一种气固冷却分离装置的制作方法

本实用新型涉及化工技术领域，具体涉及一种气固冷却分离装置。

背景技术：

随着我国经济的发展，大量能源消费带来的环境污染日益严重。我国作为以煤炭为主要能源的国家，燃煤烟气中所含的二氧化硫、氮氧化物等有害物质严重污染大气，加剧雾霾天气。严格控制烟气中的氮氧化物排放量迫在眉睫，寻找更加经济可行的烟气脱硝技术也愈显重要。

传统的脱硝技术为选择性催化还原反应技术（SCR）和选择性非催化还原反应技术（SNCR）。其中，SCR技术存在初始投资高、受烟气成分影响大、运行成本高等缺点；SNCR技术存在还原剂与烟气混合程度差、脱硝效率低、氨气逸出量大、能源浪费严重等缺点。

现有的脱硝技术大量使用氨，氨的主要来源有液氨、氨水和尿素。其中，液氨与含量大于8%的氨水为危化品，运输危险性高，运费高；氨水和尿素水溶液气化过程中能耗浪费严重，且本身脱硝效率低，氨气逸出量大；三者都不是理想的脱硝剂。

利用尿素和甲醛联产制备技术进行烟气脱硝的方法，其原材料尿素和甲醛溶液相对安全性高，设备占地面积小，建设成本和运行成本低于SCR技术，脱硝效率高于SNCR技术，且尿素在高温下缩合反应，还可得到高附加值的化工产品三聚氰酸，经济效益更具优势。在此工艺中，涉及氨气和其他混合气体（如气态尿素、氯化铵等）的分离，根据不同气体凝固点不同，可采用冷却法分离氨气和其他气体。由于混合气体成分复杂，需要充分冷却才可将氨气分离出来，而常见的冷却分离装置冷却能力不足，使最终进入出气通道中的氨气仍然混有其他气体，且容易因进一步冷却凝固而阻塞出气通道，导致后续反应无法进行。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型公开一种能连续分离混合气体的气固冷却分离装置，该装置通过在分离室左右两侧设置加热装置，解决了气体凝固阻塞通道的问题，能够彻底分离氨气。

一种气固冷却分离装置，其特征在于，包括：分离室、左融化室、右融化室、冷却器和

加热器；

所述分离室设置有一个上下的通道，上下分别连接有进气通道和出气通道；

所述左融化室和右融化室分别位于分离室的左右两侧；所述的左融化室、右融化室和分离室之间形成一个左右通道；所述左融化室下部和右融化室下部分别设置有回流通道；

所述的左融化室、右融化室和分离室内部后侧壁上共同安装有导轨滑块组合，所述的冷却器通过导轨滑块组合可在左融化室和右融化室之间实现位置切换；

所述的分离室、左融化室、右融化室左右方向长度相等；

所述的冷却器左右方向的长度等于分离室左右方向长度的两倍；

所述的冷却器由左右两个独立的冷却腔组成，冷却腔为中空密闭体，其内部设置有多个冷却列管，冷却列管的轴线与分离器的上下通道轴线平行；

每个冷却腔均设置有进水口、回水口和排水口，所述进水口和排水口均位于回水口下部；

所述的加热器分别位于左融化室和右融化室内。

优选的，左融化室和右融化室的形状、结构相同；

优选的，所述冷却器的其中一端连接有气缸；

优选的，所述加热器为磁控管；

优选的，进气通道、出气通道的横截面积相等；

优选的，还包括用于测量进气通道与出气通道之间压力差的差压变送器、用于控制装置运行的控制系统；

优选的，所述控制系统包括可编程逻辑控制器；

优选的，所述气缸连接有电磁阀。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型通过设置加热器为可移动的冷却器选择性加热，解决了未被分离出来的混合气体进入出气通道时，因进一步冷却而凝固阻塞通道，导致后续反应无法进行的情况。

（2）本实用新型设置可编程逻辑控制器，自动控制冷却器的移动及对冷却器进行加热，具有分离室自动化程度高、氨气分离彻底，融化室加热回收迅速的特点。

（3）本实用新型设置差压变送器，自动控制冷却器移动，自动化程度高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。对于一些公众所熟知的现有技术，结构及原理为常规设置，本申请的附图中不做详细描述。

图1为固液冷却分离装置部分设备主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的立体图；

图4为冷却器立体结构图；

图5为气动控制原理图；

图6为PLC电气控制图；

图中：1、左融化室，2、第一压力监测点，3、出气通道，4、分离室，5、右融化室，6、冷却器。7、气缸，8、第一气管，9、第二气管，10、右排水管，11、回流通道，12、右进水管，13、右回水管，14、左排水管，15、进气通道，16、左进水管，17、第二压力监测点，18、左回水管，19、第二电磁阀，20、第一电磁阀，21、进水口，22、排水口，23、回水口，24、冷却列管，25、导轨滑块组合。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本申请保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下” “左”、“右”“后”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1-4所述，分离室4为中空的腔体，进气通道15连接于分离室4的下部，出气通道3连接于分离室4的上部；左融化室1位于分离室4的左侧，右融化室5位于分离室1的右侧；冷却器6位于分离室4和左融化室1/右融化室5内部，冷却器6通过滑动装置安装于分离室4和左融化室1/右融化室5内部，图2已清除表达出冷却器6与分离室4的位置关系，在二者之间设置滑动装置，该处滑动装置可优选为如图所示的导轨滑块组合25，也可采用直线轴承，以实现平稳移动为设计目的，介于滑动轴承或导轨滑块是常规结构，它们之间的连接方式也是公众所熟知的现有技术，附图中对其进行了省略。

在本实施例中，冷却器6的右端安装有气缸7，并在气缸7上分别安装有第一气管8和第二气管9，其中，第一气管8连接有第一电磁阀20，第二气管9连接有第二电磁阀19，第一电磁阀20和第二电磁阀19均与PLC控制器通过电路连接。

以冷却器6位于左融化室1和分离室4内部、且冷却器6的右端与分离室4的右端重合时的冷却器6的姿势为第一位置，以冷却器6位于右融化室5和分离室4内部、且冷却器6的左端与分离室4的左端重合时的冷却器6的姿势为第二位置，冷却器6设置为能在第一位置和第二位置之间沿导轨滑块组合25移动。

如图4所示，冷却器6由左右两个独立的冷却腔组成；冷却腔为中空密闭体，其内部设置有冷却列管24，冷却列管24穿过冷却腔、冷却列管24的轴线与分离室的上下通道轴线平行。每个冷却腔均设有进水口21、回水口23、排水口22；进水口21、回水口23和排水口22均与冷却腔内部连通；通常，进水口21在下、回水口23在上，这样冷却期间冷却器6中可以保证充满水。在冷却腔的下部设置排水口64，由电磁阀控制，在加热前关闭进水阀，打开排水阀，排掉冷却腔内全部冷却水。

左融化室1和右融化室5内均设置有加热器，用于给位于第一位置时冷却器6的左侧冷却腔或位于第二位置时冷却器6的右侧冷却腔加热，加热器优选为市面上常见的微波磁控管，其结构原理及使用方法均为现有技术，并且加热器在左融化室1和右融化室5内的位置以不影响冷却器左右运行并且实现加热效率最高为原则，本申请的实施例及附图中不再赘述。

左融化室1和右融化室5分别设置有回流通道11，用于回收左融化室1和右融化室5中加热后冷却器6的冷却列管24内流出的液体。

冷却器6可以有多组，以前后排列的方式逐层分离混合气体。

冷却器6位于第一位置时，贯穿分离室4和左融化室2；其中，冷却器6的左冷却腔完全贯穿左融化室1，冷却器6的右冷却腔完全贯穿分离室4。混合气体从进气通道15进入分离室4，通过冷却器6右冷却腔的冷却列管24；冷却水从右进水管12进入流经各个冷却列管24给混合气体降温，从右出水管13流出回收。此时右排水管10处于关闭状态，混合气体经过降温，一部分气体冷凝成固体结晶在冷却列管24口及内壁。此时，左进水管16关闭，冷却水由左排水管14全部流出后，启动加热器，对位于左融化室1内的冷却器6的左冷却腔进行加热，冷却器6左冷却腔的冷却列管口及内壁的固体结晶受热融化，融化后的液体从左融化室1流入回流通道11。由于固体的凝结，冷却器6右腔中气流可通过冷却列管24的横截面积减少，导致混合气体通过量降低、分离效率降低、进气通道15处的压力高于出气通道3处的压力，产生压差△P，当△P达到某设定值时，向右推动冷却器6，冷却器6处于第二位置。

冷却器6位于第二位置时，贯穿分离室4和右融化室5；其中，冷却器6的右冷却腔完全贯穿右融化室5，冷却器6的左冷却腔完全贯穿分离室4。混合气体从进气通道15进入分离室4，通过冷却器6左冷却腔的冷却列管24；冷却水从左进水管16进入流经各个冷却列管24给混合气体降温，从左出水管18流出回收。此时左排水管14处于关闭状态，混合气体经过降温，一部分气体冷凝成固体结晶在冷却列管24口及内壁。此时，右进水管12关闭，冷却水由右排水管10全部流出后，启动加热器，对位于右融化室5内的冷却器6的右冷却腔进行加热，冷却器6右冷却腔的冷却列管口及内壁的固体结晶受热融化，融化后的液体从右融化室5流入回流通道11。由于固体的凝结，气流可通过冷却列管24的横截面积减少，导致混合气体通过量降低、分离效率降低、进气通道15处的压力高于出气通道3处的压力，产生压差△P，当△P达到某设定值时，向右推动冷却器6，冷却器6回到第一位置。如此反复。

为了方便自动化生产，可以安装自动控制系统，包括控制系统和差压变送器；控制系统优选为PLC逻辑控制器，此时，需要在进气通道4、出气通道5处分别设有第一压力监测点2、第二压力监测点17，安装用于测量第一压力监测点2的压力P1与第二压力监测点17的压力P2之间压力差（△P=P1-P2）的差压变送器，安装控制系统（如电磁阀）；还需要对冷却器6的冷却列管24的横截面积进行以下限定：位于第一位置时，位于分离室4内的冷却列管24的横截面积总和设置为等于进气通道25的横截面积；差压变送器用于测量液体、气体和蒸汽的液位、密度压力，然后将其转变成4- 20mA DC的电流信号输出。

差压变送器将测量到的压力差△P输送到PLC逻辑控制器，PLC逻辑控制器将△P与设定值比较，当△P达到某设定值时，PLC逻辑控制器向动力第一电磁阀20和第二电磁阀19输送信号，两电磁阀同时换向，活塞杆在气缸7内向右移动，将冷却器6向右推动，推动后冷却器6位于第二位置，同时PLC逻辑控制器控制第一进水阀关闭，第一排水阀开启，并控制第一加热管开启加热模式。同时控制第二进水阀开启，第二排水阀关闭，对冷却器6的右冷却腔内气体进行冷却。

此时由于冷却器6右端冷却腔内气流通畅，差压变送器测量到的压力差△P较小，PLC逻辑控制器不会发出变位指令，当△P再一次达到某设定值时，PLC逻辑控制器向动力第一电磁阀20和第二电磁阀19输送信号，两电磁阀同时换向，活塞杆在气缸7内向左移动，将冷却器6向左推动，推动后冷却器6回到第一位置，同时PLC逻辑控制器控制第二进水阀关闭，第二排水阀开启，并控制第二加热管开启加热模式。同时控制第一进水阀开启，第一排水阀关闭，对冷却器6的右冷却腔内气体进行冷却。

作为优选方案，冷却器6的排水口也可不设置，在进水口处设置三通电磁阀，直接将电磁阀的其中一个口连接排水管也可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。