[发明专利]一种焦炉煤气高效预热方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金和化工领域，更具体地讲，涉及一种利用冶金、化工领域的相关工艺过程中的高温烟气或废气对焦炉煤气进行高效预热的方法。

背景技术

工业生产中，当整个生产系统或系统中的某反应器在还原条件下须利用煤气作为还原反应介质同时还须维持系统的热平衡保证还原反应的进行时，须对煤气进行快速高效预热。如利用钛精矿制备人造金红石工艺中，为了提升人造金红石品质，须将改性钛精矿中的Fe₂O₃还原成FeO以提高钛精矿中杂质元素铁的去除率；低品位铁矿石生产铁精矿工艺中，须将铁矿中的Fe₂O₃还原成Fe₃O₄，以提升铁矿石磁性，通过磁选生产铁精矿等工业生产均涉及到还原反应和系统热平衡，需要对还原性介质(煤气)或物料进行预热保证热平衡。

另外，许多反应器或生产过程中涉及热平衡和提高热效率需要，也采用对气体预热的方法，如用于冶金行业的钢胚加热炉、均热炉以及高炉配套的热风炉，化工行业的还原反应流化床等。但目前工业应用的方法中绝大部分对助燃空气或高炉煤气预热，且预热温度均较低，通常在500℃以下，基本没有对焦炉煤气预热的，其主要原因是受焦炉煤气性质的影响，高温时焦炉煤气中的碳氢化合物(C_nH_m和CH₄)会分解形成积碳，粘附在输气管道上，严重影响系统的连续稳定运行；另外，焦炉煤气的热值高，泄漏易产生爆炸和中毒等重大事故，安全性较差，因此目前基本无对焦炉煤气进行高温预热的相关方法和装置，而助燃空气和高炉煤气预热的方法根本不能用于焦炉煤气的预热。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本发明的目的在于提供一种充分利用高温烟气或废气显热对焦炉煤气进行高效预热的方法，并进一步提供一种能有效防止焦炉煤气中碳氢化合物高温分解积碳且适应范围广的焦炉煤气高效预热方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种焦炉煤气高效预热方法，使用温度为1150℃以上的烟气或废气对焦炉煤气进行预热处理且使烟气或废气与焦炉煤气逆流换热，其中，预热处理包括顺序进行的对流预热处理和辐射预热处理，在对流预热处理之后，焦炉煤气被预热至500～600℃，在辐射预热处理之后，焦炉煤气被继续预热至800～950℃。

根据本发明的焦炉煤气高效预热方法的一个实施例，在辐射预热处理之后，烟气或废气降温至700～850℃，在对流预热处理之后，烟气或废气降温至350～450℃。

根据本发明的焦炉煤气高效预热方法的一个实施例，所述方法还包括将对流预热处理之后的烟气或废气再通过水冷换热降温至150～220℃后排放。

根据本发明的焦炉煤气高效预热方法的一个实施例，在所述对流预热处理和辐射预热处理之间，向焦炉煤气中加入积碳抑制剂和除碳剂。

根据本发明的焦炉煤气高效预热方法的一个实施例，所述积碳抑制剂为H₂S或二甲基二硫，其添加量为0.3～5wt‰；所述除碳剂为蒸汽，其添加量为3～15wt％。

本发明针对焦炉煤气进行高效预热，预热温度高；预热系统设备少，简单可靠、设备要求低、工艺先进、设备性能稳定且作业率高，基本可实现自动控制，劳动强度小、安全性高，可以实现连续稳定地工业化生产，并可以实现对焦炉煤气在高温下分解产生的积碳进行有效处理，保证焦炉煤气高效预热的同时有效除积碳，保证正常生产的需要。

本发明采用高温烟气或尾气对焦炉煤气进行预热，热源介质和待预热气体之间的温度差小，预热时间短、预热效果好，使高温烟气或尾气的显热得到充分利用，有利于实现热能的回收利用，节约能源；减少了高温烟气或尾气的冷却用水量，减少了能耗，节约了生产成本；通过在焦炉煤气中增加微量的积碳抑制剂和除碳剂，防止了焦炉煤气在高温下碳氢化合物分解形成积碳，保证了装置能长时间稳定运行；焦炉煤气的预热温度高，最高可预热至800～950℃；通过温度和压差控制以及切断阀的使用，有效预防了焦炉煤气泄漏引起爆炸和中毒的潜在隐患。预热的焦炉煤气量、焦炉煤气预热温度、预热用的高温烟气或废气量、预热用的高温烟气或废气温度均可实现自动调节，也可根据需要进行控制，适用范围广。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：