2.2煤在初冷器的冷却

《2.2煤在初冷器的冷却》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.2煤在初冷器的冷却（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、初冷器简介初冷器简介立管式间接初冷器立管式间接初冷器横管式间接初冷器横管式间接初冷器 设备的结构、原理设备的结构、原理 工作特点工作特点 工艺流程工艺流程直接初冷直接初冷复习：复习： 由集气管出来煤气温度和主要组成？由集气管出来煤气温度和主要组成？ 8090 ，含有大量煤焦油、，含有大量煤焦油、水蒸气和其他物质。水蒸气和其他物质。1.1.初冷器主要作用初冷器主要作用 使煤焦油气和水蒸气冷凝下来，将它们从煤气中脱除，减使煤焦油气和水蒸气冷凝下来，将它们从煤气中脱除，减少气体体积，节省煤气输送动力，有利于回收其他化学产品少气体体积，节省煤气输送动力，有利于回收其他化学产品2 2、初冷器类型、初冷器

2、类型（1 1）直接混合式初冷器）直接混合式初冷器 煤气与冷却剂直接接触，直接冷却煤气与冷却剂直接接触，直接冷却（2 2）间壁式冷却器）间壁式冷却器广泛采用广泛采用 煤气与冷却介质分别从固体壁面两侧流，煤气煤气与冷却介质分别从固体壁面两侧流，煤气 壁面壁面 冷却介质冷却介质一、一、初冷器初冷器简介介 二、二、煤气的煤气的间接冷却接冷却间接冷却器：间接冷却器： 一种列管式固定管板换热器在初冷一种列管式固定管板换热器在初冷器内，冷却水走管内，煤气走管外两者器内，冷却水走管内，煤气走管外两者通过逆流或错流通过管壁间接换热，使通过逆流或错流通过管壁间接换热，使煤气冷却间接初冷器有立管式和横管式煤气冷却间

3、接初冷器有立管式和横管式两种型式两种型式(1)构造构造 多根传热管垂直配置在冷却器筒体里，多根传热管垂直配置在冷却器筒体里，横横断面呈长椭圆形，直立的钢管束装在上下断面呈长椭圆形，直立的钢管束装在上下两块管栅板之间，被五块纵档板分成六个两块管栅板之间，被五块纵档板分成六个管组，煤气通路也分成六个流道，管组，煤气通路也分成六个流道，六个煤六个煤气流道的横断面积是不一样的气流道的横断面积是不一样的 为什么横断面积不同呢？为什么横断面积不同呢？1 1、立管式间接冷却器、立管式间接冷却器煤气流道的横断面积不一煤气流道的横断面积不一样的原因？样的原因？ 因为煤气流过初冷器时因为煤气流过初冷器时温度逐步降

4、低，并冷凝出温度逐步降低，并冷凝出液体，煤气的体积流量逐液体，煤气的体积流量逐渐减小。渐减小。为使煤气在各个为使煤气在各个流道中的流道中的流速大体保持稳流速大体保持稳定，横断面不同。定，横断面不同。沿煤气流向，各流道的横断沿煤气流向，各流道的横断面积依次递减；面积依次递减；沿冷却水流向各管束的横断沿冷却水流向各管束的横断面积则相应地递增。面积则相应地递增。（2）技术参数）技术参数 一般均为多台并联操作一般均为多台并联操作 煤气流速为煤气流速为34m/s 煤气通过阻力约为煤气通过阻力约为0.51kPa 钢管规格为钢管规格为763mm。1 1、立管式间接冷却器、立管式间接冷却器（3 3）工作过程中

5、影响传热系数的原因）工作过程中影响传热系数的原因 接近饱和的煤气进入初冷器后，有接近饱和的煤气进入初冷器后，有水汽和焦油水汽和焦油气冷凝气冷凝，在管壁形成很薄的液膜，降低传热系数。，在管壁形成很薄的液膜，降低传热系数。 在后通路中，因冷凝焦油量少，温度低，在后通路中，因冷凝焦油量少，温度低，萘晶萘晶体将沉积在管壁上体将沉积在管壁上，使传热系数降低使传热系，使传热系数降低使传热系数降低，煤气流通阻力增大。在煤气上升通路上。数降低，煤气流通阻力增大。在煤气上升通路上。冷凝物还会因接触热煤气而又部分蒸发，因而增冷凝物还会因接触热煤气而又部分蒸发，因而增加了煤气中萘的含量。加了煤气中萘的含量。 解决措

6、施解决措施 在初冷器后几个煤气流道内，用含萘较低在初冷器后几个煤气流道内，用含萘较低的混合焦油进行喷洒可解决萘的沉积堵塞的混合焦油进行喷洒可解决萘的沉积堵塞问题，还能降低出口煤气中的萘含量，使问题，还能降低出口煤气中的萘含量，使之低于集合温度下萘在煤气中的饱和浓度。之低于集合温度下萘在煤气中的饱和浓度。(4)(4)传热特点及传热系数传热特点及传热系数煤气在初冷器内的冷却是包含对流给热和热煤气在初冷器内的冷却是包含对流给热和热传导的综合传热过程传导的综合传热过程 (1) (1)水汽的冷凝；水汽的冷凝； (2) (2)焦油气的冷凝；焦油气的冷凝； (3) (3)冷凝液的冷却；冷凝液的冷却； 因此，

7、这一过程不仅是在变化的温度下，因此，这一过程不仅是在变化的温度下，且是在变化的传热系数下进行的。且是在变化的传热系数下进行的。 1一气液分离器；一气液分离器；2一煤气初冷器；一煤气初冷器；3一煤气鼓风机；一煤气鼓风机；4一电捕焦油器；一电捕焦油器；5一冷凝液槽；一冷凝液槽；6一冷凝液液下泵；一冷凝液液下泵；7一鼓风机水封槽；一鼓风机水封槽；8一电捕焦油器一电捕焦油器水封槽；水封槽； 9一机械化氨水澄清槽；一机械化氨水澄清槽； 10一氨水中间槽；一氨水中间槽； 11一事故氨水槽；一事故氨水槽；12一循环氨水泵；一循环氨水泵；1 3一焦油泵；一焦油泵；1 4一焦油贮槽；一焦油贮槽；15一焦油中间槽

8、；一焦油中间槽；1 6一初冷冷凝液中间槽；一初冷冷凝液中间槽；17一冷凝液泵一冷凝液泵(4)(4)立管式冷却器间接初冷工艺流程立管式冷却器间接初冷工艺流程1 1、气液分离器：、气液分离器： 煤气与焦油、氨水、焦油渣等在此分离。煤气与焦油、氨水、焦油渣等在此分离。2 2、机械化焦油氨水澄清槽：、机械化焦油氨水澄清槽： 利用密度不同经过静置澄清利用密度不同经过静置澄清 上层为氨水（密度为上层为氨水（密度为1.011.011.02kg/l1.02kg/l），）， 中层为焦油（密度为中层为焦油（密度为1.171.171.20kg/l1.20kg/l），）， 下层为焦油渣（密度为下层为焦油渣（密度为1.

9、25kg/l1.25kg/l）3、电捕焦油器、电捕焦油器 用于除去管式初冷器出来的煤气（含有用于除去管式初冷器出来的煤气（含有1.52g/m3）中的绝大部分焦油雾中的绝大部分焦油雾主要设备简介主要设备简介1、集合温度：、集合温度： 从各台初冷器出来的煤气温度是有差别的，汇从各台初冷器出来的煤气温度是有差别的，汇集在一起后的煤气温度为集合温度。集在一起后的煤气温度为集合温度。2、集合温度确定：、集合温度确定： 依生产工艺的不同而有不同依生产工艺的不同而有不同 （1）在生产硫铵系统中，低于）在生产硫铵系统中，低于35。 （2）在水洗氨生产系统中，低于）在水洗氨生产系统中，低于25。集合温度及确定集

10、合温度及确定1、冷凝氨水、冷凝氨水 形成：形成：煤气中一定数量的氨，二氧化碳，硫化氢，煤气中一定数量的氨，二氧化碳，硫化氢，氰化氢和其他组分溶解于冷凝水中。氰化氢和其他组分溶解于冷凝水中。 组成特性组成特性 挥发铵盐（较多）：其溶液加热至挥发铵盐（较多）：其溶液加热至100即分解即分解 固定铵盐（较少）：需加热到固定铵盐（较少）：需加热到220250或有碱存或有碱存在的情况下才能分解在的情况下才能分解冷凝氨水和循冷凝氨水和循环氨水氨水2、循环氨水、循环氨水 主要含有固定铵盐，在其单独循环时，固定铵盐主要含有固定铵盐，在其单独循环时，固定铵盐含量可高达含量可高达3040g/l。腐蚀焦油蒸馏设备和

11、影响焦油的脱水、脱盐操作。腐蚀焦油蒸馏设备和影响焦油的脱水、脱盐操作。实际操作：实际操作：大多采用两种氨水（冷凝氨水和循环氨水）混合的大多采用两种氨水（冷凝氨水和循环氨水）混合的分离流程，混合氨水固定铵盐含量可降至分离流程，混合氨水固定铵盐含量可降至1.33.5g/l。固定固定铵盐对生生产过程的影响程的影响焦油和冷凝氨水的混合液称为冷凝液。焦油和冷凝氨水的混合液称为冷凝液。冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送入机冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送入机械化氨水澄清槽，与循环氨水混合澄清械化氨水澄清槽，与循环氨水混合澄清分离。分离后所得剩余氨水送去蒸氨，分离。分离后所得剩余氨水送去蒸氨，蒸氨废水还应经生化处

12、理。蒸氨废水还应经生化处理。冷凝液及处理冷凝液及处理(1)(1)构造构造横向配置冷却水管：横向配置冷却水管：与水平面成与水平面成3角。角。供水方式：供水方式：分两段或三段供水。分两段或三段供水。 两段供水：两段供水：供低温水和循环水供低温水和循环水 三段供水：三段供水：供低温水、循环水和采暖供低温水、循环水和采暖 注：注：低温水供入最下段，以提高传热温差，降低煤气出低温水供入最下段，以提高传热温差，降低煤气出口温度。口温度。煤气自上而下通过初冷器，冷却水由每段下部进入。煤气自上而下通过初冷器，冷却水由每段下部进入。喷洒装置：喷洒装置：连续喷洒含煤焦油的氨水，以清洗管外壁沉积连续喷洒含煤焦油的氨

13、水，以清洗管外壁沉积的焦油和萘，同时还可以从煤气中吸收一部分萘。的焦油和萘，同时还可以从煤气中吸收一部分萘。2 2、横管式间接冷却器、横管式间接冷却器注：注：自中部喷焦油，能更好地冲洗掉沉积的萘自中部喷焦油，能更好地冲洗掉沉积的萘,从而从而有效的提高了传热系数。有效的提高了传热系数。2 2、横管式间接冷却器、横管式间接冷却器由于管壁上沉积的萘可被冷由于管壁上沉积的萘可被冷凝液冲洗和溶解下来，此外，凝液冲洗和溶解下来，此外，还可以防止冷凝液再度蒸发。还可以防止冷凝液再度蒸发。在横管初冷器中，为什么多设在横管初冷器中，为什么多设计为煤气和冷凝液由上往下同计为煤气和冷凝液由上往下同向流动？向流动？（

14、2）工作特点）工作特点 90%以上的冷却能力用于水汽的冷凝，以上的冷却能力用于水汽的冷凝，横管式冷却器更有利于蒸汽的冷凝。横管式冷却器更有利于蒸汽的冷凝。 冷却水管在冷却器断面上水平密集布设，冷却水管在冷却器断面上水平密集布设，使与之成错流的煤气产生强烈湍动，从而提使与之成错流的煤气产生强烈湍动，从而提高了传热系数，并能实现均匀的冷却，煤气高了传热系数，并能实现均匀的冷却，煤气可冷却到出口温度只比进口水温高可冷却到出口温度只比进口水温高2。 水管结垢较难清扫，要求使用水质好的或水管结垢较难清扫，要求使用水质好的或经过处理含萘低的冷却水。经过处理含萘低的冷却水。2 2、横管式间接冷却器、横管式间

15、接冷却器（3）横管冷却器与竖管冷却器两者相比，横）横管冷却器与竖管冷却器两者相比，横管冷却器有更多优点管冷却器有更多优点 对煤气的冷却、净化效果好，节省钢材，对煤气的冷却、净化效果好，节省钢材，造价低，冷却水用量少，生产稳定，操作方造价低，冷却水用量少，生产稳定，操作方便，结构紧凑，占地面积省。便，结构紧凑，占地面积省。 因此，近年来，新建焦化厂广泛采用横管因此，近年来，新建焦化厂广泛采用横管冷却器，已很少再用竖管冷却器了。冷却器，已很少再用竖管冷却器了。2 2、横管式间接冷却器、横管式间接冷却器（4 4）工艺流程）工艺流程 从从焦焦炉炉来来的的焦焦油油氨氨水水与与煤煤气气的的混混合合物物约约

16、80入入气气液液分分离离器器，煤煤气气与与焦焦油油氨氨水水等等在在此此分分离离。分分离离出出的的粗粗煤煤气气并并联联进进入入三三台台横横管管式式初初冷冷器器，当当其其中中任任一一台台检检修修或或吹吹扫扫时时，其其余余两两台台基基本本满满足足正正常常生生产产时时的的工工艺艺要要求求。初初冷冷器器分分上上、下下两两段段，在在上上段段，用用循循环环水水将将煤煤气气冷冷却却到到45，然然后后煤煤气气入入初初冷冷器器，冷冷却却后后的的煤煤气气并并联联进进入入两两台台电电捕捕焦焦油油器器，当当一一下下段段与与制制冷冷水水换换热热，煤煤气气被被冷冷却却到到22台台检检修修或或冲冲洗洗时时，另另一一台台基基本

17、本满满足足正正常常生生产产时时的的工工艺艺要要求求。捕捕集集焦焦油油雾雾滴滴后后的的煤煤气气送送煤煤气气鼓鼓风风机机进进行行加加压压，煤煤气气鼓鼓风风机机一一开开一一备备，加加压压后后煤气送往煤气送往脱硫及硫回收工段脱硫及硫回收工段。（4 4）工艺流程）工艺流程剩余氨水量剩余氨水量计算算l剩余氨水在氨水循环系统中，由加入配煤水分和炼在氨水循环系统中，由加入配煤水分和炼焦时产生化合水，使氨水量增多焦时产生化合水，使氨水量增多l剩余氨水处理用循环氨水泵引出，蒸氨用循环氨水泵引出，蒸氨 计算实例计算实例（1）原始数据）原始数据 装入煤量装入煤量(湿煤湿煤)，t/h 150 干煤气产量，干煤气产量，m

18、3/t(干煤干煤) 340 初冷器后煤气温度，初冷器后煤气温度， 30 配煤水分，配煤水分， 8.5 化合水化合水(干煤干煤)， 2 剩余氨水量剩余氨水量计算算W4集气管集气管气液分离器气液分离器初冷器初冷器机械化氨机械化氨水澄清槽水澄清槽W8W1W2W3W5W6W7W1煤气带入集气管水量煤气带入集气管水量W8循环氨水量循环氨水量W2分离出氨水量分离出氨水量W3经分离器后煤气水量经分离器后煤气水量W4煤气带走水量煤气带走水量W5冷凝水量冷凝水量W6作为循环氨水水量作为循环氨水水量W7剩余氨水水量剩余氨水水量W1+ + W8= = W2+ + W3W3= = W4+ + W5W5= = W6+

19、+ W7W2= = W6+ + W8由此推出：由此推出：W1= = W4+ + W7 剩余氨水量剩余氨水量计算算W1煤气带入集气管水量计算煤气带入集气管水量计算两部分组成：两部分组成： （1 1）加入配煤水分）加入配煤水分 （2 2）化合水分）化合水分 装入煤量装入煤量(湿煤湿煤)，150t/h；配煤水分，；配煤水分，8.5； 干煤气产量，干煤气产量，340m3/t(干煤干煤)；化合水；化合水(干煤干煤)，2W4煤气带走水量计算煤气带走水量计算 初冷器后煤气温度，初冷器后煤气温度，30 W1=1500.085+150(10.085)0.02=15.495 t/h 式中式中 35.2每每1m3煤

20、气在煤气在30时经水蒸汽饱和后时经水蒸汽饱和后的水汽含量，的水汽含量，g。 (由附表由附表1查得查得)则剩余氨水量为则剩余氨水量为 W7=WlW4=15.4951.643=13.852t。剩余氨水量剩余氨水量计算算2.2 煤气在初冷器的冷却 显然，剩余氨水量取决于配煤水分和化合水的数量显然，剩余氨水量取决于配煤水分和化合水的数量以及煤气初冷后集合温度的高低以及煤气初冷后集合温度的高低煤气初冷的集合温度不宜偏高，否则会带来下列问题：煤气初冷的集合温度不宜偏高，否则会带来下列问题：煤气中水汽含量增多，体积变大，致使鼓风机能煤气中水汽含量增多，体积变大，致使鼓风机能力不足，影响煤气正常输送。力不足，

21、影响煤气正常输送。焦油气冷凝率降低，初冷后煤气中焦油含量增多，焦油气冷凝率降低，初冷后煤气中焦油含量增多，影响后续工序生产操作。影响后续工序生产操作。第二节 煤气在初冷器的冷却 在在初初冷冷器器内内，煤煤气气冷冷却却到到一一定定程程度度（一一般般认认为为5555）以以下下，萘萘蒸蒸汽汽凝凝华华呈呈细细小小薄薄片片晶晶体体析析出出，可可溶溶入入焦焦油油中中，温温度度愈愈低低，煤煤气气中中萘萘蒸蒸汽汽含含量量也也愈愈少少，当当集集合合温温度度高高时时，煤煤气气中中含含萘萘量量将将更更显显著著增增大大。根根据据现现场场资资料料，甚甚至至，煤煤气气中中萘萘含含量量比比同同温温下下萘萘气气饱饱和和含含量

22、量高高1 12 2倍倍。这这些些未未分分离离除除去去的的萘萘会会造造成成煤煤气气管管道道和和后后续续设设备备的的堵堵塞塞，增增加加以以后后洗萘系统负荷，给洗氨、洗苯带来困难。洗萘系统负荷，给洗氨、洗苯带来困难。由由上上述述可可见见，在在煤煤气气初初冷冷操操作作中中，必必须须保保证证初初冷冷器器后后集合温度不高于规定值，并尽可能地脱除煤气中的萘。集合温度不高于规定值，并尽可能地脱除煤气中的萘。第二节 煤气在初冷器的冷却 焦焦炉炉煤煤气气是是多多组组分分混混合合物物。其其中中的的H H2 2、CHCH4 4、COCO、COCO2 2、N N2 2、CnHmCnHm（按按乙乙烯烯计计）、O O2 2

23、等等，在在常常温温条条件件下下始始终终保保持持气气态态，而而且且在在其其后后的的冷冷却却、加加压压及及回回收收化化学学产产品品过过程程中中，其其总总摩摩尔尔流流量量不不变变，故故这这部部分分气气体体称称为为干干煤煤气气。又又因因在在标标准准状状态态下下1kmol1kmol理理想想气气体体的的体体积积为为22.4m22.4m3 3，故故以以m m3/3/h h作作为为干干煤煤气气的的流流量量的的计计量量单单位位时时，干干煤煤气气的的体体积积流流量量也也是是不不变变的的。与与干干煤煤气气不不同同的的是是水水蒸蒸气气、粗粗苯苯蒸蒸汽汽、焦焦油油蒸蒸汽汽以以及及NHNH3 3、H H2 2S S、HCNHCN等等，在在煤煤气气冷冷却却过过程程中中，有有的的会会冷冷凝凝成成液液体体，溶溶于于水水，或或在在化化学学产产品品回回收收中中采采用用吸吸收收的的方方法法将将其其从从煤煤气气中中分分离离出出去去，这这些些成成分分是是可可变变的的，都都不不属属于于干干煤煤气气的的成成分分；这这些些成成分分在在煤煤气气中中的的含含量量，常常以以g/mg/m3 3为为单单位位计计量量，是是很很方方便的。便的。 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！