻器e的頂端，入口連接管n入口與熱解爐的熱半焦下料口相接，入口連接管n的外部由耐熱金屬材料制成，內(nèi)部由非金屬耐熱材料進(jìn)行保護(hù)。入口連接管的下部插入半焦冷卻器頂板t內(nèi)，連接縫f處設(shè)置可供上下變形的c型彈性管m，c型彈性管m，用于吸收由于半焦冷卻器e熱脹冷縮產(chǎn)生的垂直方向上的位移。c型彈性管m的側(cè)板焊接在入口連接管n的外側(cè)壁上，c型彈性管m的底板焊接在半焦冷卻器頂板t上。

熱半焦4經(jīng)入口連接管n進(jìn)入半焦冷卻器e內(nèi)部，半焦冷卻器e內(nèi)部分別設(shè)置兩個(gè)纏繞式輻射管即中心纏繞式輻射管p1和外層纏繞式輻射管p2。螺旋的纏繞式輻射管橫向切面為矩形結(jié)構(gòu)，四角由4個(gè)直角彎頭連接，直角彎頭的彎曲半徑為1.5～2倍的管徑，輻射管與輻射管之間緊密貼合，并沿橫向切面矩形幾何中心螺旋纏繞形成一個(gè)矩形管筒，矩形管筒的表面與半焦接觸時(shí)，即為纏繞式輻射管受熱面。輻射管與輻射管之間緊密貼合，相互貼合的輻射管在其輻射管管壁受熱時(shí)沿管壁水平徑向上產(chǎn)生膨脹位移，在垂直徑向上緊密貼合的輻射管相互支撐加強(qiáng)自身的剛度。以上所述的輻射管與輻射管之間緊密貼合，形成了鋸齒形結(jié)構(gòu)表面，鋸齒形結(jié)構(gòu)表面面積是同樣平面結(jié)構(gòu)尺寸的1.57倍，上述的鋸齒形結(jié)構(gòu)表面在其半焦顆粒垂直移動(dòng)的過(guò)程中，其弧形表面對(duì)半焦顆粒產(chǎn)生水平方向作用力，并在該作用力下產(chǎn)生水平方向上位移，受自身重力作用向下移動(dòng)的半焦顆粒與水平方向的作用力耦合，產(chǎn)生了振動(dòng)效應(yīng)，即使其向下移動(dòng)的半焦顆粒相互晃動(dòng)、相擠壓，半焦顆粒之間的位置重新排列，細(xì)顆粒有序的填補(bǔ)了大半焦顆粒之間形成的空隙，越向下移動(dòng)顆粒與顆粒之間貼合的越緊密，對(duì)熱解爐內(nèi)的氣相介質(zhì)進(jìn)行了有效的阻隔和截流，防止熱解爐內(nèi)的氣體下竄，此時(shí)緊密貼合在一起的半焦顆粒推進(jìn)了半焦顆粒之間的熱量傳遞，促使半焦顆粒中心位置的熱量向兩邊的鋸齒形結(jié)構(gòu)表面轉(zhuǎn)移。中心纏繞式輻射管p1外圈設(shè)置同軸線(xiàn)的外層纏繞式輻射管p2，外層纏繞式輻射管p2與中心纏繞式輻射管p1螺旋纏繞方向相反，由半焦冷卻器底板b向半焦冷卻器頂板t看，中心纏繞式輻射管p1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，外層纏繞式輻射管p2順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可以增加同平面溫度分布；同時(shí)中心纏繞式輻射管p1的出、入口與外層纏繞式輻射管p2的出、入口匯合，有效的減少出入口管口數(shù)量。通常情況下設(shè)置纏繞式輻射管的纏繞匝數(shù)為45～60。外層纏繞式輻射管p2形成的矩形管筒的內(nèi)壁面與熱半焦直接接觸，外壁面與半焦冷卻器殼體h之間填充耐火隔熱材料w，防止熱量散失。

中心纏繞式輻射管p1與外層纏繞式輻射管p2之間設(shè)置隔離支撐板g，可將纏繞式輻射管內(nèi)空腔體進(jìn)行有效分隔，同時(shí)增加纏繞式輻射管之間的支撐強(qiáng)度。纏繞式輻射管與纏繞式輻射管之間的距離d≥5倍的rmax，≤8.5倍的rmax，rmax為半焦顆粒最大直徑。隔離支撐板之間的最小距離l≥15～25倍的rmax，以確保半焦顆粒在纏繞式輻射管內(nèi)空腔內(nèi)有效向下移動(dòng)，防止顆粒之間形成橋拱而發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

纏繞式輻射管沿纏繞幾何中心軸線(xiàn)可設(shè)置多圈，圈數(shù)的多少可依據(jù)熱半焦下落口的大小靈活設(shè)置。本發(fā)明半焦冷卻器可設(shè)置成方環(huán)形，也可設(shè)置成圓環(huán)形，分別適應(yīng)現(xiàn)有的方形爐和圓形爐。與此同時(shí)本發(fā)明的半焦冷卻器e，不但可以用于固體半焦的冷卻降溫，也可用于碳素、熱灰渣、礦渣等，同時(shí)也可用于加熱干燥脫水領(lǐng)域。

實(shí)施例1

25℃除鹽水1經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐v，后由給水泵p增壓至1.1mpa，經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)至所需流量后，從半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a進(jìn)入。650℃的熱半焦4由熱解爐熱半焦下料口經(jīng)半焦冷卻器的熱半焦入口c進(jìn)入，并緩慢向下移動(dòng)。進(jìn)入纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)的除鹽水1沿纏繞式輻射管p1、p2螺旋上升，與纏繞式輻射管p1、p2外即纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中停留的熱半焦4發(fā)生熱交換，除鹽水1在纏繞輻射管p1、p2內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至179℃并被全部汽化，汽化后的蒸汽繼續(xù)在纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)螺旋上升并被進(jìn)一步的過(guò)熱至230℃，被過(guò)熱后的蒸汽由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入汽水的旋流分離器s內(nèi)，旋流分離器s底部的排液閥門(mén)k4關(guān)閉，經(jīng)旋流分離器s緩沖后，過(guò)熱蒸汽2由旋流分離器s頂部經(jīng)由閥門(mén)k3調(diào)壓至1.0mpa送出裝置。半焦4由半焦冷卻器e的半焦出口d排出，半焦4被冷卻至148℃。

實(shí)施例2

35℃除鹽水1經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐v，后由給水泵p增壓至1.35mpa，經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)至所需流量后，從半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a進(jìn)入。700℃的熱半焦4由熱解爐熱半焦下料口經(jīng)半焦冷卻器的熱半焦入口c進(jìn)入，并緩慢向下移動(dòng)。進(jìn)入纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)的除鹽水1沿纏繞式輻射管p1、p2螺旋上升，與纏繞式輻射管p1、p2外即纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中停留的熱半焦4發(fā)生熱交換，除鹽水1在纏繞輻射管p1、p2內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至194℃并被全部汽化，汽化后的蒸汽繼續(xù)在纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)螺旋上升并被進(jìn)一步的過(guò)熱至240℃，被過(guò)熱后的蒸汽由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入汽水的旋流分離器s內(nèi)，旋流分離器s底部的排液閥門(mén)k4關(guān)閉，經(jīng)旋流分離器s緩沖后，過(guò)熱蒸汽2由旋流分離器s頂部經(jīng)由閥門(mén)k3調(diào)壓至1.25mpa送出裝置。半焦4由半焦冷卻器e的半焦出口d排出，半焦4被冷卻至150℃。

實(shí)施例3

30℃除鹽水1經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐v，后由給水泵p增壓至1.07mpa，經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)至所需流量后，從半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a進(jìn)入。680℃的熱半焦4由熱解爐熱半焦下料口經(jīng)半焦冷卻器的熱半焦入口c進(jìn)入，并緩慢向下移動(dòng)。進(jìn)入纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)的除鹽水1沿纏繞式輻射管p1、p2螺旋上升，與纏繞式輻射管p1、p2外即纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中停留的熱半焦4發(fā)生熱交換，除鹽水1在纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至177℃并被部分汽化。

被部分汽化后的汽水混合物由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入汽水的旋流分離器s內(nèi)，進(jìn)入旋流分離器s內(nèi)的汽水混合物將其自身的速度能將其轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)離心力，實(shí)現(xiàn)蒸汽與飽和水的分離，飽和熱蒸汽2由旋流分離器s頂部經(jīng)閥門(mén)k3調(diào)節(jié)旋流分離器內(nèi)的壓力0.97mpa送出裝置。旋流分離器s底部分離出的飽和水3經(jīng)排液閥門(mén)k4返回給水泵p入口的緩沖罐v，與補(bǔ)充除鹽水1混合后循環(huán)利用。半焦4由半焦冷卻器e的半焦出口d排出，半焦4被冷卻至130℃。

實(shí)施例4

35℃除鹽水1經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐v，后由給水泵p增壓至1.1mpa，經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)至所需流量后，從半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a進(jìn)入。700℃的熱半焦4由熱解爐熱半焦下料口經(jīng)半焦冷卻器的熱半焦入口c進(jìn)入，并緩慢向下移動(dòng)。進(jìn)入纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)的除鹽水1沿纏繞式輻射管p1、p2螺旋上升，與纏繞式輻射管p1、p2外即纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中停留的熱半焦4發(fā)生熱交換，除鹽水1在纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至180℃并被部分汽化。

被部分汽化后的汽水混合物由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入汽水的旋流分離器s內(nèi)，進(jìn)入旋流分離器s內(nèi)的汽水混合物將其自身的速度能將其轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)離心力，實(shí)現(xiàn)蒸汽與飽和水的分離，飽和熱蒸汽2由旋流分離器s頂部經(jīng)閥門(mén)k3調(diào)節(jié)旋流分離器內(nèi)的壓力1.0mpa送出裝置。旋流分離器s底部分離出的飽和水3經(jīng)排液閥門(mén)k4返回給水泵p入口的緩沖罐v，與補(bǔ)充除鹽水1混合后循環(huán)利用。半焦4由半焦冷卻器e的半焦出口d排出，半焦4被冷卻至138℃。

實(shí)施例5

32℃除鹽水1經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐v，后由給水泵p增壓至0.9mpa，經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)至所需流量后，從半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a進(jìn)入。720℃的熱半焦4由熱解爐熱半焦下料口經(jīng)半焦冷卻器的熱半焦入口c進(jìn)入，并緩慢向下移動(dòng)。進(jìn)入纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)的除鹽水1沿纏繞式輻射管p1、p2螺旋上升，與纏繞式輻射管p1、p2外即纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中停留的熱半焦4發(fā)生熱交換，除鹽水1在纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至171℃并沒(méi)有發(fā)生汽化，被加熱后的水由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入汽水的旋流分離器s內(nèi)，旋流分離器s底部的排液閥門(mén)k4關(guān)閉，經(jīng)旋流分離器s緩沖后，熱水2由旋流分離器s頂部經(jīng)由閥門(mén)k3調(diào)壓至0.8mpa送出裝置。半焦4由半焦冷卻器e的半焦出口d排出，半焦4被冷卻至122℃。

實(shí)施例6

27℃除鹽水1經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)補(bǔ)充流量后進(jìn)入緩沖罐v，后由給水泵p增壓至0.99mpa，經(jīng)閥門(mén)k1調(diào)節(jié)至所需流量后，從半焦冷卻器e的纏繞式輻射管入口a進(jìn)入。670℃的熱半焦4由熱解爐熱半焦下料口經(jīng)半焦冷卻器的熱半焦入口c進(jìn)入，并緩慢向下移動(dòng)。進(jìn)入纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)的除鹽水1沿纏繞式輻射管p1、p2螺旋上升，與纏繞式輻射管p1、p2外即纏繞式輻射管形成的內(nèi)空腔中停留的熱半焦4發(fā)生熱交換，除鹽水1在纏繞式輻射管p1、p2內(nèi)螺旋上升的過(guò)程中被逐步加熱至175℃并沒(méi)有發(fā)生汽化，被加熱后的水由半焦冷卻器e的纏繞式輻射管出口b進(jìn)入汽水的旋流分離器s內(nèi)，旋流分離器s底部的排液閥門(mén)k4關(guān)閉，經(jīng)旋流分離器s緩沖后，熱水2由旋流分離器s頂部經(jīng)由閥門(mén)k3調(diào)壓至0.89mpa送出裝置。半焦4由半焦冷卻器e的半焦出口d排出，半焦4被冷卻至122℃。

本發(fā)明提供了一種緊湊纏繞型半焦冷卻裝置及工藝，實(shí)現(xiàn)了除鹽水的預(yù)熱、蒸發(fā)、過(guò)熱一體化，采用螺旋纏繞式輻射管高效回收半焦顯熱，并可根據(jù)實(shí)際需要產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽和熱水，同時(shí)具有冷卻后的半焦顆粒溫度的特點(diǎn)。

本發(fā)明工藝過(guò)程簡(jiǎn)單緊湊，冷介質(zhì)液態(tài)水與熱介質(zhì)固體半焦逆向流動(dòng)，提高了換熱效率，降低了半焦冷卻后的溫度。半焦冷卻器設(shè)置在熱解爐底部，與現(xiàn)有爐型緊密結(jié)合。由螺旋的纏繞式輻射管埋藏在向下緩慢移動(dòng)的半焦中，纏繞式輻射管內(nèi)的冷介質(zhì)吸收半焦顯熱，對(duì)熱半焦進(jìn)行降溫冷卻。半焦冷卻器內(nèi)設(shè)置多個(gè)同中心螺旋的纏繞式輻射管，將向下移動(dòng)的半焦分隔成厚度均的半焦料層，半焦料層與其周?chē)p繞的輻射管，使其形成穩(wěn)定的溫度梯度實(shí)現(xiàn)最大限度熱量交換。通過(guò)四個(gè)閥門(mén)開(kāi)啟度不同，即可靈活調(diào)節(jié)水產(chǎn)品(過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽、熱水)性質(zhì)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。