CN112795407A - 一种煤气冷却装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤气冷却装置及其使用方法，包括壳体，所述壳体的上端设有煤气入口，下端一侧设有煤气出口，另一侧设有排污口，所述壳体内自上而下设置有喷淋层、冷却段和断液层，所述冷却段设有冷却水入口、冷却水出口、蒸气入口和蒸气出口，所述断液层与设于壳体侧壁的排液口相通，所述壳体内腔底部设有用于加热沉淀在壳体底部污物的加热层。该冷却装置在壳体内自上而下设置多层冷却段，多层冷却段在壳体内形成煤气直流冷却通道，采用直流通道，换热无死角，冷却效果好且便于清洗不结垢，气体阻力小，对后序工艺和鼓风机有利。且装置整体体积小、占地面积少，便于运输和安装。

Description

一种煤气冷却装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及气体冷却领域，具体的说是一种煤气冷却装置及其使用方法。

背景技术

国内现有焦炉产生的荒煤气都是横管式初冷器冷却工艺，来自焦炉的荒煤气与焦油和氨水沿煤气管道至气液分离器，气液分离后荒煤气由上部出来，进入多台并联操作的横管初冷器分三段冷却。为了保证初冷器冷却效果，在上、下段连续喷洒焦油、氨水混合液，在其顶部用热氨水定期冲洗，以清除管壁上的焦油、萘等杂质，但效果不好，由于横管式初冷器换热管排列密集，焦油、煤渣、萘油等介质冷却后会黏连在管壁上，长时间堆积填满管与管之间的缝隙，造成煤气不流通，整台冷却器阻力增大，换热效果下降，煤气温度升高给后序工段带来操作困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤气冷却装置及其使用方法，该冷却装置采用直流通道、流道宽，便于清洗、不易结垢，气体阻力小；该方法冷却效果好，换热冷却无死角，更好的把煤气降到要求温度，有利于后序工艺的操作。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种煤气冷却装置，包括壳体，所述壳体的上端设有煤气入口，下端一侧设有煤气出口，另一侧设有排污口，所述壳体内自上而下设置有喷淋层、冷却段和断液层，所述冷却段设有冷却水入口、冷却水出口、蒸气入口和蒸气出口，所述断液层与设于壳体侧壁的排液口相通，所述壳体内腔底部设有用于加热沉淀在壳体底部污物的加热层。

进一步，所述冷却段为板式换热器。

进一步，所述冷却段包括高温冷却段、至少一层中温冷却段和低温冷却段，所述高温冷却段的上方设有喷淋层，下方设有断液层，所述中温冷却段的上方设有喷淋层，下方设有断液层，所述低温冷却段的上方设有喷淋层，高温冷却段、中温冷却段和低温冷却段每段分别设有冷却水入口、冷却水出口、蒸气入口和蒸气出口。

进一步，所述高温冷却段、中温冷却段和低温冷却段结构相同，分别包括板式换热器主体和煤气通道，板式换热器主体内腔设有连通的冷却水通道，所述冷却水通道一端与冷却水入口相通，另一端与冷却水出口相通，相邻的冷却水通道之间为煤气通道；所述蒸气入口和蒸气出口均与冷却水通道内腔相通。

进一步，所述断液层包括隔板、煤气通口和引流板，所述隔板四周与壳体内壁密封连接，隔板上设有多个条形煤气通口，所述煤气通口为高于隔板上表面且上下贯通的通槽，煤气通口的上方设有倒“V”型引流板，所述引流板的两侧下部分别通过支撑架与煤气通口侧壁连接。

进一步，所述喷淋层包括主管、副管和喷洒液口，所述喷洒液口设于壳体外侧，所述主管一端与喷洒液口连通，主管侧壁设有多个副管，每个副管上设有多个朝向板式换热器喷淋的喷孔。

进一步，所述壳体内上端设有起到煤气均匀分布的煤气分布器。

一种煤气冷却装置及其使用方法的使用方法，包括如下步骤：

(1)冷却

进入壳体内的煤气首先经煤气分布器均匀分布后下行至高温冷却层，经高温冷却层冷却后的气体继续下行；

经高温冷却层冷却的气体通过断液层进行一次气液分离，气液分离后的气体继续下行至中温冷却层，气液分离后的液体由断液层收集并排出；

经一次气液分离后的气体继续下行至中温冷却层，并通过中温冷却层冷却，经中温冷却层冷却后的气体继续下行；

经中温冷却层冷却后的气体通过断液层进行二次气液分离，经过二次气液分离的气体下行至低温冷却层，经二次气液分离的液体由断液层收集并排出；

经二次气液分离后的气体继续下行至低温冷却层，经低温冷却层冷却后的气体由壳体侧壁的煤气出口排出，进入后序工段。

(2)、清洗

进行清洗时，关闭冷却层的进水口，打开蒸气入口，使蒸气沿冷却水通道进入换热器内，此时蒸气走循环水通道进行加热，板式换热器外部挂壁的污物经过加热后，再通过上方的喷淋层喷淋，喷淋后的煤渣、萘及焦油液由断液层的隔板阻挡并通过排液口排出。

进一步，所述煤气温度经过多段冷却后由82℃降到21℃；高温冷却层循环水的温度为70℃-65℃之间，所述中温冷却层的循环水温度为32℃-28℃之间，低温冷却层的循环水温度为16℃-18℃之间。

进一步，通过壳体内腔底部的加热管定期对沉淀在底部的污物进行加热，加热后的污物由排污口排出。

本发明的有益效果：

1、本发明的冷却装置在壳体内自上而下设置多层冷却段，多层冷却段在壳体内形成煤气直流冷却通道，采用直流通道，换热无死角，冷却效果好，且装置整体体积小、占地面积少，便于运输和安装。该装置的冷却方法降低了气体阻力，提高冷却效率，且便于清洗不结垢，对后序工艺和鼓风机有利。

2、由于在冷却段上设置蒸气进出口和喷淋层，当板式换热器出现杂质挂壁严重时，通过蒸气进入循环水通道，对板式换热器进行加热，经过加热后的杂质再通过上方的喷淋层喷淋清洗，解决了以往横管式冷却器难以清洗的困难，提高了冷却效果。

3、通过在冷却段下部设置断液层，断液层上的多个条形煤气通道保证了气体顺畅的下行均匀分布，由于在煤气通道上部设置了引流板，使冷却后的气体进行气液分离，防止液体随气体下行，降低了气体湿度。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图1中B-B剖视图；

图4为断液层的结构示意图；

图5为断液层上设置气体通道的结构示意图；

图6为喷淋层的结构示意图。

图中：

1壳体、2煤气入口、3煤气出口、4喷淋层、41主管、42喷洒液口、43副管、44喷孔、5高温冷却段、51板式换热器主体、52冷却水通道、53煤气通道、6中温冷却段、7低温冷却段、8冷却水出口、9冷却水入口、10断液层、101隔板、102煤气通口、103引流板、104支撑架、11排液口、12蒸气入口、13蒸汽出口、14加热层、15排污口。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的一种煤气冷却装置及其使用方法作以下详细说明。

如图1至图6所示，本发明的一种煤气冷却装置，包括壳体1，所述壳体1的上端设有煤气入口2，下端一侧设有煤气出口3，煤气经入口进入壳体1内经过多次冷却后达到一定温度最终从煤气出口3排出，壳体1的另一侧设有排污口15，壳体1内腔设有喷淋层4、冷却段、断液层10和加热层14，冷却段为焊接在壳体内腔的板式换器。通过加热层14的加热管可加热沉淀在壳体1底部的污物，污物融化后由一侧的排污口15排出。由图1所示，所述冷却段包括高温冷却段5、至少一层中温冷却段6和低温冷却段7，多段冷却层在壳体内形成煤气直通冷却通道。所述高温冷却段5的上方设有喷淋层4，下方设有断液层10，所述中温冷却段6的上方设有喷淋层4，下方设有断液层10，所述低温冷却段7的上方设有喷淋层4，高温冷却段5、中温冷却段6和低温冷却段7每段分别设有冷却水入口9、冷却水出口8、蒸气入口12和蒸气出口13。所述断液层10与设于壳体1侧壁的排液口11相通，设置断液层在保证煤气自上而下流通的同时，还能将煤气冷却时产生的液体收集排出。

壳体1可采用分段式拼接，根据壳体1的尺寸以及工艺要求的不同，在壳体内腔自上而下可设置不同数量的冷却段，只要保证冷却后从煤气出口排出的煤气温度达到21℃-22℃即可。

高温冷却段5、中温冷却段6和低温冷却段7结构相同，分别包括板式换热器主体51和煤气通道53，板式换热器主体51内腔设有连通的冷却水通道52，所述冷却水通道52一端与冷却水入口9相通，另一端与冷却水出口8相通，相邻的冷却水通道52之间为煤气通道53，通过板式换热器内流动的冷却水对煤气进行换热冷却。高温冷却段换热后的水温度较高可用于冬季采暖使用。所述蒸气入口12和蒸气出口13均与冷却水通道52内腔相通，如图1所示，蒸气入口12和蒸气出口13设置在冷却段的一端，在使用中，为了便利也可将冷却水入口和出口作为蒸气的入口和出口，蒸气通道和冷却水通道为同一个通道。设置蒸气入口和出口的主要作用是，由于板式换热器工作一定时间后会产生焦油和煤粉挂壁的现象，容易出现煤气通道堵塞的情况，通过输送蒸气对板式换热器挂壁的沉淀物进行加热，融化后的沉淀物再通过上部的喷淋层进行喷淋，就会起到清洗板式换热器外壁的作用，保证整个设备的冷却效率。

如图4、图5所示，所述断液层10包括隔板101、煤气通口102、引流板103和支撑架104，所述隔板101四周与壳体1内壁密封连接，防止气体泄漏，隔板101上设有多个条状煤气通口102，所述煤气通口102为高于隔板上表面且上下贯通的通槽，煤气通口102的上方设有倒“V”型引流板103，所述引流板103的两侧下部分别通过支撑架104与煤气通口102侧壁连接。煤气经冷却段冷却后下行至断液层10，断液层10起到气液分离的作用，分离后的煤气经隔板上的煤气通口继续下行，而经引流板折流后的液体流至隔板上最后通过壳体1侧壁的排液口11排出。

如图6所示，所述喷淋层4的管路呈枝状排列，其中包括一根主管41、喷洒液口42和多根副管43，所述喷洒液口42设于壳体1外侧，所述主管41一端与喷洒液口42连通，主管41侧壁设有多根副管43，所述副管43内腔与主管41内腔要通，每个副管43上设有多个朝向板式换热器喷淋的喷孔44或喷头，通过喷淋热氨水轻焦油对冷却段进行定期的冲洗，以清除外壁上的焦油、萘等杂质，提高冷却效果。

工作原理：

(1)冷却

煤化工焦炉炼焦产生的荒煤气，经过高压氨水喷洒由800℃降到82℃，由鼓风机引送经管道进入该冷却装置，由煤气入口2进入壳体4内的煤气首先经煤气分布器均匀分布后下行至高温冷却段5，经高温冷却段5冷却后的气体继续下行。经高温冷却层冷却的气体通过断液层10进行一次气液分离，气液分离后的气体继续下行至中温冷却段6，气液分离后的液体由断液层10收集并排出。经一次气液分离后的气体继续下行至中温冷却段6，并通过中温冷却段冷却，经中温冷却段冷却后的气体继续下行。经中温冷却段冷却后的气体通过断液层进行二次气液分离，经过二次气液分离的气体下行至低温冷却段7，经二次气液分离的液体由断液层10收集并排出。经二次气液分离后的气体继续下行至低温冷却段7，经低温冷却段冷却后的气体由壳体1侧壁的煤气出口3排出，进入后序工段。

所述煤气温度经过多段冷却后由82℃降到21℃；高温冷却层5循环水的温度为70℃-65℃之间，高温循环水可作用采暖使用，供采暖水压力≥0.5MPa。所述中温冷却层6的循环水温度为32℃-28℃之间，中温水上水压力为0.35～0.45MPa。低温冷却层7的循环水温度为16℃-18℃之间，低温水上水压力0.3～0.5MPa，在保证煤气冷却效果的同时充分利用能源。

(2)、清洗

冷却装置在使用中为了保证设备的正常运行，设备采用两用一备，对备用的冷却器进行清洗时，为了便于壳体内各装置的检修，在壳体相应位置设置方便工作人员进出的检修口，保证设备的正常运行。通过检修口可观察各冷却层污物挂壁情况，当需要对冷却层进行清洗时，关闭冷却层的进水口，打开蒸气入口12，使蒸气沿冷却水通道52行进，此时蒸气走循环水通道进行加热，板式换热器外部挂壁的污物经过加热后，再通过上方的喷淋层4喷淋，喷淋后的焦油液由断液层的隔板阻挡并通过排液口11排出，实现清洗冷却层的目的，解决了以往冷却器挂壁难以清洗的问题，提高了冷却效果。通过壳体1内腔底部的加热管14定期对沉淀在底部的污物进行加热，加热后的污物由排污口15排出。

本发明的冷却装置体积小、占地面积少，便于运输和安装，采用直流通道，换热无死角，冷却效果好且便于清洗不结垢，气体阻力小，对后序工艺和鼓风机有利。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (10)

1.一种煤气冷却装置，包括壳体，所述壳体的上端设有煤气入口，下端一侧设有煤气出口，另一侧设有排污口，其特征是，所述壳体内自上而下设置有喷淋层、冷却段和断液层，所述冷却段设有冷却水入口、冷却水出口、蒸气入口和蒸气出口，所述断液层与设于壳体侧壁的排液口相通，所述壳体内腔底部设有用于加热沉淀在壳体底部污物的加热层。

2.根据权利要求1所述的一种煤气冷却装置，其特征是，所述冷却段为板式换热器。

3.根据权利要求1或2所述的一种煤气冷却装置，其特征是，所述冷却段包括高温冷却段、至少一层中温冷却段和低温冷却段，所述高温冷却段的上方设有喷淋层，下方设有断液层，所述中温冷却段的上方设有喷淋层，下方设有断液层，所述低温冷却段的上方设有喷淋层，高温冷却段、中温冷却段和低温冷却段每段分别设有冷却水入口、冷却水出口、蒸气入口和蒸气出口。

4.根据权利要求3所述的一种煤气冷却装置，其特征是，所述高温冷却段、中温冷却段和低温冷却段结构相同，分别包括板式换热器主体和煤气通道，板式换热器主体内腔设有连通的冷却水通道，所述冷却水通道一端与冷却水入口相通，另一端与冷却水出口相通，相邻的冷却水通道之间为煤气通道；所述蒸气入口和蒸气出口均与冷却水通道内腔相通。

5.根据权利要求3所述的一种煤气冷却装置，其特征是，所述断液层包括隔板、煤气通口和引流板，所述隔板四周与壳体内壁密封连接，隔板上设有多个条形煤气通口，所述煤气通口为高于隔板上表面且上下贯通的通槽，煤气通口的上方设有倒“V”型引流板，所述引流板的两侧下部分别通过支撑架与煤气通口侧壁连接。

6.根据权利要求3所述的一种煤气冷却装置，其特征是，所述喷淋层包括主管、副管和喷洒液口，所述喷洒管接口设于壳体外侧，所述主管一端与喷液接口连通，主管侧壁设有多个副管，每个副管上设有多个朝向板式换热器喷淋的喷孔。

7.根据权利要求1或2所述的一种煤气冷却装置，其特征是，所述壳体内上端设有起到煤气均匀分布的煤气分布器。

8.根据权利要求1至7所述的一种煤气冷却装置的使用方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)冷却

进入壳体内的煤气首先经煤气分布器均匀分布后下行至高温冷却段，经高温冷却段冷却后的气体继续下行；

经高温冷却段冷却的气体通过断液层进行一次气液分离，气液分离后的气体继续下行至中温冷却段，气液分离后的液体由断液层收集并排出；

经一次气液分离后的气体继续下行至中温冷却段，并通过中温冷却段冷却，经中温冷却段冷却后的气体继续下行；

经中温冷却段冷却后的气体通过断液层进行二次气液分离，经过二次气液分离的气体下行至低温冷却段，经二次气液分离的液体由断液层收集并排出；

经二次气液分离后的气体继续下行至低温冷却段，经低温冷却段冷却后的气体由壳体侧壁的煤气出口排出，进入后序工段；

(2)、清洗

进行清洗时，关闭冷却层的进水口，打开蒸气入口，使蒸气沿冷却水通道进入换热器内，此时蒸气走循环水通道进行加热，板式换热器外部挂壁的污物经过加热后，再通过上方的喷淋层喷淋，喷淋后的煤渣、萘及焦油液由断液层的隔板阻挡并通过排液口排出。

9.根据权利要求8所述的一种煤气冷却装置的使用方法，其特征是，所述煤气温度经过多段冷却后由82℃降到21℃；高温冷却段循环水的温度为70℃-65℃之间，所述中温冷却层的循环水温度为32℃-28℃之间，低温冷却层的循环水温度为16℃-18℃之间。

10.根据权利要求8所述的一种煤气冷却装置的使用方法，其特征是，通过壳体内腔底部的加热管定期对沉淀在底部的污物进行加热，加热后的污物由排污口排出。

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