CN117210251A - 一种煤气冷却气液分离装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤气冷却气液分离装置及方法，涉及初冷器领域，针对目前初冷器的余热水段、循环水段所对应的冷凝喷淋水受煤气换热后温度升高，导致影响下部低温水段、下段冷凝喷淋的冷却效率的问题，设置V字型的挡液板和集液板，排布挡液板和集液板后分别形成挡液层和集液层，实现对煤气和所夹带换热后高温水体的气液分离，并将液体排出，煤气均匀输送到下游低温水段，避免上游换热后的高温水体对低温水段的影响，提高下游冷却水段的冷却效率，减少冷却水的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及初冷器领域，具体涉及一种煤气冷却气液分离装置及方法。
背景技术
煤气净化过程中需要进行冷却，在横管初冷器内进行。横管初冷器包括从上至下布置的余热水段、循环水段和低温水段，煤气从初冷器顶部进入，依次穿过多个冷却水段后逐步降温，最后从初冷器底部排出，从而满足后续净化流程对煤气温度的需求。
煤气在冷却过程中，会凝结出晶体堵塞初冷器内的管线，影响冷却水段的换热效率，一般在初冷器顶部采用热氨水进行喷洒，凝结在管线上的晶体遇到氨水会分解，并下落到初冷器底部进行收集；另外，在循环水段上方设有中段冷凝喷淋，能够对循环水段进行降温，在低温水段和循环水段之间设置有下段冷凝喷淋，能够对低温水段进行降温。下段冷凝喷淋上方所喷洒的热氨水、中段冷凝液在与煤气、余热水段、循环水段换热后，温度已经升高，这部分高温水体下落至低温水段后，会与下段冷凝喷淋下方的冷却水、低温水段进行换热，导致冷却水和低温水段升温，影响与煤气的换热效果，导致煤气在初冷器底部排出位置的温度偏高，难以满足后续流程对煤气温度的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种煤气冷却气液分离装置及方法，设置V字型的挡液板和集液板，排布挡液板和集液板后分别形成挡液层和集液层，实现对煤气和所夹带换热后高温水体的气液分离，并将液体排出，煤气均匀输送到下游低温水段，避免上游换热后的高温水体对低温水段的影响，提高下游冷却水段的冷却效率，减少冷却水的消耗。
本发明的第一目的是提供一种煤气冷却气液分离装置，采用以下方案：包括：
挡液板，断面呈V字型，其断面的开口侧朝向下段冷凝喷淋段，挡液板依次间隔布置有多个，形成挡液层；
集液板，断面呈V字型，其断面的尖端朝向下段冷凝喷淋段，集液板依次间隔布置有多个，形成集液层，挡液层与集液层间隔分布，挡液板和集液板错位布置；
集液槽，连通所有集液板，以获取集液板收集的流体并引出至初冷器外。
进一步的，所述挡液层的挡液板轴线平行，集液层的集液板轴线平行，挡液层所在平面与集液层所在平面平行。
进一步的，所述集液板位于相邻两个挡液板之间，且所述相邻两个集液板在集液层所在平面上形成第一投影，位于所述相邻两个挡液板之间的集液板在集液层所在平面上形成第二投影，第一投影和第二投影边沿相接。
进一步的，所述集液板断面的开口侧宽度大于挡液板断面的开口侧宽度。
进一步的，相邻挡液板之间形成收集通道，沿煤气流动方向上，收集通道的宽度逐渐缩小；相邻集液板之间形成扩散通道，沿煤气流动方向上，扩散通道的宽度逐渐增大。
进一步的，所述挡液层与集液层之间形成气体通道，收集通道、气体通道和扩散通道依次连通，集液板两侧对应的气体通道内的煤气流动方向相反。
进一步的，所述集液槽布置在集液板轴向一端，集液槽沿集液板分布方向延伸。
进一步的，所述集液槽连通有出口管，出口管远离集液槽的一端穿过初冷器侧壁探出至初冷器外。
本发明的第二目的是提供一种如第一目的所述的煤气冷却气液分离装置的工作方法，包括：
煤气夹带高温水体下落至煤气冷却气液分离装置上方，煤气和高温水体穿过相邻挡液板的间隙接触集液板；
高温水体附着在集液板上，煤气折流后穿过挡液层和集液层之间的间隙，然后穿过相邻集液板之间的通道，继续输送至下游低温水段；
集液槽内的高温水体收集后流入集液槽内，排出至初冷器外。
进一步的，煤气和高温水体在挡液板间隙内提升流速，煤气在集液板的间隙内扩散并降低流速。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
(1)针对目前初冷器的余热水段、循环水段所对应的冷凝喷淋水受煤气换热后温度升高，导致影响下部低温水段、下段冷凝喷淋的冷却效率的问题，设置V字型的挡液板和集液板，排布挡液板和集液板后分别形成挡液层和集液层，实现对煤气和所夹带换热后高温水体的气液分离，并将液体排出，煤气均匀输送到下游低温水段，避免上游换热后的高温水体对低温水段的影响，提高下游冷却水段的冷却效率，减少冷却水的消耗。
(2)利用V字型的挡液板和集液板，作为煤气导向和气液分离结构，煤气能够穿过挡液层和集液层之间的间隙，集液板能够拦截高温水体，减少进入下部低温水段的高温水体量。
(3)V字型的挡液板和集液板错位布置，挡液板之间形成逐渐收缩的收集通道，提高煤气的流速，集液板之间形成逐渐扩张的扩散通道，使煤气形成扩散，并形成低压区域，使得煤气能够穿过气体通道进入扩散通道内；高温水体在重力和惯性作用下落入集液板内。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1和2中煤气冷却气液分离装置安装于初冷器的示意图。
图2为本发明实施例1和2中挡液板和集液板相对位置的示意图。
图3为本发明实施例1和2中挡液板的分布示意图。
图4为本发明实施例1和2中集液板的分布示意图。
图5为本发明实施例1和2中煤气冷却气液分离装置的示意图。
其中，1.煤气入口，2.热氨水喷淋组件，3.余热水段，4.中段冷凝喷淋组件，5.循环水段，6.煤气冷却气液分离装置，7.下段冷凝喷淋组件，8.低温水段，9.煤气出口，10.初冷器，11.挡液板，12.集液板，13.收集通道，14.气体通道，15.扩散通道，16.集液槽，17.出口管。
具体实施方式
实施例1
本发明的一个典型实施例中，如图1-图5所示，给出一种煤气冷却气液分离装置。
如图1所示，煤气净化过程中采用初冷器10，初冷器10包括从上到下依次布置分布的余热水段3、循环水段5和低温水段8，初冷器10顶部为煤气入口1，底部为煤气出口9，煤气穿过初冷器10内部的冷却结构进行降温后排出。余热水段3顶部设有热氨水喷淋组件2，循环水段5与余热水段3之间设有中段冷凝喷淋组件4，低温水段8与循环水段5之间设有下段冷凝喷淋组件7。由于下段冷凝喷淋组件7、低温水段8的温度较其上游的区域更低，因此，在下段冷凝喷淋组件上方的高温水体直接下落后，能够与下段冷凝喷淋组件7和低温水段8进行换热，导致煤气无法得到足够的换热作用，煤气出口9温度偏高，无法满足下游需求。
基于此，本实施例提供一种煤气冷却气液分离装置6，设置在下段冷凝喷淋组件7上方，且位于循环水段5下方，从而将热氨水喷淋组件2喷淋的热氨水、中段冷凝液、余热水段3的煤气冷凝液和循环水段5的煤气冷凝液进行收集，排出到初冷器10外，避免相对于下段冷凝喷淋组件、低温水段8的温度较高的高温水体下落。实现气液分离后，煤气能够均匀运输到下游低温水段8进行换热，提高下游冷却水段的冷却效率，减少冷却水的消耗。
下面，结合附图对煤气冷却气液分离装置6进行详细说明。
如图1所述，煤气冷却气液分离装置6布置在初冷器10内，位于初冷器10内部循环水段5和下段冷凝喷淋组件之间，设置V字型的挡液板11和集液板12，排布挡液板11和集液板12后分别形成挡液层和集液层，实现对煤气和所夹带换热后高温水体的气液分离，并将液体排出，煤气均匀输送到下游低温水段8。
煤气冷却气液分离装置6包括挡液板11、集液板12和集液槽16，挡液板11和集液板12布置在初冷器10内部的煤气流动通道内，挡液板11和集液板12的断面均呈V字型，挡液板11、集液板12可以采用水平布置，或相对于水平面设置一定倾角，倾角范围为0°-10°，促进集液板12所收集流体流动。
具体的，挡液板11断面的开口侧朝向下段冷凝喷淋段，下段冷凝喷淋段设置下段冷凝喷淋组件7，挡液板11依次间隔布置有多个，形成挡液层；集液板12断面的尖端朝向下段冷凝喷淋段，集液板12依次间隔布置有多个，形成集液层，挡液层与集液层间隔分布，挡液板11和集液板12错位布置。
如图5所示，集液板12位于相邻两个挡液板11之间，且所述相邻两个集液板12在集液层所在平面上形成第一投影，位于相邻两个挡液板11之间的集液板12在集液层所在平面上形成第二投影，第一投影和第二投影边沿相接。
如图3所示，多个挡液板11依次间隔布置，挡液层的所有挡液板11轴线平行布置；如图4所示，集液层的所有集液板12轴线平行，挡液层所在平面与集液层所在平面平行。
可以理解的是，集液板12、挡液板11均可以采用角钢结构，为了减少高温潮湿环境以及高温煤气对集液板12、挡液板11的影响，在采用的角钢结构上可以设置防腐镀层，提高其抗腐蚀性，满足长时间使用的需求。
通过调整集液板12和挡液板11的位置，相邻挡液板11之间形成收集通道13，沿煤气流动方向上，收集通道13的宽度逐渐缩小；相邻集液板12之间形成扩散通道15，沿煤气流动方向上，扩散通道15的宽度逐渐增大。
V字型的挡液板11和集液板12错位布置，挡液板11之间形成逐渐收缩的收集通道13，提高煤气的流速，集液板12之间形成逐渐扩张的扩散通道15，使煤气形成扩散，并形成低压区域，使得煤气能够穿过气体通道14进入扩散通道15内；高温水体在重力和惯性作用下落入集液板12内。
挡液层与集液层之间形成气体通道14，收集通道13、气体通道14和扩散通道15依次连通，集液板12两侧对应的气体通道14内的煤气流动方向相反。
需要指出的是，集液板12断面的开口侧宽度大于挡液板11断面的开口侧宽度；使集液板12的V字型开口所成的夹角大于挡液板11的V字型开口所呈的夹角，将二者夹角差异化布置，能够促进煤气在此位置的折返，促进煤气折返后穿过气体通道14进入扩散通道15内。
如图5所示，集液槽16连通所有集液板12，以获取集液板12收集的流体并引出至初冷器10外。
集液槽16布置在集液板12轴向一端，集液槽16沿集液板12分布方向延伸，可以配置集液槽16的轴线垂直于集液板12的轴线，同时集液板12的一端延伸至集液槽16的上方，从而若将集液板12收集的流体顺利排出到集液槽16内。
集液槽16连通有出口管17，出口管17远离集液槽16的一端穿过初冷器10侧壁探出至初冷器10外。
利用V字型的挡液板11和集液板12，作为煤气导向和气液分离结构，煤气能够穿过挡液层和集液层之间的间隙，集液板12能够拦截高温水体，减少进入下部低温水段8的高温水体量。
可以理解的是，出口管17的位置可以进行调整，同时整个煤气冷却气液分离装置6的位置也能够根据需求调整数目。
在余热水段3、循环水段5和低温水段8均可以配置对应的温度传感器及控制仪表，确保其循环正常运行，保证各个水段对应驱动泵的安全、稳定运行，减少设备的维护工作。
实施例2
本发明的另一典型实施方式中，如图1-图5所示，给出一种煤气冷却气液分离装置的工作方法。
利用如实施例1中煤气冷却气液分离装置6，包括以下步骤：
煤气夹带高温水体下落至煤气冷却气液分离装置6上方，煤气和高温水体穿过相邻挡液板11的间隙接触集液板12；
高温水体附着在集液板12上，煤气折流后穿过挡液层和集液层之间的间隙，然后穿过相邻集液板12之间的通道，继续输送至下游低温水段8；
集液槽16内的高温水体收集后流入集液槽16内，排出至初冷器10外。
煤气和高温水体在挡液板11间隙内提升流速，煤气在集液板12的间隙内扩散并降低流速。
设置V字型的挡液板11和集液板12，排布挡液板11和集液板12后分别形成挡液层和集液层，实现对煤气和所夹带换热后高温水体的气液分离，并将液体排出，煤气均匀输送到下游低温水段8，避免上游换热后的高温水体对低温水段8的影响，提高下游冷却水段的冷却效率，减少冷却水的消耗。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤气冷却气液分离装置，其特征在于，布置在下段冷凝喷淋段上方，包括：挡液板，断面呈V字型，其断面的开口侧朝向下段冷凝喷淋段，挡液板依次间隔布置有多个，形成挡液层；
集液板，断面呈V字型，其断面的尖端朝向下段冷凝喷淋段，集液板依次间隔布置有多个，形成集液层，挡液层与集液层间隔分布，挡液板和集液板错位布置；集液槽，连通所有集液板，以获取集液板收集的流体并引出至初冷器外。
2.如权利要求1所述的煤气冷却气液分离装置，其特征在于，所述挡液层的挡液板轴线平行，集液层的集液板轴线平行，挡液层所在平面与集液层所在平面平行。
3.如权利要求2所述的煤气冷却气液分离装置，其特征在于，所述集液板位于相邻两个挡液板之间，且所述相邻两个集液板在集液层所在平面上形成第一投影，位于所述相邻两个挡液板之间的集液板在集液层所在平面上形成第二投影，第一投影和第二投影边沿相接。
4.如权利要求1所述的煤气冷却气液分离装置，其特征在于，所述集液板断面的开口侧宽度大于挡液板断面的开口侧宽度。
5.如权利要求4所述的煤气冷却气液分离装置，其特征在于，相邻挡液板之间形成收集通道，沿煤气流动方向上，收集通道的宽度逐渐缩小；相邻集液板之间形成扩散通道，沿煤气流动方向上，扩散通道的宽度逐渐增大。
6.如权利要求5所述的煤气冷却气液分离装置，其特征在于，所述挡液层与集液层之间形成气体通道，收集通道、气体通道和扩散通道依次连通，集液板两侧对应的气体通道内的煤气流动方向相反。
7.如权利要求1所述的煤气冷却气液分离装置，其特征在于，所述集液槽布置在集液板轴向一端，集液槽沿集液板分布方向延伸。
8.如权利要求7所述的煤气冷却气液分离装置，其特征在于，所述集液槽连通有出口管，出口管远离集液槽的一端穿过初冷器侧壁探出至初冷器外。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述煤气冷却气液分离装置的工作方法，其特征在于，包括：
煤气夹带高温水体下落至煤气冷却气液分离装置上方，煤气和高温水体穿过相邻挡液板的间隙接触集液板；
高温水体附着在集液板上，煤气折流后穿过挡液层和集液层之间的间隙，然后穿过相邻集液板之间的通道，继续输送至下游低温水段；
集液槽内的高温水体收集后流入集液槽内，排出至初冷器外。
10.如权利要求9所述的煤气冷却气液分离装置的工作方法，其特征在于，煤气和高温水体在挡液板间隙内提升流速，煤气在集液板的间隙内扩散并降低流速。
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