[发明专利]过热蒸汽流超细粉碎尾气冷凝-再沸封闭循环方法

说明书

一种过热蒸汽流超音速超细粉碎尾气冷凝‑再沸封闭循环方法，适用于以1.2~2.5MPa、280~420℃的过热蒸汽介质粉碎水不溶性颗粒后产生95~125kPa、110~150℃粉碎尾气的场合。尾气通过水喷射冷凝器升压冷凝、冷凝循环液两段绝热再沸，再生为105~200kPa的洁净饱和蒸汽，通过蒸汽加压机升温升压提供超音速气流超细粉碎所需的机械能，从而免用锅炉、节约生产蒸汽的一次能源，并且循环再生过程同时完成尾气净化。以2000 kg/h过热蒸汽超细粉碎装置为例，本发明方法以405kW动力替代200 kg/h标煤燃烧，并且克服了现有过热蒸汽超音速气流粉碎技术废热排放和冷却水消耗的问题，为低碳、环保技术进步提供经济、适用的解决方案。

技术领域

本发明涉及工业废气处理、废热回收与低位能利用技术领域，特别是化工尾气封闭循环利用的节能减排方法。。

背景技术

过热蒸汽流粉碎是一种超细粉体材料加工技术。与空气相比，过热蒸汽作为粉碎介质其洁净度高、黏度低、而且可以消除粉碎过程颗粒摩擦产生的静电从而减少颗粒二次内聚现象，因此成为高端无机超细粉体产品加工首选技术。目前该技术一个不足之处是能耗高，原因在于采用锅炉产生的1.2~2.5MPa（绝对压力，下同）、280~420℃的过热蒸汽为粉碎介质，其热焓通过超音速喷嘴转换为流体动能并实际用于粉碎过程的比例不足25%，超过75%的热焓残留于95~125 kPa（绝对压力，下同）、110~150℃的粉碎尾气中。现有余热回收技术用该尾气加热65~120℃助燃空气（柳少军等，气流粉碎在钛白生产中的应用，广州化工，2015，43（23）：215-216）或65℃热水（陈景生，钛白汽流粉碎生产工艺优化及节能技术应用，山东化工，2017，46：72-73），所回收的余热品位太低、对降低蒸汽发生过程一次能源消耗作用不大。本发明更为有效的余热利用方法，是在保证过热蒸汽超音速粉碎工艺条件的前提下，保持尾气焓值品位、替代锅炉蒸汽发生过程消耗的一次能源，从而使上述占比75%的尾气热焓得到循环利用、大幅度降低过热蒸汽超音速粉碎过程能耗。

为此，本发明过热蒸汽流超细粉碎尾气冷凝-再沸封闭循环方法，首先使尾气在水喷射泵作用下加压冷凝，然后使冷凝液在105~200kPa的压力下绝热再沸，从而使尾气净化并再生为洁净的饱和蒸汽。然后通过机械加压使其还原到超细粉碎工艺所需的过热蒸汽状态。采用本发明方法，使过热蒸汽流超细粉碎尾气通过加压冷凝-绝热再沸完成净化、再生的同时实现循环利用，不仅节约了传统过热蒸汽流超细粉碎方法中占比75%的蒸汽发生能耗，而且替代了蒸汽锅炉，具有显著的节能、减排、降耗、增收四重效益。

发明内容

本发明公开一种过热蒸汽流超细粉碎尾气冷凝-再沸封闭循环方法。本发明方法适用于以1.2~2.5MPa、280~420℃的过热蒸汽介质粉碎水不溶性颗粒后产生95~125kPa、110~150℃粉碎尾气的场合。例如采用扁平式超音速气流粉碎机粉碎超细钛白粉的过程，以1.8~2.0MPa、280~320℃的过热蒸汽为粉碎介质，产生的尾气主要成分仍然是过热蒸汽、其压力95~125kPa、温度110~140℃。采用本发明方法改进尾气余热回收技术的步骤是：首先使该尾气加压冷凝、然后使冷凝液绝热再沸，生成压力为105~200kPa的洁净饱和蒸汽；再通过蒸汽加压机升温升压为符合超音速气流超细粉碎工艺要求的1.2~2.5MPa、280~420℃的过热蒸汽。本发明主要发明思想是根据流体静力学、气液两相流体动力学及传热传质原理和水蒸汽温度-压力-热焓关联特性及相变规律，构建加压冷凝-绝热再沸尾气净化和蒸汽再生过程与系统，并利用机械加压实现过热蒸汽超音速粉碎介质封闭循环，免去蒸汽发生过程的一次能源消耗、免用锅炉，为过热蒸汽超音速气流粉碎提供经济、适用的低碳环保技术进步。