CN107421362A - 用于煤气化废水的换热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤气化水处理领域,具体为用于煤气化废水的换热装置。包括立式换热器、颗粒注入装置、颗粒分离装置和用于除垢的颗粒。通过设置用于除垢的颗粒,在废水水压的作用下完成对换热管的内部除垢,避免了换热器因为堵塞而产生停机等不良效果.通过设置颗粒分离装置,实现颗粒与废水的分离、回收,节约经济成本.通过设置注入装置与颗粒回收装置连接,将回收后的颗粒重新注入到换热器内,实现了循环除垢的效果。
Description
技术领域
本发明涉及煤气化水处理领域,具体为用于煤气化废水的换热装置。
背景技术
煤气化技术是指把经过处理的煤粉、煤浆或渣油等融入汽化炉内,在一定的温度和压力下,与气化剂反应后制得粗煤气。无论是干法除尘的煤气化技术还是湿法除尘的煤气化技术,在粗煤气的初步处理过程中均会产生大量废水。
煤气化过程产生的废水,不仅温度高、具有一定的腐蚀性,且悬浮物含量,钙镁硬度大,总溶固多,在换热器的正常运行中易出现设备结垢、堵塞等现象。
现有技术中,换热器的种类大致分为立式换热器和卧式换热器两种,由于前述的换热器结垢、堵塞等现象的出现,通常需要采用一用一备或是一用二备的换热器组合,以便于在一个换热器堵塞后,开启备用换热器,堵塞的换热器可以停机维修。采用这种方式的设备成本较高,且需要专门的工作人员负责监测换热器内的压力、以及在维修时需要大量的人工和时间成本。
目前已经有换热器技术中投入了某些颗粒状的物质,用于换热器的除垢。但是,这些颗粒状的物质并不能完全适合煤气化水处理领域,例如,这些颗粒状的物质难以加工,或者在废水中因为重量与水压的关系不同,导致撞击力度不足,或者因为材质的硬度不足,极易碎裂等。这些情况直接影响到了换热器的在线除垢效果,甚至运营成本反而有所增加。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供用于煤气化废水的换热装置。
根据本发明的一个方面,提供一种用于煤气化废水的换热装置,包括立式换热器、颗粒注入装置、颗粒分离装置和用于除垢的颗粒;所述立式换热器的底部通过管路与所述颗粒注入装置连接;所述立式换热器的顶部通过管路与所述颗粒分离装置连接;所述颗粒分离装置的底部通过管路与所述颗粒注入装置连接;所述颗粒注入装置用于将所述颗粒注入到立式换热器内部,所述颗粒分离装置用于将所述颗粒与废水分离,所述颗粒通过所述颗粒分离装置进入到颗粒注入装置内部。
进一步地,所述颗粒分离装置包括滤网和筒体,所述筒体上设置有引入管、颗粒排出管和水排出管;所述滤网设置在所述筒体的内部,所述滤网能够阻止所述颗粒进入所述水排出管。
进一步地,所述颗粒注入装置包括注入阀门和注入管路,所述注入管路通过所述注入阀门与所述立式换热器的底部侧壁连接。
进一步地,所述换热装置还包括增压阀门和增压管路,所述增压管路通过所述增压阀门与所述注入管路在同一直线上串联连接。
进一步地,所述立式换热器包括设置在所述立式换热器内的换热管、设置在所述换热管下方的颗粒均布结构,所述颗粒均布结构用于均匀分布进入所述换热管的所述颗粒。
进一步地,所述颗粒均布结构是水平设置的由内向外均匀设置小孔的穿孔板。
进一步地,所述立式换热器还包括设置在所述颗粒均布结构下方的液体分布板,所述液体分布板用于平衡废水的压力。
进一步地,所述液体分布板是板状开孔结构、或是固阀塔盘结构、或是泡罩结构。
进一步地,所述颗粒是陶瓷颗粒或不锈钢颗粒。
进一步地,所述换热装置还包括颗粒补充装置,所述颗粒补充装置设置在所述颗粒分离装置的顶部或设置在所述粒分离装置与所述颗粒注入装置之间的管路侧部。
本发明提供的用于煤气化废水的换热装置,通过设置用于除垢的颗粒,在废水水压的作用下完成对换热管的内部除垢,避免了换热器因为堵塞而产生停机等不良效果;通过设置颗粒分离装置,实现颗粒与废水的分离、回收,节约经济成本;通过设置注入装置与颗粒回收装置连接,将回收后的颗粒重新注入到换热器内,实现了循环除垢的效果。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的换热装置结构示意图
图2为本发明实施例1提供的颗粒均布结构的结构示意图。
图3为本发明实施例1提供的滤网的第一种结构示意图。
图4为本发明实施例1提供的滤网的第二种结构示意图。
图5为本发明实施例1提供的滤网的第三种结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,用于煤气化废水的换热装置。包括立式换热器1、颗粒注入装置2、颗粒分离装置3和用于除垢的颗粒4。其中,颗粒注入装置2用于将颗粒4注入到立式换热器1内部。颗粒4受到废水水压的作用对立式换热器1 内的换热管管壁进行撞击,达到除垢的目的。立式换热器1的底部通过管路与颗粒注入装置2连接。颗粒4通过立式换热器1的顶部,及其连接管路进入颗粒分离装置3。利用颗粒分离装置3将颗粒4与废水分离,颗粒分离装置 3的底部通过管路与颗粒注入装置2连接。颗粒4通过颗粒分离装置3进入到颗粒注入装置2内部。利用颗粒注入装置2和颗粒分离装置3,达到对立式换热器1循环除垢的目的。
下面结合附图与实施例对本发明做出详细的说明。
如图1所示,本实施例提供一种用于煤气化废水的换热装置,包括立式换热器1、颗粒注入装置2、颗粒分离装置3和用于除垢的颗粒4。其中,立式换热器1包括换热管100,颗粒4通过废水水压的作用,对换热管100的内管壁进行撞击,实现除垢效果。立式换热器1的底部具有废水入水口。立式换热器的顶部具有废水出水口。颗粒注入装置2设置在立式换热器的底部侧壁上,颗粒4通过颗粒注入装置2进入到立式换热器1内。颗粒4受到来自废水入水口的废水水压的作用向上流动,颗粒4进入到换热管100除垢之后,从立式换热器1的废水出水口排出。颗粒分离装置3通过管路与立式换热器1 的废水出水口连接,颗粒4进入到颗粒分离装置3后,能够与废水分离。
如图1所示,本实施例提供一种具体的颗粒分离装置。颗粒分离装置3包括滤网31和筒体32,滤网31设置在筒体32的内部。为了便于颗粒4与废水的分离,在筒体32上设置引入管321、颗粒排出管322、水排出管323。其中,引入管321通过管路与立式换热器1的废水出水口连接,颗粒4以及废水从引入管321流入筒体32内。颗粒排出管322设置在筒体32的底部,便于颗粒4通过重力作用从筒体32内排出。水排出管设置在筒体32的侧壁上,滤网31能够阻止颗粒4进入水排出管323。
如图3~图5所示,本实施例的滤网31包括但不限于平面网、或是筒状的滤网、或漏斗状的滤网。其中,平面网优选为垂直设置在筒体32内,平面网的一侧只具有水排出管323。从引入管321进入的颗粒4和废水,通过平面网过滤分离,颗粒4从颗粒排出管322排出,废水从水排出管323排出。筒状的滤网两端分别与引入管321和颗粒排出管322可拆卸的连接。颗粒4与废水从引入管321进入筒状的滤网后,废水从筒状的滤网流出,从水排出管323 排出。颗粒沿着筒状的滤网内部达到颗粒排出管322,从颗粒排出管322排出。漏斗状的滤网的底部漏口与颗粒排出管322可拆卸的连接,引入管322指向漏斗状的顶部喇叭口。颗粒4与废水从引入管322流入漏斗状的滤网内,颗粒4从颗粒排出管322排出,废水通过漏斗状滤网后,从水排出管323排出。
如图1所示,本实施例提供的颗粒注入装置2包括注入阀门21和注入管路22。其中,注入管路22通过注入阀门21与立式换热器1的底部侧壁连接。开启注入阀门21,将颗粒4利用重力通过注入管路22注入到立式换热器1的内部,注入颗粒4后关闭注入阀门21。
进一步的,如图1所示,为了避免换热器内的水压过高,颗粒4难以注入立式换热器1的情况发生,增设增压阀门23和增压管路24。增压管路24通过增压阀门23与注入管路22在同一直线上串联连接。使用时,开启注入阀门21,将颗粒4注入到注入管路22中。然后开启增压阀门23,利用外部高压水通过增压管路24进入到注入管路22内,对颗粒4加压。颗粒4受到高压水的压力作用,进入到立式换热器1内。
为了避免颗粒4进入到立式换热器1的换热管100之前,颗粒4受到废水压力的作用产生不均匀进入换热管100的现象,导致部分换热管100的内壁不能完成除垢工作的现象发生,本实施例还设置了多个用于颗粒4的均布结构。
如图1、图2所示,针对颗粒4本身分布不均匀的情况,本实施例提供一种颗粒均布结构102。颗粒4在废水水压的作用下,通过颗粒均布结构102,通过之后的颗粒4自然形成颗粒4的平均分布。均匀分布的颗粒4通过废水水压的作用进入换热管100内,使得每一根换热管100内都能够实现除垢。
优选的,如图2所示,颗粒均布结构102是穿孔板。其中,穿孔板水平设置在换热管100的下方,穿孔板由内向外均匀设置小孔。小孔的直径大于颗粒4的直径,最好是小孔直径为颗粒4直径的3~5倍。一方面,小孔的孔径过小,容易造成堵塞,另一方面,小孔的孔径过大,难以形成颗粒4均布的效果。
针对废水在立式换热器1内的不同位置水压不同,从而导致的颗粒4受力不均匀引起的分布不均匀的情况。进一步的,如图1所示,在颗粒均布结构 102下方设置液体分布板101。利用液体分布板101平衡废水的压力,使得颗粒4能够受到均匀的废水水压作用,帮助颗粒4完成均布。
本实施例提供的液体分布板101优选为:板状开孔结构、或是固阀塔盘结构、或是泡罩结构的液体分布板。
针对废水从进入到立式换热器1内部,到达液体分布板101前端时,废水水压本身的不均匀会造成废水通过液体分布板101的压力不均的情况。优选的,将立式换热器1底部的设置为漏斗形的底部封头103。利用底部封头103 的漏斗形状,废水从漏斗形的底部漏口进入后,能够逐渐的向漏斗形的内部扩散,从而降低了漏斗形内的整体废水压力。在废水到达液体分布板101之前,废水逐渐形成较为均匀的水压。
本实施例的颗粒4,优选为陶瓷颗粒或不锈钢颗粒。陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料,具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。且在高温下具有极好的化学稳定性,同时陶瓷的膨胀系数比金属低。陶瓷材料在高温下不易氧化,并且对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。因此,陶瓷材料制成的颗粒显然能够适用于煤气化水处理领域。不锈钢材料相对于陶瓷材料,具有成本低的优势,可以降低实际的运营成本。不锈钢材料本身根据组分的不同,拥有较好的耐酸、耐腐等特性。同时,不锈钢材料容易加工,具有较好的耐热性、具有较好的硬度等特点。因此,不锈钢材料制成的颗粒能够适用于煤气化水处理领域。
优选的,将颗粒4制成圆球度为直径为1~3mm的颗粒。为了节约实际的除垢成本,以及考虑最优的除垢效果,最好是将颗粒的直径与换热管的直径比值设置为1:7~1:20。另外,进入到换热管内的颗粒总体积与混合液的体积占比为3%~25%。
本实施例的换热装置,还可以增设颗粒补充装置5。颗粒补充装置5设置在颗粒分离装置3的顶部或设置在粒分离装置3与颗粒注入装置2之间的管路侧部。由于颗粒4在除垢的过程中,长期使用之后会形成磨损、乃至碎裂,因此通过颗粒补充装置5对颗粒4进行补充。具体的,颗粒补充装置5包括补充阀门和补充管路。补充阀门最好是2个,分别设置在补充管路的两端。颗粒补充装置通过控制补充阀门的开启、闭合,实现颗粒4的补充。
下面对本发明实施例提供的用于煤气化废水的换热装置的工作原理进行描述:向立式换热器1中通入废水。废水通过换热管100换热后,从立式换热器1的顶部排出。通过颗粒注入装置2,向立式换热器1中注入颗粒4。颗粒4进入到立式换热器1中后,受到废水水压的作用向上流动。颗粒4受到废水的压力作用,进入换热管100内。废水带动颗粒4撞击换热管100的管壁完成除垢工作。颗粒4在废水水压的作用下,从换热管100排出后进入到颗粒分离装置3。颗粒4通过颗粒分离结构3与废水分离,分离后的颗粒4 受到重力作用进入颗粒注入结构2中,分离后的废水从分离结构3排出。颗粒4通过颗粒注入结构2,再次进入到立式换热器1内,形成循环除垢。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.用于煤气化废水的换热装置,其特征在于:包括立式换热器(1)、颗粒注入装置(2)、颗粒分离装置(3)和用于除垢的颗粒(4);
所述立式换热器(1)的底部通过管路与所述颗粒注入装置(2)连接;
所述立式换热器(1)的顶部通过管路与所述颗粒分离装置(3)连接;
所述颗粒分离装置(3)的底部通过管路与所述颗粒注入装置(2)连接;
所述颗粒注入装置(2)用于将所述颗粒(4)注入到立式换热器(1)内部,所述颗粒分离装置(3)用于将所述颗粒(4)与废水分离,所述颗粒(4)通过所述颗粒分离装置(3)进入到颗粒注入装置(2)内部。
2.根据权利要求1所述的换热装置,其特征在于:所述颗粒分离装置(3)包括滤网(31)和筒体(32),所述筒体(32)上设置有引入管(321)、颗粒排出管(322)和水排出管(323);所述滤网(31)设置在所述筒体(32)的内部,所述滤网(31)能够阻止所述颗粒(4)进入所述水排出管(323)。
3.根据权利要求1所述的换热装置,其特征在于:所述颗粒注入装置(2)包括注入阀门(21)和注入管路(22),所述注入管路(22)通过所述注入阀门(21)与所述立式换热器(1)的底部侧壁连接。
4.根据权利要求3所述的换热装置,其特征在于:所述换热装置还包括增压阀门(23)和增压管路(24),所述增压管路(24)通过所述增压阀门(23)与所述注入管路(22)在同一直线上串联连接。
5.根据权利要求1所述的换热装置,其特征在于:所述立式换热器(1)包括设置在所述立式换热器(1)内的换热管(100)、设置在所述换热管(100)下方的颗粒均布结构(102),所述颗粒均布结构(102)用于均匀分布进入所述换热管(100)的所述颗粒(4)。
6.根据权利要求5所述的换热装置,其特征在于:所述颗粒均布结构(102)是水平设置的由内向外均匀设置小孔的穿孔板。
7.根据权利要求5所述的换热装置,其特征在于:所述立式换热器(1)还包括设置在所述颗粒均布结构(102)下方的液体分布板(101),所述液体分布板(101)用于平衡废水的压力。
8.根据权利要求7所述的换热装置,其特征在于:所述液体分布板(101)是板状开孔结构、或是固阀塔盘结构、或是泡罩结构。
9.根据权利要求1所述的换热装置,其特征在于:所述颗粒(4)是陶瓷颗粒或不锈钢颗粒。
10.根据权利要求1所述的换热装置,其特征在于:所述换热装置还包括颗粒补充装置(5),所述颗粒补充装置(5)设置在所述颗粒分离装置(3)的顶部或设置在所述粒分离装置(3)与所述颗粒注入装置(2)之间的管路侧部。
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