自制冷型焦?fàn)t荒煤氣初步冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煉焦化學(xué)工藝裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自制冷型焦?fàn)t荒煤氣初步冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]焦?fàn)t荒煤氣的初步冷卻器是焦?fàn)t煤氣凈化的重要工藝設(shè)備，其操作運行好壞不僅對煤氣凈化的運行成本和環(huán)境質(zhì)量及后序單元的穩(wěn)定操作有著重要影響，而且對化工產(chǎn)品加工及焦?fàn)t操作也有著重大影響。
[0003]在煉焦過程中，從焦?fàn)t炭化室經(jīng)上升管逸出的荒煤氣(也稱為粗煤氣)溫度約為850°C左右，煤氣的冷卻分兩步進(jìn)行，首先經(jīng)橋管進(jìn)入集氣管的過程中，被噴灑著的循環(huán)氨水冷卻到80 - 85°C，然后通過煤氣管道經(jīng)初冷器將煤氣溫度降至22 - 25°C。在此，荒煤氣中所含的大部分水蒸汽、焦油、萘及固體微塵(主要是煤塵)被分離出來，部分H2S和HCN等腐蝕性介質(zhì)也溶入冷凝液中，從而可減輕煤氣凈化設(shè)備及管道的堵塞和腐蝕，并使煤氣得到初步凈化。
[0004]傳統(tǒng)的焦?fàn)t煤氣初冷器的結(jié)構(gòu)和功能:上段采用循環(huán)水(32°C左右)把煤氣冷卻到45°C左右，下段采用低溫(制冷)水把煤氣進(jìn)一步冷卻到22?23°C，達(dá)到除萘等工藝指標(biāo)要求。初冷器是管殼式長方體結(jié)構(gòu)，在初冷器內(nèi)，煤氣走管外(殼程)由上而下與循環(huán)水或低溫水走管內(nèi)(管程)逆流和錯流流動進(jìn)行換熱冷卻，煤氣在被冷卻的同時，冷凝析出冷凝液:水、焦油和萘等。在低溫段為防止萘等對后續(xù)工序的堵塞及加工效率一般采用蒸汽制冷及燃?xì)庵评浼夹g(shù)制備低溫水，強化冷凝冷卻效果。由于在換熱管的冷卻表面上結(jié)晶的萘，可被冷凝的焦油不斷溶解，從而使煤氣得到初步凈化。為進(jìn)一步洗滌煤氣夾帶的固體顆粒和提高溶萘效果，在各段管外空間噴灑焦油或焦油氨水混合物，經(jīng)過煤氣初冷器冷卻，煤氣中水汽、焦油和萘大部分被冷凝下來，形成冷凝液并分離。初冷后，煤氣含萘一般為0.5-lg/m3,焦油霧 2-5g/m3o
[0005]傳統(tǒng)的煤氣初冷器只是單純的實現(xiàn)了煤氣冷卻的目的，而未考慮焦?fàn)t荒煤氣余熱的回收利用。為了達(dá)到對煤氣的低溫凈化消耗了大量蒸汽或煤氣來制備低溫水，不僅消耗能源還增加了運行成本及環(huán)境負(fù)擔(dān)。
[0006]對于焦?fàn)t荒煤氣的余熱量利用近幾年引起行業(yè)關(guān)注。但系統(tǒng)高效利用停留在以下幾種方式。目前初冷器廣泛采用帶余熱回收段的三段式煤氣初冷器，煤氣的高溫段(83?770C )采用余熱回收的方式冷卻煤氣同時回收熱量，回收的熱量有以下幾個用途:
[0007]1.將初冷器高溫段吸收熱量的循環(huán)水用于解決采暖問題，但只能在冬季使用，使用效率低、應(yīng)用范圍較為狹窄。
[0008]2、將初冷器高溫段吸收熱量的循環(huán)水用于生產(chǎn)(16?23°C )低溫水供給初冷器低溫段使用。但循環(huán)水溫度(65°C )能質(zhì)不高且再通過換熱器間接加熱溴化鋰溶液，增加了熱交換次數(shù)，使總的傳熱效率更低，造成制冷機組及換熱系統(tǒng)設(shè)備龐大，投資大并不能全部解決全部低溫水制備，還需蒸汽、燃?xì)庵评溲a充，綜合效益不理想。
[0009]3.將初冷器高溫段吸收熱量回收用于加熱脫硫液供給下道工序使用，但只能用于真空碳酸鉀型脫硫工藝，且到用量很小。由于真空碳酸鉀脫硫工藝本身的不足，國內(nèi)少有采用該項脫硫工藝，因而此種熱利用方式受到到約。
[0010]以上三種初冷器高溫段余熱回收技術(shù)，雖然在一定程度上實現(xiàn)了初冷器高溫段的余熱回收，都存在著明顯的不足，處在局部、間斷、低效狀態(tài)。尚不能實現(xiàn)焦?fàn)t荒煤氣余熱的高效回收、匹配連續(xù)利用。一方面初冷器需要使用大量循環(huán)水和低溫水，動力消耗大、運行成本高，低溫水需要另外的制冷設(shè)備，設(shè)備投資大、能量消耗大、運行費用高，且占地面積大。另一面焦?fàn)t荒煤氣余熱白白流失還要用涼水塔來降低循環(huán)水的溫度把熱量移走，進(jìn)而造成能源及水資源的巨大浪費。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的就是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種自制冷型焦?fàn)t荒煤氣初步冷卻裝置；本發(fā)明的制冷采用低溫水部分直接蒸發(fā)降低溫度獲得制冷水，與現(xiàn)有技術(shù)的冷劑水蒸發(fā)間接換熱相比，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高，而且減少了間接式冷卻器，降低了設(shè)備造價，廣泛應(yīng)用于煉焦化工企業(yè)和煤氣化企業(yè)的煤氣冷卻及煤氣余熱回收利用。
[0012]本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為:
[0013]一種自制冷型焦?fàn)t荒煤氣初步冷卻裝置，包括從上往下依次連接的煤氣熱量回收冷卻器、煤氣循環(huán)水冷卻器、煤氣制冷水冷卻器，所述煤氣熱量回收冷卻器頂部設(shè)有煤氣進(jìn)口，煤氣循環(huán)水冷卻器設(shè)有循環(huán)冷卻水進(jìn)口、循環(huán)冷卻水出口，煤氣制冷水冷卻器下部設(shè)有煤氣出口，煤氣熱量回收冷卻器的換熱管內(nèi)通入吸收劑溶液，煤氣循環(huán)水冷卻器換熱管內(nèi)通入循環(huán)水，煤氣制冷水冷卻器的換熱管內(nèi)通入制冷水，所述煤氣熱量回收冷卻器的出液口通過管道與發(fā)生蒸發(fā)器連接，發(fā)生蒸發(fā)器和發(fā)生冷凝器通過氣相折流通道組合成一個整體，發(fā)生冷凝器底部通過管道與吸收蒸發(fā)器連接，發(fā)生蒸發(fā)器底部的吸收劑溶液出口通過U形管液封與溶液換熱器的熱側(cè)介質(zhì)進(jìn)口連接，溶液換熱器的熱側(cè)介質(zhì)出口接管與吸收冷凝器上部吸收劑濃溶液進(jìn)口連接；溶液換熱器冷側(cè)介質(zhì)進(jìn)口與溶液循環(huán)泵出口通過管線相連，溶液換熱器冷側(cè)介質(zhì)出口與煤氣熱量回收冷卻器的換熱管內(nèi)的管程吸收劑溶液進(jìn)口連接；吸收蒸發(fā)器與吸收冷凝器通過氣相折流通道組合成一個整體，所述吸收冷凝器上部設(shè)有循環(huán)水冷卻換熱管，循環(huán)水冷卻換熱管內(nèi)通入循環(huán)水，所述吸收蒸發(fā)器的上部低溫冷卻水進(jìn)口與煤氣制冷水冷卻器低溫水出口連接，吸收冷凝器底部的出口通過管道與溶液循環(huán)泵進(jìn)口連接，溶液循環(huán)泵的出液口與溶液換熱器連接；所述吸收蒸發(fā)器、吸收冷凝器、發(fā)生蒸發(fā)器、發(fā)生冷凝器分別通過管道與真空泵連接，其中真空泵的抽氣管與吸收蒸發(fā)器頂部的抽真空接口連接，吸收蒸發(fā)器底部的16 °C制冷水出水口與制冷水循環(huán)泵的進(jìn)水口連接，制冷水循環(huán)泵的出水口與煤氣制冷水冷卻器的換熱管的進(jìn)水口連接。
[0014]所述吸收蒸發(fā)器中部的氣相空間有中間接口，發(fā)生冷凝器頂部設(shè)有排氣接口，中間接口與排氣接口通過中間管道連接，所述中間管道設(shè)有對吸收蒸發(fā)器與吸收冷凝器之間的壓力差、以及發(fā)生冷凝器與發(fā)生蒸發(fā)器之間的壓力差進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)閥、控制儀表。
[0015]所述吸收冷凝器頂部的抽真空接口處設(shè)有W型汽液分離器。通過氣相折流通道配合，強化氣液分離作用，防止霧沫夾帶。
[0016]所述吸收蒸發(fā)器、吸收冷凝器、發(fā)生冷凝器、發(fā)生蒸發(fā)器的底部設(shè)有液位自動調(diào)節(jié)裝置。吸收蒸發(fā)器、吸收冷凝器、發(fā)生冷凝器、發(fā)生蒸發(fā)器底部的液位通過液位自動調(diào)節(jié)裝置控制。
[0017]所述煤氣熱量回收冷卻器、吸收冷凝器采用縮放管高效換熱管。既有利于換熱管外的吸收也能強化管內(nèi)的冷卻換熱。
[0018]所述發(fā)生冷凝器的換熱管采用傳熱效率高的雙螺旋換熱管。
[0019]所述溶液換熱器可以是管殼式或板式等高效換熱器結(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]1.本發(fā)明將回收煤氣的熱量轉(zhuǎn)換成低溫水的冷量把煤氣冷卻到22?23°C，用煤氣自身的能量降低自身的溫度，具有能效高，投資小，運行費用低的優(yōu)點，實現(xiàn)焦?fàn)t荒煤氣余熱冬季取暖、夏季制冷的連續(xù)、高效、匹配利用；本發(fā)明的制冷采用低溫水部分直接蒸發(fā)降低溫度獲得制冷水，與現(xiàn)有技術(shù)的冷劑水蒸發(fā)間接換熱相比，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，