CN105925322B - 一种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置，包括由多个直立段壳体和倾斜段壳体上下串接组合而成的直立折线型壳体，壳体中设换热管束，换热管束连通外部的汽包，底部设有冷凝液排出口和进气口，顶部设有出气口，不仅实现了热解气的冷却降温和焦油的冷凝分离，同时还有效回收了高温热解气的显热；采用直立折线型壳体构形，有效避免在传统直立结构冷却装置中，由于上部冷凝的焦油下落至下部换热管表面，并在此沉积，进而影响冷却水和热解气的换热，加大冲洗的难度和冲洗液的消耗量；采用洗油为冲洗液，不仅可减少对水资源的消耗，同时大大减少了含有多种有害有机物且难以处理的废水生成量，有助于降低运行成本以及对环境的影响。

Description

一种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置。
背景技术
在现行的许多煤热解工艺系统中，煤热解产生的热解气温度可达400~550℃，有的甚至更高。目前，煤热解行业多倾向于先采用高温气体过滤技术滤去热解气中的颗粒物，之后再将含有焦油气的热解气送至后部冷却，使焦油冷凝并和气体分离。
然而，现有冷却工艺中多采用氨水或其它介质直接喷洒于高温气体，借此达到使气体降温和焦油分离的目的。显而易见，这一过程不仅产生大量含酚及氨氮等有害物质的废水需进行处理，而且高温气体的余热也末能有效回收，白白浪费了宝贵的热能。
多年来人们进行了多种型式的高温煤气余热回收方法的研究和探讨，如间壁套法、上升管法、余热锅炉法及热管法等。但由于均未能很好解决气体中冷凝焦油在换热体表面的沉积，进而影响传热的问题，因而这一问题一直也没有得以解决。
发明内容
本发明的目的是鉴于现有热解气冷却技术的不足，提出了一种采用直立折线型构形的热解气余热回收和冷却装置，借此实现对热解气的余热回收，同时又使其冷却下来，并实现焦油的冷凝分离。
为此，本发明提供了一种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置，包括直立折线型壳体，所述的直立折线型壳体是由多个直立段壳体和倾斜段壳体上下间隔串接组合而成，所述的直立段壳体和倾斜段壳体中均设有换热管束，该换热管束连通位于直立折线型壳体外部的汽包，直立折线型壳体底部设有冷凝液排出口和进气口，直立折线型壳体顶部设有出气口。
所述的换热管束包括位于直立折线型壳体内上部的预热换热管和位于直立折线型壳体各段壳体内的蒸发换热管；
所述的预热换热管的进口通入除氧软化水，出口连通至汽包；所述的蒸发换热管的出口和入口均连通汽包；所述的汽包上还设有蒸汽出口。
所述的直立折线型壳体底部的冷凝液排出口通过排流管连通至沉降槽，沉降槽通过溢流管连通至溢流槽。
所述的直立折线型壳体内沿其高度方向上分布有多个冲洗管（11），冲洗管出口位于换热管束正上方。
所述的冲洗管内为60～70℃的热洗油。
所述的直立段壳体和倾斜段壳体的连接处设置有倾斜的导流板，导流板位于直立段壳体内部下端，并且与其下方的倾斜段壳体的倾斜方向相反。
所述的直立折线型壳体内顶部设有捕雾器。
所述的相邻的直立段壳体和倾斜段壳体通过焊接连接，倾斜段壳体与水平面的夹角为40～65°。
所述的直立折线型壳体的外表面包设有保温材料。
所述的保温材料为硅酸铝或岩棉。
本发明提供的这种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置的有益效果：
（1）通过本装置，不仅实现了热解气的冷却降温和焦油的冷凝分离，同时还有效回收了高温热解气的显热。换热过程中产生的蒸汽可供生产线使用或它用，由此也提高了整个工艺系统的能效。
（2）采用直立折线型壳体构形，可有效避免在传统直立结构冷却装置中，由于上部冷凝的焦油下落至下部换热管表面，并在此沉积，进而影响冷却水和热解气的换热，同时也加大了冲洗的难度和冲洗液的消耗量。
（3）采用洗油为冲洗液，不仅可减少对水资源的消耗，同时大大减少了含有多种有害有机物且难以处理的废水生成量，有助于降低运行成本以及对环境的影响。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是几种不同的实施方式中壳体的构形。
附图标记说明：1、直立段壳体；2、预热换热管；3、导流板；4、蒸发换热管；5、倾斜段壳体；6、排流管；7、沉降槽；8、溢流管；9、溢流槽；10、汽包；11、冲洗管；12、蒸汽出口。
具体实施方式
鉴于现有热解气冷却技术的不足，本发明提出了一种采用直立折线型构形的热解气余热回收和冷却装置，借此实现对热解气的余热回收，同时又使其冷却下来，并实现焦油的冷凝分离。
实施例1：
本实施例提供一种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置，如图1所示，包括直立折线型壳体，所述的直立折线型壳体是由多个直立段壳体1和倾斜段壳体5上下间隔串接组合而成，所述的直立段壳体1和倾斜段壳体5中均设有换热管束，该换热管束连通位于直立折线型壳体外部的汽包10，直立折线型壳体底部设有冷凝液排出口和进气口，直立折线型壳体顶部设有出气口。
工作时，温度为400～550℃的高温热解气由折线型壳体的底部进气口进入，然后向上运动。在此过程中，热解气与各换热管束中的冷却水实现间接换热，温度不断降低，热解气中的焦油也逐步冷凝析出。至壳体顶部时，热解气温度降至60～90℃，并由出气口排出至后部工序。
实施例2：
在实施例1的框架结构下，本实施例进一步进行说明，除了上述实施例1中的特征外，本实施例中，换热管束包括位于直立折线型壳体内上部的预热换热管2和位于直立折线型壳体各段壳体内的蒸发换热管4；
预热换热管2的进口通入除氧软化水，出口连通至汽包10；所述的蒸发换热管4的出口和入口均连通汽包10；所述的汽包10上还设有蒸汽出口12。
经除氧软化处理的冷却水，由壳体上部进入预热换热管2内部，在经过升温至70℃～90℃后，进入汽包10。之后，来自汽包10的饱和水，再分别经过各蒸发换热管4换热升温，生成的汽水混合物在汽包内经汽液分离后，蒸汽外排至工艺管线，饱和水继续在换热系统循环。
实施例3：
在实施例1的框架结构下，本实施例进一步进行改进，直立折线型壳体底部的冷凝液排出口通过排流管6连通至沉降槽7，沉降槽7通过溢流管8连通至溢流槽9，直立折线型壳体底部收焦的冲洗液和冷凝焦油通过管路进入收焦沉降槽，焦油沉降分离后冲洗液可循环使用。
收焦在壳体底部的冲洗液及焦油混合物，通过排流管6进入沉降槽7，静置分离后焦油送至焦油收焦槽，上部轻质部分通过溢流管8进入溢流槽9，可循环用作冲洗液。
实施例4：
结合上述三个实施例，本实施例在其基础上进一步改进，本实施例中，直立折线型壳体内沿其高度方向上分布有多个冲洗管11，冲洗管11出口位于换热管束正上方，冲洗管11内为60～70℃的热洗油，采用热洗油定期对换热管表面及壳体侧壁进行喷吹冲洗，以免焦油沉积固化，影响换热。
直立段壳体1和倾斜段壳体5的连接处设置有倾斜的导流板3，导流板3位于直立段壳体1内部下端，并且与其下方的倾斜段壳体5的倾斜方向相反。
在热解气和换热管内的冷却水换热过程中冷凝析出的焦油，一部分会沉积在换热管的外表面及壳体内壁上。为使其不影响传热，通过分段设置的冲洗管11，此处的冲洗管11为喷吹管组，将温度达60～70℃的洗油定期喷向各换热管外表面及壳体内壁上，冲洗液及焦油向下运动至每一个直立段和倾斜段连接处，通过设置在此处的导流板3，使其沿倾斜段的底部向下流动。依次类推，通过折线型壳体，可大大减缓，甚至消除上部冲洗焦油沉积在下部管束表面，便于对下部管束的冲洗。
实施例5：
进一步地，本实施例中，直立折线型壳体的内部，自上而下布置有多组的换热管束，借助于流过换热管的冷却水与壳体内通过的热解气实现换热，壳体顶部设有捕雾器，以减少排出气体中的液体成分。
相邻的直立段壳体1和倾斜段壳体5通过焊接连接，倾斜段壳体5与水平面的夹角为40～65°。
直立折线型壳体的外表面采用硅酸铝或岩棉等保温材料进行保温处理，以防烫人并减少经由壳体表面的热损失。
本发明的具体实施方式不只局限于前述的实施实例。除去上述壳体构形，根据各种具体工艺情况，还可采用图2中给出的各种构形。总之，在权利要求所限定的发明范围内，在不改变发明原理的基础上，可以有多种变化的实施方法。
综上所述，本发明提供的这种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置，不仅实现了热解气的冷却降温和焦油的冷凝分离，同时还有效回收了高温热解气的显热。换热过程中产生的蒸汽可供生产线使用或它用，由此也提高了整个工艺系统的能效；采用直立折线型壳体构形，可有效避免在传统直立结构冷却装置中，由于上部冷凝的焦油下落至下部换热管表面，并在此沉积，进而影响冷却水和热解气的换热，同时也加大了冲洗的难度和冲洗液的消耗量；采用洗油为冲洗液，不仅可减少对水资源的消耗，同时大大减少了含有多种有害有机物且难以处理的废水生成量，有助于降低运行成本以及对环境的影响。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直立折线型高温热解气冷却及余热回收装置，包括直立折线型壳体，其特征在于：所述的直立折线型壳体是由多个直立段壳体（1）和倾斜段壳体（5）上下间隔串接组合而成，所述的直立段壳体（1）和倾斜段壳体（5）中均设有换热管束，该换热管束连通位于直立折线型壳体外部的汽包（10），直立折线型壳体底部设有冷凝液排出口和进气口，直立折线型壳体顶部设有出气口。
2.如权利要求1所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的换热管束包括位于直立折线型壳体内上部的预热换热管（2），还包括位于直立折线型壳体的直立段壳体（1）和倾斜段壳体（5）内的蒸发换热管（4）；
所述的预热换热管（2）的进口通入除氧软化水，出口连通至汽包（10）；所述的蒸发换热管（4）的出口和入口均连通汽包（10）；所述的汽包（10）上还设有蒸汽出口（12）。
3.如权利要求1所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的直立折线型壳体底部的冷凝液排出口通过排流管（6）连通至沉降槽（7），沉降槽（7）通过溢流管（8）连通至溢流槽（9）。
4.如权利要求1或2或3所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的直立折线型壳体内沿其高度方向上分布有多个冲洗管（11），冲洗管（11）出口位于换热管束正上方。
5.如权利要求4所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的冲洗管（11）内为60～70℃的热洗油。
6.如权利要求5所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的直立段壳体（1）和倾斜段壳体（5）的连接处设置有倾斜的导流板（3），导流板（3）位于直立段壳体（1）内部下端，并且与其下方的倾斜段壳体（5）的倾斜方向相反。
7.如权利要求1所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的直立折线型壳体内顶部设有捕雾器。
8.如权利要求1所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的相邻的直立段壳体（1）和倾斜段壳体（5）通过焊接连接，倾斜段壳体（5）与水平面的夹角为40～65°。
9.如权利要求1所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的直立折线型壳体的外表面包设有保温材料。
10.如权利要求9所述的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述的保温材料为硅酸铝或岩棉。
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