CN203794854U - 高效低阻防堵填料塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高效低阻防堵填料塔，包括填料塔筒体，填料塔筒体分别设有冷煤气出口和热煤气进口、冷却水进口和冷却水出口，填料塔筒体内腔中部自上而下依次设置有布水装置、填料压盖、填料层和填料支撑装置，布水装置的输入端与冷却水进口相连；填料支撑装置下方设置有填料层反冲洗装置，填料塔筒体外侧设置有污水池和清水池，污水池的输入端与冷却水出口相连，污水池的输出端与清水池的输入端相连；清水池的输出端分为两路：一路与冷却水进口相连，另一路与填料层反冲洗装置相连。本设计通过填料层反冲洗装置，对填料层进行二维式反冲洗，将局部积存的灰垢强力清除，从而实现填料塔无积灰、不堵塞、高效低阻、连续稳定长周期运行。

Description

高效低阻防堵填料塔

技术领域

本实用新型涉及石油化工、煤气化、生物质气化等领域中的气液传质设备，具体地指一种高效低阻防堵填料塔。

背景技术

塔器是石油化工、煤气化、生物质气化等领域中广泛使用的设备，多用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、冷却等工艺环节。塔器按照其结构可分为板式塔和填料塔：板式塔起步较早，结构简单，造价较低，流体力学和传质模型成熟，早期在该领域普遍应用，但与填料塔相比，它存在通量小、压降过大、持液量大、效率较低等问题；20世纪70年代世界能源危机以来，为节约用能，填料塔得到了蓬勃发展，填料塔具有生产能力大、分离效率高、压降小、操作弹性大，持液量小等优点。但填料塔也有其不足之处：如填料塔具有造价高、液体负荷过小时不能有效湿润填料表面、不能直接用于有悬浮物或聚合物的物料、复杂精馏或高压精馏等场合不太适用需做特殊设计等缺陷。

在工业制气即石油化工、煤气化、生物质气化等领域中，基于填料塔高效低阻、易于操作、低能耗的特点，常常采用填料塔对煤制气、生物质制气进行洗涤除尘和降温处理。但由于填料塔的循环水流率较低，布水难以做到十分均匀，而进入填料塔的热煤气仍具有较高的温度，煤气流速较低，导致煤气分布也不均匀，热煤气在填料塔入口处填料层附近的一些局部位置会形成微蒸发环境，在蒸发过程中，煤气中的灰粒子以疏松垢的形式聚积在填料底层，如果不及时清除，垢层厚度和面积逐渐扩大，造成填料塔运行压降逐渐增大、填料层底部出现积灰和堵塞现象，导致煤气风机电耗加大，严重时甚至危及装置连续稳定运行。

针对上述问题，工艺上多采用加大洗涤循环水量、减少填料层高度、甚至设置多级串联空心塔的办法来归避，但却带来了循环水量大、水泵电耗高、管道系统复杂、占地面积大、投资成本高等问题。

发明内容

本实用新型的目的就是要克服现有工艺中填料塔存在的缺陷，提供一种能够改善填料层积灰堵塞、清洗换热效率高、连续稳定长周期运行的填料塔。

为实现上述目的，本实用新型所设计的高效低阻防堵填料塔，包括填料塔筒体，所述填料塔筒体下部侧壁设置有热煤气进口，所述填料塔筒体顶部设置有冷煤气出口；所述填料塔筒体上部侧壁设置有冷却水进口，所述填料塔筒体底部侧壁设置有冷却水出口；所述填料塔筒体内腔中部自上而下依次设置有填料压盖、填料层和填料支撑装置，所述填料压盖上方设置有布水装置，所述布水装置的输入端与冷却水进口相连，其特殊之处在于：所述填料支撑装置下方设置有填料层反冲洗装置，所述填料塔筒体外侧设置有污水池和清水池，所述污水池的输入端与冷却水出口相连，所述污水池的输出端与清水池的输入端相连；所述清水池的输出端分为两路：一路通过取水管与冷却水泵的输入端相连，所述冷却水泵的输出端通过供水主管与冷却水进口相连，另一路通过冲洗取水管与冲洗水泵的输入端相连，所述冲洗水泵的输出端通过冲洗输水管与填料层反冲洗装置相连。

作为优选方案，所述热煤气进口内设置有入口喷淋装置，所述入口喷淋装置的输入端通过喷淋水支管与供水主管相连。这样，可以对进入塔内的热煤气进行粗洗，即预降温和预除尘处理，减小煤气在填料层入口处发生微蒸发结垢的几率。

进一步地，所述喷淋水支管上设置有喷淋水调节阀。这样，可以通过喷淋水调节阀调节喷淋水支管流量，控制入口喷淋装置的喷淋水量。

进一步地，所述入口喷淋装置在热煤气进口内设置有2～3层，每层由相互正交的至少四路支管组合而成。这样，可以优化入口喷淋装置对进入塔内热煤气的预处理效果，最大限度降低其温度以及减少其携带的灰粒子。

进一步地，所述各路支管上至少设置有2只喷嘴。这样，可以使热煤气进口内形成预处理水幕，对热煤气进行全方位预处理粗洗。

作为优选方案，所述填料层反冲洗装置可在水平面内二维移动或旋转地安装在填料支撑装置下方。这样，可以对填料层进行二维活动式反冲洗，将局部积存的灰垢强力清除，保证没有清洗死角存在。

进一步地，所述填料层反冲洗装置并联设置有两套，每套填料层反冲洗装置由多根笛形多孔喷管组合而成。这样，可以均匀地对填料层进行充分冲洗，防止积灰堵塞。

本实用新型的优点在于：本设计通过在填料塔热煤气进口内设置入口喷淋装置，对进入塔体的热煤气进行粗洗，即预降温和预除尘处理，减小煤气在填料层入口处发生微蒸发结垢的几率；并在填料层下方设置填料层反冲洗装置，采用高压水对填料层进行定期或不定期二维活动式反冲洗，将局部积存的灰垢强力清除，同时还可以辅助湿润填料表面，增加气体与冷却水的接触面积，加强洗涤换热效果；从而实现填料塔无积灰、不堵塞、高效低阻、连续稳定长周期运行。

附图说明

图1为一种高效低阻防堵填料塔结构示意图。

图中：填料塔筒体1、布水装置2、填料压盖3、填料层4、填料支撑装置5、填料层反冲洗装置6、入口喷淋装置7、冷却水出口8、热煤气进口9、冷却水进口10、冷煤气出口11、冷却水出水管12、污水池13、清水池14、冲洗取水管15、冲洗水泵16、冲洗输水管17、取水管18、冷却水泵19、供水主管20、喷淋水支管21、喷淋水调节阀22。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

图1中所示的高效低阻防堵填料塔，包括填料塔筒体1，填料塔筒体1下部侧壁设置有热煤气进口9，填料塔筒体1顶部设置有冷煤气出口11；填料塔筒体1上部侧壁设置有冷却水进口10，填料塔筒体1底部侧壁设置有冷却水出口8；填料塔筒体1内腔中部自上而下依次设置有填料压盖3、填料层4和填料支撑装置5，填料压盖3上方设置有布水装置2，布水装置2的输入端与冷却水进口10相连，填料塔筒体1外侧设置有污水池13和清水池14，污水池13的输入端与冷却水出口8相连，污水池13的输出端与清水池14的输入端相连；清水池14的输出端分为两路：一路通过取水管18与冷却水泵19的输入端相连，冷却水泵19的输出端通过供水主管20与冷却水进口10相连；另一路通过冲洗取水管15与冲洗水泵16的输入端相连，冲洗水泵16的输出端通过冲洗输水管17与设置在填料支撑装置5下方的填料层反冲洗装置6相连。填料层反冲洗装置6在填料支撑装置5下方并联设置有两套，每套填料层反冲洗装置6由2～4根笛形多孔喷管组合而成，其可在水平面内二维移动或旋转。

热煤气进口9内设置有入口喷淋装置7，入口喷淋装置7的输入端通过喷淋水支管21与供水主管20相连；喷淋水支管21上设置有喷淋水调节阀22。入口喷淋装置7在热煤气进口9内沿垂直于进气方向设置有2～3层，每层由相互正交的至少四路支管组合而成。各路支管上设置有至少设置有2只喷嘴，一般设置8～12只喷嘴。

本实用新型的高效低阻防堵填料塔工作流程分为三个单元工作流程，具体如下：

冷却水洗气单元工作流程：取水管18从清水池14的取水，由冷却水泵19加压打入供水主管20，送至冷却水进口10，经布水装置2均匀分散喷洒，向下依次流过填料压盖3、填料层4、填料支撑装置5，冷却水在填料层4中与热煤气充分换热，降低煤气温度，也将粉尘洗入冷却水中，冷却水落入塔底，从冷却水出口8流出，经冷却水出水管12送至污水池13，并在污水池13沉清后回流到清水池14循环利用。

热煤气进口喷淋单元工作流程：与冷却水洗气流程同时进行，从冷却水的供水主管20引一路至喷淋水支管21送至入口喷淋装置7，并通过喷淋水调节阀22调节此处流量，对进口处的热煤气进行粗洗处理，即预降温和预除尘处理，减小煤气在填料层4入口附近发生微蒸发结垢的几率；预洗水也落入塔底，从冷却水出口8流出，经冷却水出水管12送至污水池13，在污水池沉清后回流到清水池14循环利用。

填料层反冲洗单元工作流程：利用冲洗取水管15从循环水池14的清水池取水，由冲洗水泵16加压到0.5～1.0MPa，并通过冲洗输水管17，分别送至填料层反冲洗装置6，从其笛形多孔喷管喷出，向上吹扫填料支撑装置5，笛形多孔喷管可在水平面内二维移动或旋转一定角度，对填料层4进行定期或不定期二维活动式反冲洗，冲洗水透过填料支撑装置5将积存在填料层4中的灰垢冲洗去除，保持填料层4的通透性，同时还可以辅助湿润填料表面，增加气体与冷却水的接触面积，加强洗涤换热效果。冲洗水落入塔底，从冷却水出口8流出，经冷却水出水管12送至污水池13，在污水池13沉清后回流到清水池14循环利用。

操作过程中，冷却水洗气单元工作流程、热煤气进口喷淋单元工作流程连续运行，通过喷淋水调节阀22调整喷水量，保证入口喷淋装置7的预处理持续发挥作用；填料层反冲洗单元工作流程间断运行，定期或不定期采用高压水进行二维活动式反冲洗，将局部积存的灰垢强力清除；具体地可每班定期冲洗3～5次，或当塔运行压降变大时不定期冲洗，将局部积存的灰垢强力清除，消除填料塔运行压降逐渐增大、填料层底部出现积灰和堵塞现象，确保塔运行压降维持在一定范围之内，从而达到填料塔无积灰、不堵塞、高效低阻、连续稳定长周期运行的目标。

本设计已投入多个工程项目进行改装试验，运行结果表明：经过改装，一方面在高温气体进入塔体后，进行预洗涤降温；另一方面，对填料层下部进行反冲洗，不仅将局部积存的灰垢清除，还可辅助湿润填料表面，增加气体与冷却水的接触面积，加强洗涤换热效果。经过上述改进消除了填料层接近气体入口处微蒸发结垢现象，避免了由于冷却水分布不均匀无法浸润填料层导致的气液无法充分接触，洗涤换热效果下降的问题；完全达到了无积灰、不堵塞、高效低阻、连续稳定长周期运行，应用效果得到了充分验证。

Claims (8)

1.一种高效低阻防堵填料塔，包括填料塔筒体（1），所述填料塔筒体（1）下部侧壁设置有热煤气进口（9），所述填料塔筒体（1）顶部设置有冷煤气出口（11）；所述填料塔筒体（1）上部侧壁设置有冷却水进口（10），所述填料塔筒体（1）底部侧壁设置有冷却水出口（8）；所述填料塔筒体（1）内腔中部自上而下依次设置有填料压盖（3）、填料层（4）和填料支撑装置（5），所述填料压盖（3）上方设置有布水装置（2），所述布水装置（2）的输入端与冷却水进口（10）相连，其特征在于：所述填料支撑装置（5）下方设置有填料层反冲洗装置（6），所述填料塔筒体（1）外侧设置有污水池（13）和清水池（14），所述污水池（13）的输入端与冷却水出口（8）相连，所述污水池（13）的输出端与清水池（14）的输入端相连；所述清水池（14）的输出端分为两路：一路通过取水管（18）与冷却水泵（19）的输入端相连，所述冷却水泵（19）的输出端通过供水主管（20）与冷却水进口（10）相连；另一路通过冲洗取水管（15）与冲洗水泵（16）的输入端相连，所述冲洗水泵（16）的输出端通过冲洗输水管（17）与填料层反冲洗装置（6）相连。

2.根据权利要求1所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于：所述热煤气进口（9）内设置有入口喷淋装置（7），所述入口喷淋装置（7）的输入端通过喷淋水支管（21）与供水主管（20）相连。

3.根据权利要求2所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于：所述喷淋水支管（21）上设置有喷淋水调节阀（22）。

4.根据权利要求2或3所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于：所述入口喷淋装置（7）在热煤气进口（9）内设置有2～3层，每层由相互正交的至少四路支管组合而成。

5.根据权利要求4所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于：所述各路支管上至少设置有2只喷嘴。

6.根据权利要求1或2或3所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于：所述填料层反冲洗装置（6）可在水平面内二维移动或旋转地安装在填料支撑装置（5）下方。

7.根据权利要求1或2或3所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于：所述填料层反冲洗装置（6）并联设置有两套，每套填料层反冲洗装置（6）由多根笛形多孔喷管组合而成。

8.根据权利要求4所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于：所述填料层反冲洗装置（6）并联设置有两套，每套填料层反冲洗装置（6）由多根笛形多孔喷管组合而成。