一种煤热解气冷却及余热回收的装置 |
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| 申请号 | CN201610023064.2 | 申请日 | 2016-01-14 | 公开(公告)号 | CN105779025A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 中国重型机械研究院股份公司; | 发明人 | 赵玉良; 史剑鹏; 王高锋; 马玄恒; 李俊辉; 师浩浩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 煤 热解 气冷却及余热回收的装置，包括 外壳 体、液封槽、分离池、 控制器 及 循环 泵 ；外壳体包括相连通的 水 平壳体和立式壳体，水平壳体上端左边设置有冷却介质出口，上端右边设置有冷却介质进口；水平壳体左端设置有热解气进口，内部两端分别设置有入口气体分布板和出口气体分布板，内部中间设置有换热体，换热体外部设置有喷管；立式壳体上端设置有热解气出口，内部设置有喷管；换热体外部的喷管和立式壳体内部的喷管均通过管线连接于控制器，控制器通过 循环泵 连接于分离池；外壳体底部连接液封槽，液封槽连接于分离池。该发明结构简单，操作简便，解决了余热回收过程中的焦油冷凝而导致换热面热阻增大、换热效率逐渐下降的技术难题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种煤热解气冷却及余热回收的装置，其特征在于：包括外壳体（10）、液封槽（3）、分离池（4）、控制器（5）及循环泵（6）；所述外壳体（10）包括相连通的水平壳体（1）和立式壳体（2）；所述水平壳体（1）上端左边设置有冷却介质出口（12），上端右边设置有冷却介质进口（11），左端设置有热解气进口（13），内部两端分别设置有入口气体分布板（8）和出口气体分布板（9），内部中间设置有换热体（7），且换热体（7）外部设置有喷管；所述立式壳体（2）上端设置有热解气出口（14），内部设置有喷管；所述换热体（7）外部的喷管和立式壳体（2）内部的喷管均通过管线连接于控制器（5），所述控制器（5）通过循环泵（6）连接于分离池（4）；所述外壳体（10）底部连接液封槽（3），液封槽（3）连接于分离池（4）。 |
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| 说明书全文 | 一种煤热解气冷却及余热回收的装置技术领域[0001] 本发明属煤化工技术领域，具体涉及一种煤热解工艺过程中热解气的冷却和余热回收装置。 背景技术[0002] 在采用多加热管回转式热解窑或类似装置进行煤的热解作业时，从热解装置产生的热解气，通常温度可达450~650℃，其所含显热仍十分可观。而且在排出的热解气中，类似焦炉煤气，通常含有焦油气。温度降低时，焦油会逐渐冷凝并从气体中析出。为从热解气中收焦焦油并保持其较高的纯净度，目前倾向性的方法是，先将热解气在高温状态下采用陶瓷或金属基滤管过滤器将粉尘滤除，之后再将气体冷却，在温度不断降低的过程中焦油陆续冷凝析出，完成焦油和煤气的分离。之后，再分别进行各自的后续处理。 [0003] 在传统的煤气冷却工艺中，也即目前的通用方法，是直接用氨水对高温热解气喷淋冷却，使其温度降至80~90℃。这一方法虽然实现了煤气冷却和焦油的冷凝，但由于气体中所含粉尘和冷凝焦油混在一起，使得焦油纯度较低，不便后续处理。同时在此过程中，热解气的显热也未实现回收，白白产生浪费，而且也会消耗大量冷却水，产生了较多需要处理的含有机物且难以处理的废水，会大大增加生产成本。查询到的现有专利中，也有采用轻质焦油或洗油直接对热解气进行喷淋冷却，虽然减少了废水生成量，但余热回收仍未能实现，焦油纯度也较低。 [0004] 多年来，人们一直试图在将含焦油气的高温气体进行冷却的同时，回收其所含的余热。为此出现了许多相关的专利，先后提出了套筒式、套管式、热管换热器式、余热锅炉式等多种形式，并进行了大量的工业试验。但上述方法由于均无法解决余热回收过程中的焦油冷凝而导致换热面热阻增大、换热效率逐渐下降等难题，因而一直未能得以应用，这一问题也始终未能解决。 [0005] 基于上述，为提升煤热解工艺的整体技术水平，提高焦油品质和系统综合能效，应基于回收余热及减少废水生成量，同时又能实现气体和焦油冷却分离的原则，尽快开发出新的高效冷却工艺方法及装置。 发明内容[0006] 本发明的目的是克服余热回收过程中的焦油冷凝而导致换热面热阻增大、换热效率逐渐下降的问题。 [0007] 为此，本发明的技术方案是提供了一种煤热解气冷却及余热回收的装置，包括外壳体、液封槽、分离池、控制器及循环泵；所述外壳体包括相连通的水平壳体和立式壳体；所述水平壳体上端左边设置有冷却介质出口，上端右边设置有冷却介质进口，左端设置有热解气进口，内部两端分别设置有入口气体分布板和出口气体分布板，内部中间设置有换热体，且换热体外部设置有喷管；所述立式壳体上端设置有热解气出口，内部设置有喷管；所述换热体外部的喷管和立式壳体内部的喷管均通过管线连接于控制器，所述控制器通过循环泵连接于分离池；所述外壳体底部连接液封槽，液封槽连接于分离池。 [0008] 所述入口气体分布板和出口气体分布板上均设置有通气孔。 [0009] 所述外壳体下部设置有锥斗。 [0011] 所述分离池中设置有冷却水管，冷却水管进口连接冷却水，出口排出热水。 [0012] 所述换热体一侧上端设置有冷却介质进口一，另一侧下端冷却介质出口一，且沿冷却介质流动方向设置有导流板。 [0013] 所述换热体的两侧外表面均对称分布有一组散热片。 [0016] 本发明的有益效果：(1)本发明提供的这种煤热解气冷却及余热回收的装置结构简单，操作简便，可将400~ 650℃的已滤除固体粉尘的热解气连续不断地冷却至60~90℃，不仅实现了焦油和煤气的分离收集，同时有效回收了余热，回收介质温度可达200~300℃，可用于工艺线上煤的干燥及预热。系统除采用冷却介质间接换热外，还采用了洗油直接冲洗和换热，这种组合换热方式大大减少了直接换热介质的消耗。采用洗油喷洒冲洗，可及时冲洗去表面沉降焦油，恢复传热性能，还可避免产生更多难以处理的含酚废水，解决了余热回收过程中的焦油冷凝而导致换热面热阻增大、换热效率逐渐下降的技术问题。 [0017] (2)本发明提供的这种煤热解气冷却及余热回收的装置，通过在入口气体分布板和出口气体分布板上均设置通气孔，保证热解气进入水平壳体1后均匀分布。 [0018] (3)本发明提供的这种煤热解气冷却及余热回收的装置，通过在外壳体下部设置锥斗，有利于收集外壳体10内的液体进入液封槽3，避免发生飞溅，造成污染。 [0020] (5)本发明提供的这种煤热解气冷却及余热回收的装置，通过在分离池中设有冷却水管，冷却分离池中的液体，同时回收其余热，便于能量再利用。 [0021] (6)本发明提供的这种煤热解气冷却及余热回收的装置，通过在换热体内沿冷却介质流动方向设置导流板，冷却介质经过导流板从冷却介质进口一到达冷却介质出口一，改变介质流动方向和流速，延长冷却介质在通道内的停留时间，同时也增强了介质的换热能力。 [0023] (8)本发明提供的这种煤热解气冷却及余热回收的装置，通过在换热体外表面喷涂有不粘涂料，减缓表面焦油的沉积，并易于对焦油的冲洗。 [0024] (9)本发明提供的这种煤热解气冷却及余热回收的装置，采用不锈钢板或耐热钢板焊接的换热体，耐热耐腐蚀。换热体为中空腔体便于介质流通，且换热体多件刚性组合为一体后悬挂于水平壳体内，以适应热膨胀及喷洒的要求。 附图说明[0026] 图1是本发明煤热解气冷却及余热回收的装置的结构图示；图2是本发明的换热内部的结构及介质流向示意图； 图3是本发明的换热体外表面散热片分布示意图。 [0027] 附图标记说明：1、水平壳体；2、立式壳体；3、液封槽；4、分离池；5、控制器；6、循环泵；7、换热体；8、入口气体分布板；9、出口气体分布板；10、外壳体；11、冷却介质进口；12、冷却介质出口；13、热解气进口；14、热解气出口；15、锥斗；16、冷却水管；17、冷却介质进口一；18、冷却介质出口一；19、导流板。 具体实施方式[0028] 以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。 [0029] 实施例1：为了克服余热回收过程中的焦油冷凝而导致换热面热阻增大、换热效率逐渐下降的问题，本实施例提供了一种如图1所示的煤热解气冷却及余热回收的装置，包括外壳体10、液封槽3、分离池4、控制器5及循环泵6；所述外壳体10包括相连通的水平壳体1和立式壳体2； 所述水平壳体1上端左边设置有冷却介质出口12，上端右边设置有冷却介质进口11，左端设置有热解气进口13，内部两端分别设置有入口气体分布板8和出口气体分布板9，内部中间设置有换热体7，且换热体7外部设置有喷管；所述立式壳体2上端设置有热解气出口14，内部设置有喷管；所述换热体7外部的喷管和立式壳体2内部的喷管均通过管线连接于控制器 5，所述控制器5通过循环泵6连接于分离池4；所述外壳体10底部连接液封槽3，液封槽3连接于分离池4。 [0030] 本发明的这种煤热解气冷却及余热回收的装置的工作原理如下：本装置中的换热体7用以提供冷却介质的通道，冷却介质一般可采用空气、氮气或导热油。不同的冷却介质，对应换热体的宽度也不同，对气体介质，宽度取较大值，而对液体介质则可小些。水平壳体1从热解气进口13起，依次分为高温区和中温区，立式壳体2为低温区。 换热体7外和壳体之间为高温热解气的通道。 [0031] 工作时，来自高温过滤器的高温热解气从邻近高温区的热解气进口13进入，经入口气体分布板8到达水平壳体1，并向热解气出口14方向移动。冷却介质由邻近低温区的冷却介质进口11进入，依次流经各个换热体，由高温区的冷却介质出口12排出，供工艺线上煤的干燥或预热使用。在此流动过程中，热解气通过换热体7的外表面，与换热体内的冷却介质实现间接换热，经过换热的热解气温度不断下降，到达低温区时的温度可达100~150℃，之后经出口气体分布9板进入立式壳体2，并向上运动，与立式壳体2上部喷管连续喷洒的洗油逆流换热到达热解气出口14时温度达60~90℃，然后排至后续设备处理。 [0032] 热解气和换热体7换热过程中，热解气中的焦油，由于温度不断下降而会陆续冷凝析出，部分焦油会粘附在换热体7外表面上，沉积过多会影响传热。因此，通过控制器5和循环泵6，定期或连续对换热体7外表面进行喷洒，以清除所积焦油，在高温区为定期喷淋，周期30~120分钟，每次喷吹时间5~10分钟，中温区可采用间喷或连续喷，间喷时间间隔30分钟，每次10~15分钟；冷凝析出的焦油及喷洒的洗油集中收集在下部的液封槽3中，然后溢流集中到分离池4，液封槽3及分离池4集中收集的焦油可定期排至焦油槽。 [0033] 本发明的这种煤热解气冷却及余热回收的装置结构简单，操作简便，可将400~650℃的已滤除固体粉尘的热解气连续不断地冷却至60~90℃，不仅实现了焦油和煤气的分离收集，同时有效回收了余热，回收介质温度可达200~300℃，可用于工艺线上煤的干燥及预热。系统除采用冷却介质间接换热外，还采用了洗油直接冲洗和换热，这种组合换热方式大大减少了直接换热介质的消耗。采用洗油喷洒冲洗，可及时冲洗去表面沉降焦油，恢复传热性能，还可避免产生更多难以处理的含酚废水，解决了余热回收过程中的焦油冷凝而导致换热面热阻增大、换热效率逐渐下降的技术问题。 [0034] 实施例2：在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的煤热解气冷却及余热回收的装置，为保证热解气进入水平壳体1后均匀分布，所述入口气体分布板8和出口气体分布板9上均设置有通气孔。 [0035] 进一步的，所述外壳体10下部设置有锥斗15，锥形的锥斗有利于收集外壳体10内的液体进入液封槽3，避免发生飞溅，造成污染。 [0036] 此外，为减少散热损失，所述外壳体10外部包装有硅酸铝或岩棉保温材料。 [0037] 更进一步的，所述分离池4中设置有冷却水管16，冷却水管16进口连接冷却水，出口排出热水。冷却水用以冷却分离池4中的液体，同时回收其余热，回收热水的温度50~70℃，可集中使用，便于能量再利用。 [0038] 实施例3：在实施例2的基础上，本实施例提供了一种如图2所示的煤热解气冷却及余热回收的装置，所述换热体7一侧上端设置有冷却介质进口一17，另一侧下端冷却介质出口一18，且沿冷却介质流动方向设置有导流板19。冷却介质经过导流板19从冷却介质进口一17到达冷却介质出口一18，改变介质流动方向和流速，延长冷却介质在通道内的停留时间，同时也增强了介质的换热能力。 [0039] 如图3所示，所述换热体7的两侧外表面均对称分布有散热片，一方面可增大传热面积，另一方面可改变气流方向，对气体产生扰动，以增强换热效果。 [0040] 进一步的，所述换热体7外表面喷涂有不粘涂料，用以减缓表面焦油的沉积，并易于对焦油的冲洗。 [0041] 所述换热体7采用1-4mm厚的不锈钢板或耐热钢板焊接为中空的腔体，换热体7沿水平壳体1宽度方向设置有4-20组，沿水平壳体1长度方向设置有3-4组。换热体7采用不锈钢板或耐热钢板焊接耐热耐腐蚀，中空腔体用于介质流通，且换热体7多件刚性组合为一体后悬挂于水平壳体内，以适应热膨胀及喷洒的要求。 [0042] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。 |
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