CN213570302U - 一种粉焦或粉体蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种粉焦或粉体蒸发器，属于粉焦或粉体蒸发设备技术领域，包括蒸发区、冷却介质加热区、汽水分离器、冷却介质进入区、冷却介质流出区等部分。由于粉煤流化床干馏后的煤粉温度较高，本实用新型的粉焦或粉体蒸发器采用二级换热及二级流化，二级换热在蒸发区和冷却介质加热区完成，蒸发区产汽通过汽水分离器分离后引出，冷却介质加热区产热水，两个换热区均设置换热管及流化介质分布器，便于煤粉在蒸发区换热后进入冷却介质加热区二次换热，以及冷却介质加热区的流化介质上行到蒸发区继续流化；换热管固定在管板上，管板处均设置为可分拆式，方便检修及更换。

Description

一种粉焦或粉体蒸发器

技术领域

本实用新型涉及热交换技术领域的一种粉焦或粉体蒸发器，特别是适用于粉煤流化床干馏装置粉焦冷却设备技术领域。

背景技术

多数煤炭中含有挥发分，一般为15～20％，经过干馏可以把这些挥发分从煤粉中分离出来；这些挥发分化学成分与石油烃类似，可以转化成石油产品。机械采煤产生大量的粉煤，采用流化床方式干馏是高效干馏技术路线。但粉煤流化床干馏温度在500～600℃，干馏后的粉焦要求冷却到50℃以下才能安全储存和运输。因此粉煤流化床干馏后的粉焦需要冷却，取出的热量可以循环利用。

粉焦是粉煤热裂解装置的产品之一，来自沉降器的高温粉焦需要经过冷却装置冷却后送至粉焦缓冲罐。目前粉焦冷却装置国内并没有，由于粉焦需要从600℃左右冷却到50℃才能安全储存和运输，要求冷却装置换热负荷调节范围大，所以传统的催化裂化用取热器或MTO取热装置无法满足粉焦冷却需求。

本实用新型根据高温粉焦工艺特点，提出了一种粉焦或粉体蒸发器，分为上下两级换热，上级换热产蒸汽，同时设置汽包一体，节省空间，下级加热冷却介质，进一步换热，自上而下形成汽包、蒸发区、冷却介质加热区三区一体式结构；同时设置二级流化，蒸发区及冷却介质加热区均设置流化介质分布器，最大程度的调节冷却程度，达到粉焦冷却到50℃安全储存和运输的条件。

另外，传统取热装置与汽包之间需设置大量的管线，浪费空间和成本，本实用新型顶部为汽包一体，底部设置冷却介质进入区和流出区，每个区只需要一根冷却介质管线即可。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种粉体冷却产生蒸汽的设备，该设备为粉焦或粉体流化冷却产汽、汽水分离以及流化冷却加热冷却介质一体式的换热设备。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种粉焦或粉体蒸发器，其特征在于，自上而下包括汽水分离器和粉焦或粉体冷却部分；所述粉焦或粉体冷却部分包括壳体，壳体1内空间分为上下两部分，上部为蒸发区，下部为冷却介质加热区；

蒸发区包含壳体的上半段、壳体上部的粉焦进口、上级流化介质入口、蒸发管和上级流化介质分布器；所述上级流化介质分布器位于蒸发管下方；

冷却介质加热区包含壳体的下半段、壳体下部的粉焦出口、下级流化介质入口、冷却介质加热管和下级流化介质分布器，所述冷却介质加热管布置一根以上，倒置放置；

在蒸发区顶部设置汽水分离器，汽水分离器包含上壳体、上壳体上的进水口、顶封头、设于顶封头顶部的蒸汽出口、位于上壳体下部的上级管板法兰或球形隔板，以及上壳体内部的上级管板或固定板；

在冷却介质加热区底部设置冷却介质流出区和冷却介质进入区；冷却介质进入区设置于冷却介质流出区下部，冷却介质流出区包含下壳体和冷却介质出口，所述下壳体和壳体之间通过下级管板法兰或隔板连接，冷却介质进入区包含底部封头以及底部冷却介质入口，底部封头和下壳体之间通过下级管板或隔板连接，所述冷却介质加热管为套管形式，包含外部的加热套管及其内部的冷却介质进入管，加热套管下端穿透并固定于冷却介质流出区上端的下级管板法兰或隔板上，冷却介质进入管下端穿透并固定于下级管板或隔板上；或者冷却介质进入区与冷却介质流出区并列设置并通过挡板隔开，在冷却介质进入区一侧的底部封头上设置底部冷却介质入口，在冷却介质流出区一侧的底部封头上设置冷却介质出口，所述底部封头和壳体之间通过下级管板或隔板连接，冷却介质进入区与冷却介质流出区共用底部封头和下级管板或隔板，冷却介质加热管为U型管，冷却介质加热管的入口和出口共用下级管板或隔板，均向下穿透并固定于下级管板或隔板上，冷却介质加热管的入口位于冷却介质进入区一侧、出口位于冷却介质流出区一侧；

所述蒸发管布置在蒸发区内，布置一根以上，竖直放置，蒸发管为套管形式，包含外部的蒸发套管及其内部的进水管，蒸发套管上端穿透并固定于汽水分离器底部的上级管板法兰或球形隔板上，进水管上端穿透并固定于汽水分离器内部的上级管板或固定板上。

本实用新型，所述冷却介质流出区与冷却介质加热区、冷却介质进入区的连接、以及蒸发区与汽水分离器的连接即管板处均为可分拆式，优先采用法兰连接。具体实施时，在上壳体和壳体之间设置有法兰，以方便设备拆装检修，上级管板法兰通过法兰安装在汽水分离器底部，球形隔板直接安装在上壳体上。

进一步地，所述下级管板法兰或隔板为管板或隔板和法兰一体结构。

进一步地，所述下级管板或隔板设置为管板法兰分开结构，下级管板或隔板位于两个法兰之间。

进一步地，所述下级流化介质分布器位于冷却介质加热区的底部；或者下级流化介质分布器位于冷却介质加热区内的冷却介质加热管上方，在蒸发区与冷却介质加热区之间设置隔板，隔板上设置粉焦下降管和流化介质上行孔，下级流化介质分布器上设置一根以上的分布管，分布管开口向下通向冷却介质加热区底部位置。

进一步地，所述蒸发套管和加热套管外壁光滑。

进一步地，所述蒸发套管或加热套管外壁带有翅片。

进一步地，所述部分蒸发套管外壁光滑，部分蒸发套管外壁带有翅片，交错布置；所述部分加热套管外壁光滑，部分加热套管外壁带有翅片，交错布置。

本实用新型的粉焦或粉体蒸发器处理粉焦的工作过程为：粉煤流化床干馏后的粉焦从粉焦或粉体蒸发器的粉焦进口进入蒸发区，水从上部进水口进入汽水分离器，通过上级管板法兰或隔板上布置的进水管进入蒸发区内布置的蒸发管内，与粉焦进行换热，热交换后，生成的汽水混合物通过蒸发套管与进水管之间的间隙进入汽水分离器，水汽分离后蒸汽从蒸汽出口引出待用；降温后的粉焦直接进入或者通过隔板上设置的粉焦下降管进入冷却介质加热区，冷却介质自底部冷却介质入口进入冷却介质进入区，通过下级管板上布置的冷却介质进入管进入冷却介质加热区内布置的冷却介质加热管内，与粉焦进行二次换热，热交换后，被加热冷却介质从冷却介质流出区设置的冷却介质出口引出待用，粉焦从粉焦出口流出，完成一次换热过程。一部分氮气从上级流化介质入口进入上级流化介质分布器，对蒸发区的粉焦进行流化，调节上级流化介质分布器可控制粉焦的冷却程度；一部分氮气从下级流化介质入口进入下级流化介质分布器，沿分布管进入底部，气体从底部进入冷却介质加热区，使粉焦流化；冷却介质加热区内的流化介质通过隔板上设置的流化介质上行孔进入蒸发区内继续流化。

本实用新型的粉焦或粉体蒸发器与现有技术相比，具有如下的有益效果：

1、由于管板处采用可分拆式结构，蒸发管外部的蒸发套管及内部的进水管均可随管板取出，方便更换，检修时也不需大型起重设备；

2、本实用新型为上级产汽且汽包一体设置，节省空间，下级加热冷却介质，上下二级换热及二级流化，换热负荷调节范围大，最大程度的提高了粉焦的降温程度和效率。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构示意图；

图2为本实用新型的另一种装置结构示意图，在壳体中部设置隔板；

图3为本实用新型的另一种装置结构示意图，冷却介质加热管为U型管；

图4为蒸发套管的一种安装方式的结构放大示意图，蒸发套管安装于球型隔板上；

图5为图1中C-C向视图，蒸发套管外壁带翅片；

图6为图1中D-D向视图，蒸发套管外壁光滑；

图中：1、壳体，11、蒸发区，12、冷却介质加热区，13、隔板，14、法兰，111、粉焦进口，112、上级流化介质入口，113、上级流化介质分布器，121、粉焦出口，122、下级流化介质入口，123、下级流化介质分布器，124、分布管，131、粉焦下降管，132、流化介质上行孔，2、蒸发管，21、蒸发套管，22、进水管，23、翅片，3、汽水分离器，31、上壳体，32、上级管板法兰，33、顶封头，34、进水口，35、蒸汽出口，36、上级管板或固定板，37、球型隔板，4、冷却介质流出区，41、下壳体，42、下级管板法兰或隔板，43、冷却介质出口，5、下级管板或隔板，6、冷却介质进入区，61、底部封头，62、冷却介质入口，63、挡板，7、冷却介质加热管，71、加热套管，72、冷却介质进入管。A水；B蒸汽；E冷却介质；F被加热冷却介质。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，旨在帮助读者理解本实用新型的特点和实质，但附图和具体实施方式内容并不限制本实用新型的可实施范围。

如图1所示，本实用新型的粉焦或粉体蒸发器，包括壳体1，壳体1分为上下两部分，上部为蒸发区11，下部为冷却介质加热区12；蒸发区11包含壳体1的上半段、壳体1上部的粉焦进口111、上级流化介质入口112以及内部的蒸发管2、上级流化介质分布器113；冷却介质加热区12包含壳体1的下半段、壳体1下部的粉焦出口121、下级流化介质入口122以及内部的冷却介质加热管7、下级流化介质分布器123；在蒸发区11上部设置汽水分离器3，汽水分离器3包含上壳体31及其上壳体31上的进水口34、顶封头33及其顶部的蒸汽出口35，以及上壳体31下部的上级管板法兰32、内部的上级管板或固定板36、进水管22上半段；在冷却介质加热区12下部设置冷却介质流出区4，冷却介质流出区4包含下壳体41、冷却介质出口43、位于下壳体41上端的下级管板法兰或隔板42以及内部的冷却介质进入管72下半段；在冷却介质流出区4下部设置冷却介质进入区6，冷却介质进入区6包含底部封头61以及底部冷却介质入口62；在冷却介质流出区4与冷却介质进入区6之间设置下级管板或隔板5。蒸发管2布置在蒸发区11内，布置一根以上，竖直放置，蒸发管2为套管形式，包含外部的蒸发套管21及其内部的进水管22，蒸发套管21上端穿透并固定于汽水分离器3底部的上级管板法兰32上，进水管22上端穿透并固定于汽水分离器3内部的上级管板或固定板36上；冷却介质加热管7布置在冷却介质加热区12内，布置一根以上，倒置放置，冷却介质加热管7为套管形式，包含外部的加热套管71及其内部的冷却介质进入管72，加热套管71下端穿透并固定于冷却介质流出区4上端的下级管板法兰或隔板42上，冷却介质进入管72下端穿透并固定于下级管板或隔板5上；上级流化介质分布器113位于蒸发区11内的蒸发管2下方；下级流化介质分布器123位于冷却介质加热区12的底部；

具体实施时，冷却介质流出区4与冷却介质加热区12的连接处可采用管板法兰一体结构，也可采用管板、法兰分开结构，管板设置于两个法兰之间，本实施方式中，冷却介质流出区4与冷却介质加热区12连接处的下级管板法兰或隔板42是管板、法兰一体结构，冷却介质流出区4与冷却介质进入区6连接处采用管板、法兰分开结构，下级管板或隔板5位于两个法兰之间；

冷却介质流出区4与冷却介质加热区12或冷却介质进入区6的连接、以及蒸发区11与汽水分离器3的连接均为可分拆式，优先采用法兰连接。

如图2所示的粉焦或粉体蒸发器，在蒸发区11与冷却介质加热区12之间设置隔板13，隔板13上设置粉焦下降管131和流化介质上行孔132；下级流化介质分布器123位于冷却介质加热区12内的冷却介质加热管7上方，下级流化介质分布器123上设置一根以上的分布管124，分布管124方向向下通向冷却介质加热区12底部位置。

如图3所示的粉焦或粉体蒸发器，其冷却介质加热管7为U型管，底部封头61用挡板63隔成冷却介质进入区6和冷却介质流出区4两个区；冷却介质加热管7的入口和出口共用下级管板或隔板5，均向下穿透并固定于下级管板或隔板5上，冷却介质加热管7的入口位于冷却介质进入区6一侧、出口位于冷却介质流出区4一侧。

图4所示为本实用新型的粉焦或粉体蒸发器，蒸发套管安装于球型隔板上的局部放大图，在汽水分离器3下部设置球型隔板37，蒸发套管21上端穿透并固定于汽水分离器3下部设置的球型隔板37上。

本实用新型的粉焦或粉体蒸发器，蒸发套管或加热套管外壁可以全部是光滑的或全部带有翅片，也可以部分蒸发套管或加热套管外壁是光滑的，部分外壁带有翅片，交错布置，如图5-6所示，图1所示的粉焦或粉体蒸发器，部分蒸发套管21带有翅片23，部分蒸发套管21外壁光滑，光滑蒸发套管21和带有翅片23的蒸发套管21交错布置。

本实用新型的粉焦或粉体蒸发器工作过程如下：粉煤流化床干馏后的粉焦从粉焦或粉体蒸发器的粉焦进口111进入蒸发区11，水A从上部进水口34进入汽水分离器3，通过上级管板或固定板36上布置的进水管22进入蒸发区11内布置的蒸发管2内，与粉焦进行换热，热交换后，生成的汽水混合物通过蒸发套管21与进水管22之间的间隙进入汽水分离器3，水汽分离后蒸汽B从蒸汽出口35引出待用；降温后的粉焦通过隔板13上设置的粉焦下降管131进入冷却介质加热区12，冷却介质E自底部冷却介质入口62进入冷却介质进入区6，通过下级管板或隔板5上布置的冷却介质进入管72进入冷却介质加热区12内布置的冷却介质加热管7内，与粉焦进行二次换热，热交换后，被加热冷却介质F从冷却介质流出区4设置的冷却介质出口43引出待用，粉焦从粉焦出口121流出，完成一次换热过程。一部分氮气从上级流化介质入口112进入上级流化介质分布器113，对蒸发区11的粉焦进行流化，调节流化介质分布器可控制粉焦的冷却程度；一部分氮气从下级流化介质入口122进入下级流化介质分布器123，沿分布管124进入底部，气体从底部进入冷却介质加热区12，使粉焦流化；冷却介质加热区12内的流化介质通过隔板13上设置的流化介质上行孔132进入蒸发区11内继续流化。

Claims (7)

1.一种粉焦或粉体蒸发器，其特征在于，自上而下包括汽水分离器和粉焦或粉体冷却部分；所述粉焦或粉体冷却部分包括壳体，壳体内空间分为上下两部分，上部为蒸发区，下部为冷却介质加热区；

蒸发区包含壳体的上半段、壳体上部的粉焦进口、上级流化介质入口、蒸发管和上级流化介质分布器；所述上级流化介质分布器位于蒸发管下方；

冷却介质加热区包含壳体的下半段、壳体下部的粉焦出口、下级流化介质入口、冷却介质加热管和下级流化介质分布器，所述冷却介质加热管布置一根以上，倒置放置；

在蒸发区顶部设置汽水分离器，汽水分离器包含上壳体、上壳体上的进水口、顶封头、设于顶封头顶部的蒸汽出口、位于上壳体下部的上级管板法兰或球形隔板，以及上壳体内部的上级管板或固定板；

在冷却介质加热区底部设置冷却介质流出区和冷却介质进入区；冷却介质进入区设置于冷却介质流出区下部，冷却介质流出区包含下壳体和冷却介质出口，所述下壳体和壳体之间通过下级管板法兰或隔板连接，冷却介质进入区包含底部封头以及底部冷却介质入口，底部封头和下壳体之间通过下级管板或隔板连接，所述冷却介质加热管为套管形式，包含外部的加热套管及其内部的冷却介质进入管，加热套管下端穿透并固定于下级管板法兰或隔板上，冷却介质进入管下端穿透并固定于下级管板或隔板上；或者冷却介质进入区与冷却介质流出区并列设置并通过挡板隔开，在冷却介质进入区一侧的底部封头上设置底部冷却介质入口，在冷却介质流出区一侧的底部封头上设置冷却介质出口，所述底部封头和壳体之间通过下级管板或隔板连接，冷却介质进入区与冷却介质流出区共用底部封头和下级管板或隔板，冷却介质加热管为U型管，冷却介质加热管的入口和出口共用下级管板或隔板，均向下穿透并固定于下级管板或隔板上，冷却介质加热管的入口位于冷却介质进入区一侧、出口位于冷却介质流出区一侧；

所述蒸发管布置在蒸发区内，布置一根以上，竖直放置，蒸发管为套管形式，包含外部的蒸发套管及其内部的进水管，蒸发套管上端穿透并固定于汽水分离器底部的上级管板法兰或球形隔板上，进水管上端穿透并固定于汽水分离器内部的上级管板或固定上。

2.根据权利要求1所述的粉焦或粉体蒸发器，其特征是：所述下级管板法兰或隔板为管板或隔板和法兰一体结构。

3.根据权利要求1所述的粉焦或粉体蒸发器，其特征是：所述下级管板或隔板设置为管板法兰分开结构，下级管板或隔板位于两个法兰之间。

4.根据权利要求1所述的粉焦或粉体蒸发器，其特征是：所述下级流化介质分布器位于冷却介质加热区的底部；或者下级流化介质分布器位于冷却介质加热区内的冷却介质加热管上方，在蒸发区与冷却介质加热区之间设置隔板，隔板上设置粉焦下降管和流化介质上行孔，下级流化介质分布器上设置一根以上的分布管，分布管开口向下通向冷却介质加热区底部位置。

5.根据权利要求1所述的粉焦或粉体蒸发器，其特征是：所述蒸发套管和加热套管外壁光滑。

6.根据权利要求1所述的粉焦或粉体蒸发器，其特征是：所述蒸发套管或加热套管外壁带有翅片。

7.根据权利要求1所述的粉焦或粉体蒸发器，其特征是：部分所述蒸发套管外壁光滑，部分所述蒸发套管外壁带有翅片，外壁带有翅片的蒸发套管和外壁光滑的蒸发套管交错布置；部分所述加热套管外壁光滑，部分所述加热套管外壁带有翅片，外壁带有翅片的加热套管和外壁光滑的加热套管交错布置。

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