CN102585920A - 一种节能型煤气冷凝除湿装置及其工艺 - Google Patents

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宋立丽
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Abstract

本发明属于能源技术领域，涉及一种节能型煤气冷凝除湿装置，还涉及一种节能型煤气冷凝除湿工艺。该装置包括通过管道依次连接的煤气降温喷淋系统(1)、丝网脱水设备、冷凝除水机组(3)和换热设备(4)，所述煤气降温喷淋系统(1)包括构成循环系统的冷却塔(5)、泵(6)、水处理设备(7)和喷淋塔(8)；所述丝网脱水设备包括丝网脱水器(2)和排水阀门(9)；所述冷凝除水机组(3)包括至少一个构成循环系统的冷却塔(5)、泵(6)、溴机(10)和表冷器(11)。该装置既能除去机械水和部分饱和水，又相对于单独的冷凝除湿装置减少了能耗和设备的腐蚀。

Description

一种节能型煤气冷凝除湿装置及其工艺
技术领域
本发明属于能源技术领域，涉及一种节能型煤气冷凝除湿装置，还涉及一种节能型煤气冷凝除湿工艺。
背景技术
煤气中含有水分，在煤气的燃烧和使用过程中，水分随煤气的燃烧而气化，气化后继续吸热，升温至煤气的燃烧温度。所以煤气中含有水分会消耗大量的能量，降低煤气含水量，能够有效提高煤气热值和煤气质量。
另外，煤气中大量的水分，煤气在管道输送过程中，随着温度的不断降低，其中饱和水蒸汽析出，煤气中的水雾及其他杂质凝结下来，不仅降低热值，还由于在输送过程中的降温，会在管壁形成松的多孔积液层而堆积，这样会造成管壁粗糙，压力降低，甚至堵塞，以及煤气压力波动。同时，煤气中可溶于水的硫化氢等气体溶于水产生酸性物质或者酸性溶液，对管道有腐蚀作用。
脱除煤气中的水分方法很多，包括：吸附法、机械法和冷凝法。吸附法是指利用固体或液体吸附剂吸收煤气中的水分，如采用三甘醇或者无机盐作脱水剂，除水性能可靠，但其缺点是消耗热量大、运行成本高、还要涉及吸附剂的回收与再生。机械法是利用水滴的物理碰撞、离心或惯性力的作用实现除水，主要装置有丝网脱水、旋流板脱水和折叠板脱水，其优点是设备运行成本低，缺点是只能脱除煤气中部分机械水，除湿效率低，设备腐蚀严重。冷凝法是以氨或盐水为冷冻剂，通过压缩冷冻循环进行直接或者间接换热，使煤气的温度降低至露点，再经过气液分离器分离掉煤气中的水分，脱湿煤气通过热交换器升温后送出，但是设备投资大，耗电量大等。
中国专利申请00211173.X号公开了一种新型高效高炉煤气脱水装置，其采用的是填料除水和丝网除水相结合的方式，但还是不能脱除煤气中饱和水；中国专利申请200820031733.1号公开了节能型除湿装置，只是应用冷凝除湿原理的简单除湿装置，并未进行分步除水，其缺点是减少煤气中的杂质，除水效率不够高，节能效率不高。
现有的煤气除水装置中机械法除水装置不能除去饱和水，除水不够彻底；溶液除湿装置需要的除湿溶液量大还需要对溶液进行再生；现有的冷凝法是机械水和饱和水同时脱除，耗电量大，不节能环保。
发明内容
本发明的技术解决问题是：针对现有的吸附法需要吸附剂再生，机械法无法除去饱和水的问题，结合已有的冷凝法原理，发明一种节能型煤气冷凝除湿装置，还提供一种节能型煤气冷凝除湿工艺。该装置既能除去机械水和部分饱和水，又相对于单独的冷凝除湿装置减少了能耗和设备的腐蚀。
本发明的技术解决方案是：
本发明提供的一种节能型煤气冷凝除湿装置，包括通过管道依次连接的煤气降温喷淋系统、丝网脱水设备、冷凝除水机组和换热设备，所述煤气降温喷淋系统包括构成循环系统的冷却塔、泵、水处理设备和喷淋塔；丝网脱水设备包括丝网脱水器和排水阀门；冷凝除水机组包括至少一个构成循环系统的冷却塔、泵、溴机和表冷器。
在煤气降温喷淋系统中，喷淋塔里的喷淋水由冷却塔冷却而来，对煤气喷淋后的水从喷淋塔排出，经过水处理设备处理后再次进入冷却塔冷却，依次循环。
所述冷凝除水机组中需要1-10个由冷却塔、泵、溴机和表冷器构成的循环系统。所述溴机的总数量为1-30台。
本发明提供的一种节能型煤气冷凝除湿工艺，包括以下步骤：
A、对煤气进行降温喷淋
煤气通过煤气管道送入煤气降温喷淋系统，在煤气降温喷淋系统中，煤气经过喷淋塔喷淋降温，部分气态水凝结成液态水，然后进入丝网脱水设备；
B、对煤气进行丝网脱水
丝网脱水设备进一步脱除煤气里的部分机械水，同时对煤气进行精除尘，然后煤气进入冷凝除水机组；
C、对煤气进行冷凝除水
煤气再经过冷凝除水机组中的表冷器冷凝降温，除去剩余的机械水和部分饱和水，最后进入换热设备；
D、进行换热处理
在换热设备里，通过热交换使低温的煤气升温达到煤气除水前的温度或者所需要的温度。
喷淋塔里的喷淋水是由冷却塔冷却而来的，喷淋后的水从喷淋塔排出，经过水处理设备处理后再次进入冷却塔冷却，依次循环。
换热设备里的蒸汽与煤气流动方向相反，以使煤气达到升温目的。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
相对于传统的机械除水法、冷凝法，本发明是喷淋降温、丝网脱水和冷凝脱水方法相结合。喷淋降温不仅是降低煤气的温度，为冷凝除水预降温，还在降温过程中除去煤气中原有的机械水，还去除煤气中含有的部分饱和水和去除部分煤气中含有的酸性等腐蚀性成分；丝网脱水降低煤气中机械水的同时还对煤气进行除尘，有效的降低煤气在冷凝除水时的能耗和灰尘对煤气的堵塞和腐蚀；经过前面的两阶段的除水除尘，冷凝脱水在相对于直接冷凝除水在较低的能耗的条件下，达到更好的除水效果。
本发明可以有效地降低煤气中的含水量，除去煤气的杂质和灰尘，能够有效地提高煤气的热值，减少对设备和用气管道的腐蚀，具有高的工业价值和节能环保意义。
附图说明
图1是根据本发明的煤气冷凝除湿装置示意图。
图中，1-煤气降温喷淋系统，2-丝网脱水器，3-冷凝除水机组，4-换热设备，5-冷却塔，6-泵，7-水处理设备，8-喷淋塔，9-排水阀门，10-溴机，11-表冷器，12-煤气管道，13-喷淋水管道，14-冷凝水管道，15-冷却水管道，16-冷冻水管道，17-蒸汽管道。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
如图1所示，本实施例中，节能型煤气冷凝除湿装置包括通过管道依次连接的煤气降温喷淋系统1、丝网脱水设备、冷凝除水机组3和换热设备4，所述煤气降温喷淋系统1包括构成循环系统的冷却塔5、泵6、水处理设备7和喷淋塔8；丝网脱水设备包括丝网脱水器2和排水阀门9；冷凝除水机组3包括至少一个构成循环系统的冷却塔5、泵6、溴机10和表冷器11。
该装置中管道包括煤气管道12、喷淋水管道13、冷凝水管道14、冷却水管道15、冷冻水管道16和蒸汽管道17。
煤气管道与煤气降温喷淋系统连接，煤气降温喷淋系统与丝网脱水设备连接，丝网脱水设备与冷凝除水机组连接，冷凝除水机组与换热设备连接，换热设备与煤气管道连接。
在煤气降温喷淋系统中，喷淋塔8里的喷淋水由冷却塔5冷却而来，对煤气喷淋后的水从喷淋塔8排出，经过水处理设备7处理后再次进入冷却塔5冷却，依次循环。
丝网脱水设备不仅可以进一步脱除部分机械水，还可以对煤气进行除尘，减少对后续冷凝设备的堵塞。
所述冷凝除水机组3中需要1-10个由冷却塔5、泵6、溴机10和表冷器11构成的循环系统。所述溴机的总数量为1-30台，一个循环系统可以有一台溴机，也可以是两台或三台溴机并联在一起。冷凝除水机组是除水的核心部分，通过冷凝降温，同时除去剩余的机械水和部分饱和水。
根据该装置的煤气冷凝除湿工艺，包括以下步骤：
A、对煤气进行降温喷淋
煤气通过煤气管道12送入煤气降温喷淋系统，在煤气降温喷淋系统中，煤气经过喷淋塔8喷淋降温，部分气态水凝结成液态水，然后进入丝网脱水设备；
喷淋塔8里的喷淋水是由冷却塔5冷却而来的，进入喷淋塔8对煤气喷淋降温，同时除去煤气中含有的部分水，喷淋后的水从喷淋塔8排出，经过水处理设备7处理后再次进入冷却塔5冷却，依次循环。煤气经过冷却水对煤气进行降温，降温过程中有饱和水析出，同时喷淋过程中可以除去煤气中的杂质。
冷却塔冷却的水温度为0-40°；经过喷淋塔喷淋，煤气温度下降10-35°；除水量为0-40g/Nm3。
B、对煤气进行丝网脱水
丝网脱水设备进一步脱除煤气里的部分机械水，同时对煤气进行精除尘，然后煤气进入冷凝除水机组；
丝网脱水器脱水10-50g/Nm3，使煤气的机械水含水量低于10g/Nm3。
C、对煤气进行冷凝除水
煤气再经过冷凝除水机组中的表冷器11冷凝降温，除去剩余的机械水和部分饱和水，最后进入换热设备；
经过冷凝除水机组，使煤气的总的含水量低于预定值，例如10g/Nm3或20g/Nm3。
D、进行换热处理
换热设备里的蒸汽与煤气流动方向相反，以使煤气达到升温目的。在换热设备4里，通过热交换使冷凝的煤气升温达到煤气除水前的温度或者所需要的温度。
换热设备经预热升温，使煤气的温度升高10-60°，使煤气的温度高于30°。
煤气经过降温喷淋、丝网脱水、冷凝除水和换热，使煤气保持原有的温度的基础上，实现了煤气除水，提高了煤气的热值和减少了对设备的腐蚀，具有高的工业价值和节能环保意义。
本发明不局限于权利要求和上述实施例所述及的内容，只要是根据本发明的构思所创作出来的任何发明，都应归属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种节能型煤气冷凝除湿装置，其特征在于：包括通过管道依次连接的煤气降温喷淋系统(1)、丝网脱水设备、冷凝除水机组(3)和换热设备(4)，所述煤气降温喷淋系统(1)包括构成循环系统的冷却塔(5)、泵(6)、水处理设备(7)和喷淋塔(8)；所述丝网脱水设备包括丝网脱水器(2)和排水阀门(9)；所述冷凝除水机组(3)包括至少一个构成循环系统的冷却塔(5)、泵(6)、溴机(10)和表冷器(11)。
2.根据权利要求1所述的一种节能型煤气冷凝除湿装置，其特征在于，在煤气降温喷淋系统(1)中，喷淋塔(8)里的喷淋水由冷却塔(5)冷却而来，对煤气喷淋后的水从喷淋塔(8)排出，经过水处理设备(7)处理后再次进入冷却塔(5)冷却，依次循环。
3.根据权利要求2所述的一种节能型煤气冷凝除湿装置，其特征在于，所述冷凝除水机组(3)中需要1-10个由冷却塔(5)、泵(6)、溴机(10)和表冷器(11)构成的循环系统。
4.根据权利要求3所述的一种节能型煤气冷凝除湿装置，其特征在于，所述溴机的总数量为1-30台。
5.一种节能型煤气冷凝除湿工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、对煤气进行降温喷淋
煤气通过煤气管道送入煤气降温喷淋系统，在煤气降温喷淋系统中，煤气经过喷淋塔喷淋降温，部分气态水凝结成液态水，然后进入丝网脱水设备；
B、对煤气进行丝网脱水
丝网脱水设备进一步脱除煤气里的部分机械水，同时对煤气进行精除尘，然后煤气进入冷凝除水机组；
C、对煤气进行冷凝除水
煤气再经过冷凝除水机组中的表冷器冷凝降温，除去剩余的机械水和部分饱和水，最后进入换热设备；
D、进行换热处理
在换热设备里，通过热交换使降温的煤气升温达到煤气除水前的温度或者所需要的温度。
6.根据权利要求5所述的一种节能型煤气冷凝除湿工艺，其特征在于，喷淋塔里的喷淋水是由冷却塔冷却而来的，喷淋后的水从喷淋塔排出，经过水处理设备处理后再次进入冷却塔冷却，依次循环。
7.根据权利要求5所述的一种节能型煤气冷凝除湿工艺，其特征在于，换热设备里的蒸汽与煤气流动方向相反，以使煤气达到升温目的。
8.根据权利要求5所述的一种节能型煤气冷凝除湿工艺，其特征在于，所述冷凝除水机组中需要1-10个由冷却塔、泵、溴机和表冷器构成的循环系统。
9.根据权利要求8所述的一种节能型煤气冷凝除湿工艺，其特征在于，所述溴机的总数量为1-30台。
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