专利名称：利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种对荒煤气进行冷却的装置和方法，尤其是一种利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的系统和方法。
背景技术：
煤在隔绝空气条件下，煤中有机质随温度的提高而发生一系列变化，生成气态(煤气)、液态(焦油)和固态(半焦或焦炭)产物。其中，未经净化的气态产物称为荒煤气，含有大量焦油气、水汽、烃类、氨、硫化氢及其它化合物，为回收和处理这些化合物，需要将荒煤气冷却。国内外在进行煤的热解生产中，都是利用集气系统将荒煤气导出并进行冷却。集气系统由上升管、桥管、集气管、吸气管等组成。从热解炉出来的荒煤气经上升管，桥管进入集气管，在桥管和集气管以压力不小于1.5MPa的循环氨水进行喷淋，使荒煤气的温度从400-700°C降到85°C左右，再经吸气管送到下一工段。由于上升管为一没有斜度的直立管，且其导出装置为水平安装，当使用氨水喷淋时，经常会出现氨水倒灌入上升管，然后进入热解炉内的情况，严重影响热解炉的使用寿命。而且氨水喷淋装置因氨水介质中固体凝聚物的含量较高，容易发生堵塞。使用氨水进行喷淋的另一显著缺点是，氨水需求量较大，产生了大量难以处理的含油废水，对环保排放的压力较大。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术氨水喷嘴易堵塞、产生大量含有油废水的缺点，设计一种利用冷却水对荒煤气进行直接冷却的装置和方法，该装置包括直接冷却器、溢油槽、筛板塔和油水分离装置 。整个装置不仅要达到荒煤气压降小、冷却效果好、管道不易堵塞的目的，还要具备结构简单、清扫维护方便，动力消耗少，耗水量少等优点。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置，包括第一夹套直接冷却器1、溢油槽2、筛板塔3、油水分离单元4、第二夹套直接冷却器5，无夹套直接冷却单元；其中所述第一夹套直接冷却器依次与所述溢油槽、筛板塔、油水分离单元相连接，所述筛板塔依次与第二夹套直接冷却器、无夹套直接冷却单元相连接，所述第一夹套直接冷却器通过煤气出口管与所述筛板塔连接。所述无夹套冷却单元包括2个或2个以上无夹套直接冷却器，所述无夹套直接冷却器依次串联连接。所述第一、第二夹套直接冷却器包括内筒和外筒，其中所述内筒连接有荒煤气进口管和出口管，所述进口管插入内筒底部，且末端设置多个气孔，所述内筒下部连接倒置圆锥筒体，所述圆锥筒体下部连接有阀门，所述外筒上下两端连接冷却水进出口。所述无夹套直接冷却器包括圆筒和底部的圆锥筒体，其中所述圆筒连接荒煤气进口管和出口管，所述进口管插入内筒底部，且末端设置多个气孔，所述圆锥筒体下部连接有阀门。所述溢油槽包括圆筒和圆筒下部的锥形体，所述圆筒上部分别连接液体进口管和液体出口管，且两管高度相同，所述液体进口管插入圆筒底部，所述锥形体下部设置有阀门，与所述油水分离单元连接。所述筛板塔包括圆筒和倒置的圆锥筒体，所述圆筒内包括多个塔板、溢流堰、降液管，所述圆锥筒体下部与所述油水分离单元连接，所述圆筒下部侧边通过荒煤气出口管与第一带夹套直接冷却器连接。所述油水分离单元为倒锥体结构，所述倒锥体结构下部连接阀门。上述装置利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的方法，包括下述步骤:(I)高温荒煤气直接进入冷却水中；(2)冷却后的荒煤气经筛板塔进一步降温；(3)降温后的煤气依次经过数个直接冷却装置冷却；(4)高温荒煤气所携热量全部经由间接冷却水带走。所述步骤(3)中直接冷却装置包括夹套直接冷却器和无夹套直接冷却器。步骤(I)和步骤(2 )之间还包括步骤(11):冷却后的液体进入溢油槽与水混合，将其中的颗粒物沉降；余下液体进入筛板塔与步骤(I)冷却后的荒煤气再次进行气液接触。采用本发明的技术方案，荒煤气的冷却全程为直接冷却，从而保证了冷却效果，同时荒煤气冷却所产生的热量全部由间`冷水带走，而间冷水可以重复利用，因此大大降低了含油污水的处理量。本发明所述装置结构简单，全部为静设备，没有动力消耗，故障率低，操作维护方便。
图1是本发明中利用冷却水对荒煤气进行直接冷却的装置的工艺流程图
具体实施例方式为更好的说明本发明，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。具体的系统结构如图1所示。本发明的技术方案是荒煤气不经氨水喷淋，而直接进入冷却水中，同时水温升高的热量由通入的间冷水带走，出冷却水的荒煤气(温度尚高)经筛板塔进一步降温，降温后的煤气再依次经过数个直接冷却装置。所述直接冷却器包括两种，一种为夹套直接冷却器I和5，一种为无夹套直接冷却器6和7。所述夹套直接冷却器(以I为例)的结构特征在于:其主体由内、外两圆筒组成。内筒11上部分别连接荒煤气进口管12和荒煤气出口管13，其中，煤气进口管12插入到内筒11底部，且煤气进口管12的下末端开有多个小孔，使进入的气体分散为细小气泡，以增加气液接触面积，增强换热效果。内筒11下部为倒置的圆锥筒体14，以利液体的完全流出，圆锥筒体14的下部连接一阀门18，阀门18的作用是将油水混合物阻隔在内筒11中，也用以控制内筒11中液面的高度。下述所及的各锥体及阀门均具有与圆锥筒体14和阀门18相同的功能，不再赘述。内筒11侧面经液体进口管22与溢油槽2相连。内筒11的外面为稍粗的外筒15 (水冷管)，在外筒15的上下两端各接一个小嘴16和17，是用以连接间接冷却水(间冷水)的进出口(下嘴17为间冷水进口，上嘴16为间冷水出口)。夹套直接冷却器5的结构与夹套直接冷却器I完全相同。所述无夹套直接冷却器(以6为例)的结构特征在于:其主体为一圆筒61。筒上部分别连接荒煤气进口管62和荒煤气出口管63，其中，荒煤气进口管62插入到无夹套直接冷却器6底部，且荒煤气进口管62的下末端开有多个小孔，使进入的气体分散为细小气泡，以增加气液接触面积。圆筒61下部为倒置的圆锥筒体64，其下连接一阀门65。无夹套直接冷却器7的结构与无夹套直接冷却器6完全相同。所述溢油槽2的结构特征在于:其主体为一圆筒21。圆筒21上部分别连接液体进口管22和液体出口管23，且两者上部高度保持在同一水平线上。圆筒21、液体进口管22、液体出口管23共同组成一 U字型结构，其中，液体进口管22前端与前述一带夹套直接冷却器11相连，后端插入到溢油槽2底部。液体出口管23与下述筛板塔3相连。圆筒21下部为倒置的圆锥筒体24，其下通过一阀门25与焦油分离装置4连接。所述筛板塔3的结构特征在于:其主体由圆筒31与倒锥体32组合而成，在圆筒内设置若干塔板33、溢流堰34、降液管35。圆筒31下部为倒置的圆锥筒体32，其下与焦油分离装置4连接。筛板塔下端侧边及上部分别连接煤气口管13和荒煤气出口管36。所述油水分离装置4的结构特征在于:其主体为一倒锥体41，其侧面通过管道与溢油槽2下部的阀门25相连，其下连接一阀门42。本发明所述各装置以下述方式工作:在装置1、2、5、6、7中注水，其中，夹套直接冷却器I中液面高度与液体进口管22的高度一致；溢油槽2中注满水；夹套直接冷却器5及无夹套直接冷却器6、7中·液面高度根据工艺要求设定，但最低不应低于其相应进气管出口高度。将夹套直接冷却器I和5的外筒接入间冷水，间冷水的作用是将夹套直接冷却器I和5内液体的热量带走，以便更好的冷却荒煤气。以夹套直接冷却器I为例，间冷水从下嘴17进入，从上嘴16流出，循环使用。夹套直接冷却器5的进出水方式与夹套直接冷却器I完全相同，下进上出。本发明所述整个装置冷却荒煤气的过程为:高温荒煤气经煤气进口管12进入内筒11，由于内筒11内装有水，因此高温荒煤气中包含的水汽、焦油、粉尘等在此即开始冷却析出，内筒11内的液体也随之增加，液面升高，冷却产生的热量则由外筒15的间冷水带走。由于内筒11通过液体进口管22与溢油槽2相连，故液体经液体进口管22溢流入溢油槽2。由于溢油槽2内部事先已注满水，且液体进口管22与液体出口管23高度相等,故溢流入溢油槽2的液体又经液体出口管23溢流入筛板塔3。由于溢油槽2中液体进口管22的插入深度比液体出口管23的深，故溢流入溢油槽2的液体所包含的颗粒物经沉降后落至锥体24处，因此，进入液体出口管23的液体中固体凝聚物含量很少，从而保证了筛板塔3中塔板33的孔不被堵塞。沉降在锥体24底部的含尘焦油经阀门25间歇的送入油水分离装置4。出内筒11的荒煤气经煤气出口管13从筛板塔3下部进入，并与从液体出口管23溢流出的液体进行气液接触，荒煤气的温度进一步降低，焦油继续析出，并随溢流液一起流入油水分离装置4。在油水分离装置4中，油水混合物经沉降分层后通过阀门42适时排出。从筛板塔3出来的荒煤气经煤气出口管36进入夹套直接冷却器5，再依次经过无夹套直接冷却器6和7，荒煤气得到进一步冷却净化，夹套直接冷却器5和无夹套直接冷却器6、7中得到的焦油可通过各自下方的阀门导出。
采用本发明的上述技术方案，由于荒煤气的冷却全程为直接冷却，能够保证冷却效果，同时荒煤气冷却所产生的热量全部由间冷水带走，而间冷水可以重复利用。并且，本发明的装置结构简单，全部为静设备，没有动力消耗，故障率低，操作维护方便。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准 。
权利要求
1.一种利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置，其特征在于，包括第一夹套直接冷却器、溢油槽、筛板塔、油水分离单元、第二夹套直接冷却器，无夹套直接冷却单元；其中所述第一夹套直接冷却器依次与所述溢油槽、筛板塔、油水分离单元相连接，所述筛板塔依次与第二夹套直接冷却器、无夹套直接冷却单元相连接，所述第一夹套直接冷却器通过煤气出口管与所述筛板塔连接。
2.根据权利要求I所述的利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置，其特征在于，所述无夹套冷却单元包括2个以上无夹套直接冷却器，所述无夹套直接冷却器依次串联连接。
3.根据权利要求I或2所述的利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置，其特征在于，所述第一、第二夹套直接冷却器包括内筒和外筒，其中所述内筒连接有荒煤气进口管和出口管，所述进口管插入内筒底部，且末端设置多个气孔，所述内筒下部连接倒置圆锥筒体，所述圆锥筒体下部连接有阀门，所述外筒上下两端连接冷却水进出口。
4.根据权利要求I或2所述的利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置，其特征在于，所述无夹套直接冷却器包括圆筒和底部的圆锥筒体，其中所述圆筒连接荒煤气进口管和出口管，所述进口管插入内筒底部，且末端设置多个气孔，所述圆锥筒体下部连接有阀门。
5.根据权利要求I或2所述的利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置，其特征在于，所述溢油槽包括圆筒和圆筒下部的锥形体，所述圆筒上部分别连接液体进口管和液体出口管，且两管高度相同，所述液体进口管插入圆筒底部，所述锥形体下部设置有阀门，与所述油水分离单元连接。
6.根据权利要求I或2所述的利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置，其特征在于，所述筛板塔包括圆筒和倒置的圆锥筒体，所述圆筒内包括多个塔板、溢流堰、降液管，所述圆锥筒体下部与所述油水分离单元连接，所述圆筒下部侧边通过荒煤气出口管与第一夹套直接冷却器连接。
7.根据权利要求I或2所述的利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置，其特征在于，所述油水分离单元为倒锥体结构，所述倒锥体结构下部连接阀门。
8.一种根据权利要求I或2所述装置利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的方法，其特征在于，包括下述步骤 (O高温荒煤气直接进入冷却水中进行气液接触； (2)冷却后的荒煤气经筛板塔进一步降温； (3)降温后的煤气再依次经过数个直接冷却装置冷却； (4)高温荒煤气所携热量全部经由间接冷却水带走。
9.根据权利要求8所述的利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的方法，其特征在于，所述步骤(3)中直接冷却装置包括带夹套直接冷却器和无夹套直接冷却器。
10.根据权利要求8所述的利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的方法，其特征在于，步骤(I)和步骤(2)之间还包括步骤(11):冷却后的液体进入溢油槽与水混合，将其中的颗粒物沉降；余下液体进入筛板塔与步骤(I)冷却后的荒煤气再次进行气液接触。
全文摘要
本发明提供了一种利用冷却水对高温荒煤气进行直接冷却的装置和方法，其装置包括第一夹套直接冷却器、溢油槽、筛板塔、油水分离单元、第二夹套直接冷却器，无夹套直接冷却单元；其中所述第一夹套直接冷却器依次与所述溢油槽、筛板塔、油水分离单元相连接，所述筛板塔依次与第二夹套直接冷却器、无夹套直接冷却单元相连接，所述第一夹套直接冷却器通过煤气出口管与所述筛板塔连接。采用本发明，不仅保证了荒煤气的冷却效果，而且大大降低了含油污水的处理量。本发明所述装置结构简单，全部为静设备，没有动力消耗，故障率低，操作维护方便。
文档编号C10K1/04GK103254942SQ20131017856
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月15日 优先权日2013年5月15日
发明者吴道洪, 史丰田 申请人:北京神雾环境能源科技集团股份有限公司