自制冷型焦炉荒煤气初步冷却装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于炼焦化学工艺装备技术领域，尤其涉及一种自制冷型焦炉荒煤气初步冷却装置。
【背景技术】
[0002]焦炉荒煤气的初步冷却器是焦炉煤气净化的重要工艺设备，其操作运行好坏不仅对煤气净化的运行成本和环境质量及后序单元的稳定操作有着重要影响，而且对化工产品加工及焦炉操作也有着重大影响。
[0003]在炼焦过程中，从焦炉炭化室经上升管逸出的荒煤气(也称为粗煤气)温度约为850°C左右，煤气的冷却分两步进行，首先经桥管进入集气管的过程中，被喷洒着的循环氨水冷却到80 - 85°C，然后通过煤气管道经初冷器将煤气温度降至22 - 25°C。在此，荒煤气中所含的大部分水蒸汽、焦油、萘及固体微尘(主要是煤尘)被分离出来，部分H2S和HCN等腐蚀性介质也溶入冷凝液中，从而可减轻煤气净化设备及管道的堵塞和腐蚀，并使煤气得到初步净化。
[0004]传统的焦炉煤气初冷器的结构和功能:上段采用循环水(32°C左右)把煤气冷却到45°C左右，下段采用低温(制冷)水把煤气进一步冷却到22?23°C，达到除萘等工艺指标要求。初冷器是管壳式长方体结构，在初冷器内，煤气走管外(壳程)由上而下与循环水或低温水走管内(管程)逆流和错流流动进行换热冷却，煤气在被冷却的同时，冷凝析出冷凝液:水、焦油和萘等。在低温段为防止萘等对后续工序的堵塞及加工效率一般采用蒸汽制冷及燃气制冷技术制备低温水，强化冷凝冷却效果。由于在换热管的冷却表面上结晶的萘，可被冷凝的焦油不断溶解，从而使煤气得到初步净化。为进一步洗涤煤气夹带的固体颗粒和提高溶萘效果，在各段管外空间喷洒焦油或焦油氨水混合物，经过煤气初冷器冷却，煤气中水汽、焦油和萘大部分被冷凝下来，形成冷凝液并分离。初冷后，煤气含萘一般为0.5-lg/m3,焦油雾 2-5g/m3o
[0005]传统的煤气初冷器只是单纯的实现了煤气冷却的目的，而未考虑焦炉荒煤气余热的回收利用。为了达到对煤气的低温净化消耗了大量蒸汽或煤气来制备低温水，不仅消耗能源还增加了运行成本及环境负担。
[0006]对于焦炉荒煤气的余热量利用近几年引起行业关注。但系统高效利用停留在以下几种方式。目前初冷器广泛采用带余热回收段的三段式煤气初冷器，煤气的高温段(83?770C )采用余热回收的方式冷却煤气同时回收热量，回收的热量有以下几个用途:
[0007]1.将初冷器高温段吸收热量的循环水用于解决采暖问题，但只能在冬季使用，使用效率低、应用范围较为狭窄。
[0008]2、将初冷器高温段吸收热量的循环水用于生产(16?23°C )低温水供给初冷器低温段使用。但循环水温度(65°C )能质不高且再通过换热器间接加热溴化锂溶液，增加了热交换次数，使总的传热效率更低，造成制冷机组及换热系统设备庞大，投资大并不能全部解决全部低温水制备，还需蒸汽、燃气制冷补充，综合效益不理想。
[0009]3.将初冷器高温段吸收热量回收用于加热脱硫液供给下道工序使用，但只能用于真空碳酸钾型脱硫工艺，且到用量很小。由于真空碳酸钾脱硫工艺本身的不足，国内少有采用该项脱硫工艺，因而此种热利用方式受到到约。
[0010]以上三种初冷器高温段余热回收技术，虽然在一定程度上实现了初冷器高温段的余热回收，都存在着明显的不足，处在局部、间断、低效状态。尚不能实现焦炉荒煤气余热的高效回收、匹配连续利用。一方面初冷器需要使用大量循环水和低温水，动力消耗大、运行成本高，低温水需要另外的制冷设备，设备投资大、能量消耗大、运行费用高，且占地面积大。另一面焦炉荒煤气余热白白流失还要用凉水塔来降低循环水的温度把热量移走，进而造成能源及水资源的巨大浪费。
【发明内容】
[0011]本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种自制冷型焦炉荒煤气初步冷却装置；本发明的制冷采用低温水部分直接蒸发降低温度获得制冷水，与现有技术的冷剂水蒸发间接换热相比，设备结构紧凑，换热效率高，而且减少了间接式冷却器，降低了设备造价，广泛应用于炼焦化工企业和煤气化企业的煤气冷却及煤气余热回收利用。
[0012]本发明解决技术问题的技术方案为:
[0013]一种自制冷型焦炉荒煤气初步冷却装置，包括从上往下依次连接的煤气热量回收冷却器、煤气循环水冷却器、煤气制冷水冷却器，所述煤气热量回收冷却器顶部设有煤气进口，煤气循环水冷却器设有循环冷却水进口、循环冷却水出口，煤气制冷水冷却器下部设有煤气出口，煤气热量回收冷却器的换热管内通入吸收剂溶液，煤气循环水冷却器换热管内通入循环水，煤气制冷水冷却器的换热管内通入制冷水，所述煤气热量回收冷却器的出液口通过管道与发生蒸发器连接，发生蒸发器和发生冷凝器通过气相折流通道组合成一个整体，发生冷凝器底部通过管道与吸收蒸发器连接，发生蒸发器底部的吸收剂溶液出口通过U形管液封与溶液换热器的热侧介质进口连接，溶液换热器的热侧介质出口接管与吸收冷凝器上部吸收剂浓溶液进口连接；溶液换热器冷侧介质进口与溶液循环泵出口通过管线相连，溶液换热器冷侧介质出口与煤气热量回收冷却器的换热管内的管程吸收剂溶液进口连接；吸收蒸发器与吸收冷凝器通过气相折流通道组合成一个整体，所述吸收冷凝器上部设有循环水冷却换热管，循环水冷却换热管内通入循环水，所述吸收蒸发器的上部低温冷却水进口与煤气制冷水冷却器低温水出口连接，吸收冷凝器底部的出口通过管道与溶液循环泵进口连接，溶液循环泵的出液口与溶液换热器连接；所述吸收蒸发器、吸收冷凝器、发生蒸发器、发生冷凝器分别通过管道与真空泵连接，其中真空泵的抽气管与吸收蒸发器顶部的抽真空接口连接，吸收蒸发器底部的16 °C制冷水出水口与制冷水循环泵的进水口连接，制冷水循环泵的出水口与煤气制冷水冷却器的换热管的进水口连接。
[0014]所述吸收蒸发器中部的气相空间有中间接口，发生冷凝器顶部设有排气接口，中间接口与排气接口通过中间管道连接，所述中间管道设有对吸收蒸发器与吸收冷凝器之间的压力差、以及发生冷凝器与发生蒸发器之间的压力差进行检测和调节的压力调节阀、控制仪表。
[0015]所述吸收冷凝器顶部的抽真空接口处设有W型汽液分离器。通过气相折流通道配合，强化气液分离作用，防止雾沫夹带。
[0016]所述吸收蒸发器、吸收冷凝器、发生冷凝器、发生蒸发器的底部设有液位自动调节装置。吸收蒸发器、吸收冷凝器、发生冷凝器、发生蒸发器底部的液位通过液位自动调节装置控制。
[0017]所述煤气热量回收冷却器、吸收冷凝器采用缩放管高效换热管。既有利于换热管外的吸收也能强化管内的冷却换热。
[0018]所述发生冷凝器的换热管采用传热效率高的双螺旋换热管。
[0019]所述溶液换热器可以是管壳式或板式等高效换热器结构。
[0020]本发明的有益效果:
[0021]1.本发明将回收煤气的热量转换成低温水的冷量把煤气冷却到22?23°C，用煤气自身的能量降低自身的温度，具有能效高，投资小，运行费用低的优点，实现焦炉荒煤气余热冬季取暖、夏季制冷的连续、高效、匹配利用；本发明的制冷采用低温水部分直接蒸发降低温度获得制冷水，与现有技术的冷剂水蒸发间接换热相比，设备结构紧凑，