CN213834530U - 一种用于水煤气变换反应的变换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水煤气变换反应的变换装置，其包括预变炉、变换炉、废热锅炉和中温换热器，进气管经中温换热器连通预变炉的第一进气口，预变炉的第一排气口经中间管连通变换炉的第二进气口，变换炉的第二排气口连接有一变换气主管，该变换气主管依次经甲烷化加热器和中温换热器后连通废热锅炉第三进气口；在变换炉的第二排气口与废热锅炉的第三进气口之间连接有一旁路温控管，在该旁路温控管上设置有第一控制阀组；在中间管上连接有一冷激气管，该冷激气管连接到变换炉的两个相邻的床层之间；在废热锅炉上设置有一蒸汽出口，该蒸汽出口连接到加热炉上。利用本申请能够较好的控制水煤气进入到预变炉的温度，从而保证变换炉的入口温度。

Description

一种用于水煤气变换反应的变换装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于水煤气变换反应的变换装置，属于煤化工生产技术领域。

背景技术

现有的水煤气变换装置中，变换炉所排出的高温变换气与水煤气通过中温换热器进行换热，在提高水煤气温度的同时，降低排出气的温度，以回收热能，为保证变换炉内催化剂温度控制在正常指标范围内，变换单元设有用于调节变换炉进口温度的冷副线。对于调节变换炉进口温度的冷副线，其工作原理为：水煤气进入到中温换热器壳程中与管程中的高温变换气进行换热，以升高温度，通过调节冷副线上的温控阀的开度，来调节水煤气经过中温换热器的流量，从而调节水煤气进入到预变炉内时的温度。

虽然设置有调节水煤气经过中温换热器流量的冷副线，但是在实际运行过程中仍存在以下问题：(1)在系统开车初期，变换气通过温控阀和中温换热器的压降相差不大，大部分工艺气均通过中温换热器被加热，温控阀调节作用小，致使进入变换炉水煤气温度较高，即使温控阀全开，也无法有效控制进入变换炉的水煤气温度在催化剂低温活性范围之内，还会引起变换炉出口温度超温，大大缩短了变换炉内催化剂的使用寿命。(2)因工况所致，水煤气中夹带有大量的灰分、水分，冷副线易出现结垢堵塞、流通面积减小的问题，气流通过的压降升高，导致通过冷副线气体流量变得更少，冷副线几乎丧失了调节效果，变换炉进口水煤气温度无法控制在设定范围内，为控制变换炉的进口温度，在全开冷副线上温控阀的情况下，需要通过关小中温换热器主线上的阀门来逼迫水煤气进入冷副线通道。此操作虽然能在一定程度上控制住变换炉的进口温度，但更为严重的是调节中温换热器后的阀门会因此使压降上升明显，开车初期此处压降只有约0.1MPa，后期由于冷副线积灰较多，中温换热器后的阀门进一步节流，使压降超过0.35MPa，整个变换装置的压降大幅上升，造成装置的上游憋压，危及安全生产，只能降负荷生产，极大限制了水煤浆装置的运行负荷。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出了一种用于水煤气变换反应的变换装置，其包括预变炉、变换炉、废热锅炉和中温换热器，进气管经中温换热器的冷媒通道后连通预变炉的第一进气口，预变炉的第一排气口经中间管连通变换炉的第二进气口，变换炉的第二排气口连接有一变换气主管，该变换气主管依次经甲烷化加热器的热媒通道和中温换热器的热媒通道后连通废热锅炉第三进气口；一调节支管的两端跨越中温换热器连接到进气管上，在调节支管上安装有调控阀组，该调控阀组包括一调控阀；

在变换炉的第二排气口与废热锅炉的第三进气口之间连接有一旁路温控管，在该旁路温控管上设置有第一控制阀组；在中间管上连接有一冷激气管，该冷激气管连接到变换炉的两个相邻的床层之间；

在废热锅炉上设置有一蒸汽出口，该蒸汽出口连接到加热炉上。

具体地，该温度探头为热电偶或热电阻。

在本申请运行时，水煤气分成两路，分别经进气管和调节支管进入到预变炉内进行过滤，其中经过进气支管的一路水煤气经过中温换热器时被加热。完成过滤的水煤气从第一排气口排出后，分成两路，分别经第二进气口和冷激气管进入到变换炉内进行反应，形成变换气，变换气分成两路，其中一路变换气经中温换热器的热媒通道后进入到废热锅炉的管程内，另一路变换气经旁路温控管直接进入到废热锅炉的管程内。从废热锅炉排出的变换气进入下道工序。

在装置开车初期，可通过调节调控阀的开度，来调节进入到预变炉内的水煤气的温度，从而调节变换炉的进口温度，以充分发挥催化剂低温活性，同时变换气所富余的热负荷直接进入废热锅炉生产饱和中压蒸汽。

随着生产的进行，当调节支管内的积灰增多，调节效果变差时，可通过第一控制阀组来控制变换气经过中温换热器的比例，来调节水煤气的温度。通过调节变换气经过中温换热器的比例来控制水煤气进入到预变炉的温度，从而保证变换炉的入口温度。

具体地，该第一控制阀组包括安装在旁路温控管上的第一控制阀，在该第一控制阀的两侧各安装有一切断阀，旁通管的两端跨越第一控制阀和切断阀后连接到旁路温控管上；在变换炉的第二进气口安装有温度探头，该温度探头电连接到一中央控制器上，该中央控制器与第一控制阀电连接。

第一控制阀组的组成能够保证对于第一控制阀的检修需要。在设置温度探头后，可以根据变换炉的入口温度来调节第一控制阀的开度，以调节变换气经过中温换热器的比例，保证变换炉的入口温度处于设定范围内。

进一步，为便于调节，旁路温控管的内径为变换气主管的内径的30-40％。旁路温控管与变换气主管的管径比例在上述范围内，在保证变换气经过到中温换热器的比例的同时，还可降低管道的制备费用，在上述范围内管径比例，已能够保证对于变换气的调控，以达到对变换炉进口温度的控制。

进一步，为便于调节冷激气的比例，达到对变换炉内温度的控制，在冷激管上安装有第二控制阀。

进一步，为配合调控阀组的工作，同时也为了便于对经过中温换热器的水煤气的比例进行调节，在中温换热器与预变炉的第一进气口之间的进气管上安装有一调节阀，该调节阀位于中温换热器与调节支管在进气管上的连接点之间。

总体而言，本申请具有以下优点：

(1)本申请的设计简单，通过在变换炉和废热锅炉之间增加一条旁路温控管，既可加大变换炉进口温度的可调程度，保证变换炉的进口温度得到有效控制，又利用变换气富余的热负荷生产饱和中压蒸汽，有效回收变换气的热能。

(2)利用本申请，即使调节支管完全结垢堵塞，也能够通过第一控制阀组来实现对变换炉进口温度的调节，无需通过调节阀来调节水煤气的温度，中温换热器处的压降不会出现明显变化，对装置上游的压力无影响，避免影响上游的水煤浆装置气化单元的正常运行。

(3)旁路温控管位于预变炉之后，水煤气经预变炉去除微小颗粒物后，变换气中的灰分含量大幅度降低，旁路温控管不会发生积灰堵塞的问题，能一直保持较好的调控能力。

(4)利用本申请，可以在对现有装备改造较少的情况下，解决对水煤气温度控制的问题。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，一种用于水煤气变换反应的变换装置，其包括预变炉3、变换炉4、废热锅炉5和中温换热器1，进气管101经中温换热器1的冷媒通道后连通预变炉3的第一进气口31，预变炉3的第一排气口32经中间管33连通变换炉4的第二进气口41，变换炉4的第二排气口42连接有一变换气主管43，该变换气主管43依次经甲烷化加热器2的热媒通道和中温换热器1的热媒通道后连通废热锅炉5第三进气口51。一调节支管102的两端跨越中温换热器连接到进气管101上。在调节支管102上设置有调控阀组，该调控阀组包括安装在调节支管上的调控阀103。

在变换炉4的第二排气口42与废热锅炉5的第三进气口51之间连接有一旁路温控管9，在该旁路温控管9上设置有第一控制阀组8。旁路温控管9的内径为变换气主管43的内径的33％。

该第一控制阀组8包括安装在旁路温控管9上的第一控制阀81，在该第一控制阀81的两侧各安装有一切断阀82，一旁通管83的两端跨越第一控制阀和两个切断阀后连接到旁路温控管9上，在旁通管83上安装有旁通阀84。

在变换炉4的第二进气口41安装有温度探头10，该温度探头10电连接到一中央控制器15上，该中央控制器15与第一控制阀81电连接。本实施例中，该温度探头采用热电偶，可以理解，在另一实施例中，该温度探头还可以采用热电阻。中央控制器15采用32位PLC可编程控制器。

在中间管33上连接有一冷激气管34，该冷激气管34连接到变换炉的第一床层44和第二床层45之间。在冷激管上安装有第二控制阀组，该第二控制阀组35的结构与第一控制阀组的组成相同，不再赘述。

在废热锅炉5的顶部设置有一蒸汽出口53，该蒸汽出口53连接到加热炉6上。

在中温换热器1与预变炉3的第一进气口之间的进气管上安装有一调节阀7，该调节阀7位于中温换热器与调节支管在进气管上的连接点之间。

在本实施例运行时，水煤气100分成两路，分别经进气管101和调节支管102进入到预变炉3内进行过滤，其中经过进气支管101的一路水煤气经过中温换热器1时被加热。完成过滤的水煤气从第一排气口32排出后，分成两路，分别经第二进气口41和冷激气管34进入到变换炉内进行反应，形成变换气200，变换气200分成两路，其中一路变换气依次经甲烷化加热器2的热媒通道和中温换热器1的热媒通道后进入到废热锅炉5的管程内，另一路变换气经旁路温控管直接进入到废热锅炉5的管程内。变换气与废热锅炉内的除盐水换热后经废热锅炉的第三排气口52排出，进入下道工序。

废热锅炉5的壳程内的除盐水与变换气换热后，温度升高，部分除盐水汽化形成蒸汽，并由蒸汽出口53排出，从蒸汽出口53排出的蒸汽在经过加热炉6加热后，形成过热蒸汽300，作为热源进入到其他工序内。

在装置开车初期，可通过调节调控阀103的开度，来调节进入到预变炉内的水煤气的温度，从而调节变换炉的进口温度，以充分发挥催化剂低温活性，同时变换气所富余的热负荷直接进入废热锅炉增产4.0MPa饱和中压蒸汽。

随着生产的进行，当调节支管102内的积灰增多，调节效果变差时，可通过调节第一控制阀81的开度，来控制变换气经过中温换热器的比例，来调节水煤气的温度，而无需单纯采用降低调节阀7的开度，来降低水煤气经过中温换热器的比例。通过调节变换气经过中温换热器的比例来控制水煤气进入到预变炉的温度，从而保证变换炉的入口温度。

Claims (6)

1.一种用于水煤气变换反应的变换装置，其特征在于，包括预变炉、变换炉、废热锅炉和中温换热器，进气管经中温换热器的冷媒通道后连通预变炉的第一进气口，预变炉的第一排气口经中间管连通变换炉的第二进气口，变换炉的第二排气口连接有一变换气主管，该变换气主管依次经甲烷化加热器的热媒通道和中温换热器的热媒通道后连通废热锅炉第三进气口；一调节支管的两端跨越中温换热器连接到进气管上，在调节支管上安装有调控阀组，该调控阀组包括一调控阀；

在变换炉的第二排气口与废热锅炉的第三进气口之间连接有一旁路温控管，在该旁路温控管上设置有第一控制阀组；在中间管上连接有一冷激气管，该冷激气管连接到变换炉的两个相邻的床层之间；

在废热锅炉上设置有一蒸汽出口，该蒸汽出口连接到加热炉上。

2.根据权利要求1所述的变换装置，其特征在于，

该第一控制阀组包括安装在旁路温控管上的第一控制阀，在该第一控制阀的两侧各安装有一切断阀，旁通管的两端跨越第一控制阀和切断阀后连接到旁路温控管上；

在变换炉的第二进气口安装有温度探头，该温度探头电连接到一中央控制器上，该中央控制器与第一控制阀电连接。

3.根据权利要求2所述的变换装置，其特征在于，

该温度探头为热电偶或热电阻。

4.根据权利要求1所述的变换装置，其特征在于，

旁路温控管的内径为变换气主管的内径的30-40％。

5.根据权利要求1所述的变换装置，其特征在于，

在冷激管上安装有第二控制阀。

6.根据权利要求1所述的变换装置，其特征在于，在中温换热器与预变炉的第一进气口之间的进气管上安装有一调节阀，该调节阀位于中温换热器与调节支管在进气管上的连接点之间。

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