煤焦煙氣余熱回收節(jié)能利用裝置的設(shè)計

高晉庭

（呂梁市能源局，山西 呂梁 033000）

引言

煤焦化又稱煤炭高溫干餾，主要是以煤作為原料，在隔絕空氣條件下，加熱到950 ℃左右，經(jīng)高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時獲得煤氣、煤焦油并回收其他化工產(chǎn)品的一種煤轉(zhuǎn)化工藝。焦炭的主要用途是煉鐵，少量用做化工原料制造電石、電極等，在煤焦化的過程中會產(chǎn)生較大的煙氣，煙氣是氣體和煙塵的混合物[1-2]。在進(jìn)行煙氣處理時，由于混合物內(nèi)部存大量熱量，直接排放會造成資源浪費(fèi)，同時由于混合物存在較多的雜質(zhì)，直接排放會對環(huán)境造成較為嚴(yán)重的污染，所以將煙氣熱量進(jìn)行回收再利用成為了時下熱門課題，此前眾多學(xué)者對其研究主要集中在余熱回收工藝[3-4]，較少對熱量回收裝置進(jìn)行研究，本文基于實(shí)際需要，設(shè)計了一種煤焦煙氣余熱回收節(jié)能利用裝置，為企業(yè)降本增效提供一定的參考。

1 裝置的總體結(jié)構(gòu)

裝置包括煙氣處理箱，煙氣處理箱的內(nèi)部上端表面設(shè)置有進(jìn)氣口，煙氣處理箱的內(nèi)部右側(cè)表面固定連接有底塊，上端固定安裝有放置倉。在放置倉的內(nèi)部左側(cè)上端表面設(shè)置有過濾網(wǎng)，內(nèi)部左側(cè)下端表面設(shè)置有活性炭吸附層，過濾網(wǎng)和活性炭吸附層的左側(cè)表面固定連接有把手，且連接處設(shè)置有密封墊。同時煙氣處理箱的內(nèi)部側(cè)邊底端固定安裝有漏斗，漏斗的末端固定連接有連接管。

在裝置煙氣處理箱的右側(cè)設(shè)置有收集箱，收集箱連接管穿過收集箱的側(cè)壁，收集箱的內(nèi)部底端表面固定安裝有加熱水箱。右側(cè)上端表面固定連接有進(jìn)水管，進(jìn)水管的末端穿進(jìn)加熱水箱內(nèi)部，同時在進(jìn)水管的內(nèi)部設(shè)置第二控制閥門。加熱水箱的內(nèi)部設(shè)置有彎管，彎管的左側(cè)末端與連接管的右側(cè)末端固定連接，加熱水箱的右側(cè)底部表面固定連接有出水管，出水管的末端穿過收集箱的右側(cè)壁，出水管的內(nèi)部設(shè)置有第一控制閥門。在加熱水箱的上端右側(cè)固定安裝有熱量吸收儲存箱，將彎管的末端與熱量吸收儲存箱的動能輸入端進(jìn)行連接，熱量吸收儲存箱動能輸出端固定連接有出氣管，內(nèi)部設(shè)置有第三控制閥門。煤焦煙氣余熱回收節(jié)能利用裝置整體的結(jié)構(gòu)示意簡圖，如圖1所示。

圖1 煤焦煙氣余熱回收節(jié)能利用裝置結(jié)構(gòu)圖

2 裝置的設(shè)計方案

煙氣處理箱1 的內(nèi)部上端表面設(shè)置有進(jìn)氣口3，利用進(jìn)氣口3 把煤焦煙氣給注入到煙氣處理箱1 的內(nèi)部，煙氣處理箱1 的內(nèi)部右側(cè)表面固定連接有底塊4，底塊4 的上端固定安裝有放置倉2，利用底塊4給放置倉2 進(jìn)行支撐。放置倉內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意，如圖2 所示。

圖2 放置倉內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖

放置倉2 的內(nèi)部左側(cè)上端表面設(shè)置有過濾網(wǎng)18，放置倉2 的內(nèi)部左側(cè)下端表面設(shè)置有活性炭吸附層16，煤焦煙氣先通過過濾網(wǎng)18，利用過濾網(wǎng)18 給煤焦煙氣內(nèi)部較大的顆粒物進(jìn)行過濾，但是煤焦煙氣內(nèi)部還含有一些小的顆粒物，這時候在通過活性炭吸附層16，把煤焦煙氣內(nèi)部較小顆粒和其他物質(zhì)進(jìn)行吸附，防止后續(xù)排放煤焦煙氣內(nèi)部物質(zhì)會污染空氣。同時過濾網(wǎng)18 和活性炭吸附層16 的左側(cè)表面固定連接有把手17，抽動把手17，就能把過濾網(wǎng)18 和活性炭吸附層16 給抽出，方便后續(xù)的更換，過濾網(wǎng)18與放置倉2 連接處設(shè)置有密封墊19，同時活性炭吸附層16 與放置倉2 連接處設(shè)置有密封墊19，設(shè)置密封墊19 保證這整個放置倉2 的密封性，防止煙氣處理箱1 內(nèi)部未處理的氣體流出造成空氣的污染。

煙氣處理箱1 的右側(cè)設(shè)置有收集箱15，且連接管6 穿過收集箱15 的側(cè)壁，收集箱15 的內(nèi)部底端表面固定安裝有加熱水箱9，加熱水箱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3 所示。收集箱15 的右側(cè)上端表面固定連接有進(jìn)水管10，且進(jìn)水管10 的末端穿進(jìn)加熱水箱9 內(nèi)部，進(jìn)水管10 的內(nèi)部設(shè)置有第二控制閥門11，打開第二控制閥門11，通過進(jìn)水管10 給加熱水箱9 的內(nèi)部注水，加熱水箱9 的內(nèi)部設(shè)置有彎管20，且彎管20 的左側(cè)末端與連接管6 的右側(cè)末端固定連接，過濾完的熱氣通過連接管6 進(jìn)入到彎管20 中，然后再給加熱水箱9 內(nèi)部的水進(jìn)行加熱，從而使熱傳遞到水中。

圖3 加熱水箱結(jié)構(gòu)示意圖

加熱水箱9 的右側(cè)底部表面固定連接有出水管8，且出水管8 的末端穿過收集箱15 的右側(cè)壁，出水管8 的內(nèi)部設(shè)置有第一控制閥門7，打開第一控制閥門7 可以把加熱水箱9 內(nèi)部加熱好的水給排出收集，方便簡潔。加熱水箱9 的上端右側(cè)固定安裝有熱量吸收儲存箱14，且彎管20 的末端與熱量吸收儲存箱14的動能輸入端，通過熱煙氣對水進(jìn)行加熱，水的沸點(diǎn)是100 ℃，所以熱煙氣的溫度只能降到100 ℃，如果直接排放出去就會產(chǎn)生熱能的浪費(fèi)，100 ℃的熱煙氣會進(jìn)入到熱量吸收儲存箱14 中，通過熱量吸收儲存箱14 的作用把剩下的溫度給吸收起來，熱量吸收儲存箱14 動能輸出端固定連接有出氣管13，出氣管13的內(nèi)部設(shè)置有第三控制閥門12，然后再打開第三控制閥門12。把熱量吸收完和過濾完的煤焦煙氣通過出氣管13 排出，保證熱量的利用率，也能防止對空氣的污染。

3 裝置的優(yōu)點(diǎn)

本文設(shè)計的煤焦煙氣余熱回收節(jié)能利用裝置不僅能在煙氣處理時減少混合物內(nèi)部熱力資源浪費(fèi)的問題，還能降低混合物內(nèi)部雜質(zhì)排放對環(huán)境的污染。該裝置的獨(dú)特過濾網(wǎng)和活性炭吸附層除能過濾掉煙氣中較大的顆粒物之外，還能將煙氣中的小顆粒物和其他附著物進(jìn)行吸附，防止后續(xù)排放煤焦煙氣內(nèi)部物質(zhì)再次污染空氣。另外該裝置可將煙氣中含有的熱量通過吸收儲存箱進(jìn)行轉(zhuǎn)化吸收，實(shí)現(xiàn)了廢棄能源再利用，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

4 結(jié)語

節(jié)能是在應(yīng)用技術(shù)上現(xiàn)實(shí)可靠、經(jīng)濟(jì)上可行合理、環(huán)境和社會都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能設(shè)備或工藝的能量利用效率。節(jié)能滲透在生產(chǎn)生活的方方面面，其中煤焦煙氣余熱回收利用就是節(jié)能非常重要的一部分。我國煤焦煙氣余熱資源豐富，但余熱回收利用效率低下，其中尤以中、低溫?zé)煔庥酂崂霉?jié)能潛力巨大。本文所設(shè)計的裝置，其應(yīng)用能起到節(jié)能、減排、增效的作用，有助于煤焦生產(chǎn)企業(yè)能源利用效率及其經(jīng)濟(jì)效益的提升，可為企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排效益作出貢獻(xiàn)。