一种粉焦或粉体冷却器的制作方法

本实用新型涉及热交换技术领域的一种粉焦或粉体冷却器，特别是适用于粉煤流化床干馏装置温度控制设备技术领域。

背景技术：

多数煤炭中含有挥发分，一般为20～30％，经过干馏可以把这些挥发分从煤粉中分离出来；这些挥发分化学成分与石油烃类似，可以转化成石油产品。机械采煤产生大量的粉煤，采用流化床方式干馏是高效干馏技术路线。但粉煤流化床干馏温度在500～600℃，干馏后的粉焦要求冷却到50℃以下才能安全储存和运输。因此粉煤流化床干馏后的粉焦需要冷却，取出的热量可以循环利用。

粉焦是粉煤热裂解装置的产品之一，来自沉降器的高温粉焦需要经过冷却装置冷却后送至粉焦缓冲罐。目前粉焦冷却装置国内并没有，由于粉焦需要从600℃左右冷却到50℃才能安全储存和运输，要求冷却装置换热负荷调节范围大，所以传统的催化裂化用取热器或mto取热装置无法满足粉焦冷却需求。

本实用新型根据高温粉焦工艺特点，提出了一种粉焦或粉体冷却器，自上而下为进水区、水汽混合物区、冷却蒸发区，冷却蒸发区内设蒸发管同粉焦换热，产生的水汽混合物从水汽混合物区流出，当粉焦热量大时，可在下部设置第二冷却蒸发区，增加换热量；冷却蒸发区及第二冷却蒸发区分别设置流化介质分布器，最大程度的调节冷却程度，达到粉焦冷却到50℃安全储存和运输的条件；另外，还可以在冷却蒸发区下部设置气体置换区，用于置换出粉焦携带的气体。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种使粉焦冷却产汽且可以进行气体置换的换热设备，达到粉焦冷却到50℃安全储存和运输的条件，而取出的热量可再次利用，其进一步的目的是提高效率和降低成本。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种粉焦或粉体冷却器，它包括冷却蒸发区，冷却蒸发区包含壳体、壳体上部的粉焦进口、下部的流化介质入口、底部的粉焦出口以及内部的蒸发管和流化介质分布器；

在冷却蒸发区上部设置水汽混合物区，水汽混合物区包含上壳体和上壳体上的水汽出口，上壳体通过管板法兰或隔板连接壳体；

在水汽混合物区上部设置进水区，进水区包含顶封头以及顶部进水口；在水汽混合物区与进水区之间设置管板或隔板；

所述的蒸发管布置在蒸发区内，布置一根以上，竖直放置，蒸发管为套管形式，包含外部的蒸发套管及其内部的进水管，蒸发套管上端穿透并固定于水汽混合物区底部的管板法兰或隔板上，进水管上端穿透并固定于管板或隔板上

所述流化介质分布器位于蒸发管下方。

优选地，管板法兰或隔板为管板和法兰一体结构。

优选地，管板或隔板为管板法兰分开结构，管板或隔板位于两个法兰之间。

优选地，在冷却蒸发区下部设置第二冷却蒸发区，冷却蒸发区内的部分蒸发管向下延长到第二冷却蒸发区内；

所述第二冷却蒸发区位于壳体的下半段，所述粉焦出口设置于第二冷却蒸发区内，第二冷却蒸发区内设置第二流化介质分布器和第二流化介质入口；所述第二流化介质分布器位于延长的蒸发管的下方，第二流化介质使用氮气或其它气体。

优选地，在冷却蒸发区下部设置气体置换区，所述气体置换区位于壳体的下半段，所述粉焦出口设置于气体置换区；气体置换区设置气体置换元件、第二流化介质分布器和第二流化介质入口；所述气体置换元件为格栅、孔板或挡板强化内件，气体置换元件具有汽提功能，可以置换出粉焦携带的气体；所述第二流化介质分布器位于汽提置换元件的下方，第二流化介质使用氮气或脱水后的其它气体，水含量60℃不发生水液化。

优选地，所述蒸发套管外壁光滑。

优选地，所述蒸发套管外壁带有翅片。

优选地，所述部分蒸发套管外壁光滑，部分蒸发套管外壁带有翅片，交错布置。

优选地，所述水汽出口布置一个或多个，沿上壳体圆周布置，所述的进水口在顶封头上布置一个或多个

粉煤流化床干馏后的粉焦从粉焦或粉体冷却器的粉焦进口进入冷却蒸发区，水从上部进水口进入进水区，通过管板或隔板上布置的进水管进入冷却蒸发区内布置的蒸发管内，与粉焦进行换热，热交换后，生成的水汽混合物通过蒸发套管与进水管之间的间隙进入水汽混合物区，从水汽出口引出待用；降温后的粉焦从底部的粉焦出口流出，完成一次换热过程；流化介质从流化介质入口进入流化介质分布器，对冷却蒸发区的粉焦进行流化，调节流化介质分布器可控制粉焦的冷却程度。根据换热负荷的大小，当粉焦热量较大时，可在冷却蒸发区下部设置第二冷却蒸发区，继续对降温后的粉焦进行冷却。或在冷却蒸发区下部设置气体置换区，通过气体置换元件置换出粉焦携带的气体。

本实用新型的粉焦或粉体冷却器与现有技术相比，具有如下的有益效果：

1、由于管板或隔板处采用可分拆式结构，蒸发管外部的蒸发套管及内部的进水管均可随管板取出，方便更换，检修时也不需大型起重设备。

2、本实用新型为换热产汽，根据粉焦热量及特性不同，选择在下部设置第二冷却蒸发区或气体置换区，换热负荷调节范围大，最大程度的提高了粉焦的降温程度和效率。

3、本实用新型顶部为集合的进水区和水汽混合物区，解决了以往装置与汽包之间布置大量管线的问题，节省了成本和空间。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式装置结构示意图；

图2为底部设置第二冷却蒸发区的装置结构示意图；

图3为底部设置气体置换区的装置结构示意图；

图4为图1中c-c向视图，蒸发套管外壁带翅片；

图5为图1中d-d向视图，蒸发套管外壁光滑；

图中：1、壳体，11、冷却蒸发区，12、第二冷却蒸发区，13、气体置换区，14、法兰，111、粉焦进口，112、流化介质入口，113、流化介质分布器，121、粉焦出口，122、第二流化介质入口，123、第二流化介质分布器，131、气体置换元件，2、蒸发管，21、蒸发套管，22、进水管，23、翅片，24、导向架，3、水汽混合物区，31、上壳体，32、管板法兰或隔板，33、水汽出口，4、管板或隔板，5、进水区，51、顶封头，52、进水口。a水；b水汽混合物。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，旨在帮助读者理解本实用新型的特点和实质，但附图和具体实施方式内容并不限制本实用新型的可实施范围。

实施方式：

如图1所示，一种粉焦或粉体冷却器，包括冷却蒸发区11，冷却蒸发区11包含壳体1、壳体1上部的粉焦进口111、下部的流化介质入口112、底部的粉焦出口121以及内部的蒸发管2、流化介质分布器113；在冷却蒸发区11上部设置水汽混合物区3，水汽混合物区3包含上壳体31以及上壳体31上的水汽出口33、位于上壳体31下端的管板法兰或隔板32以及内部的进水管22上半段；在水汽混合物区3上部设置进水区5，进水区5包含顶封头51以及顶部进水口52；在水汽混合物区3与进水区5之间设置管板或隔板4。所述的水汽出口33在上壳体31圆周布置一个或多个，所述的进水口52在顶封头51上布置一个或多个；所述的蒸发管2布置在冷却蒸发区11内，布置一根以上，竖直放置，蒸发管2为套管形式，包含外部的蒸发套管21及其内部的进水管22，蒸发套管21上端穿透并固定于水汽混合物区3底部的管板法兰或隔板32上，进水管22上端穿透并固定于管板或隔板4上；所述的流化介质分布器113位于冷却蒸发区11内的蒸发管2下方；

每两个区的连接处可采用管板法兰一体结构，也可采用管板、法兰分开结构，管板设置于两个法兰之间，本实施方式中，冷却蒸发区11与水汽混合物区3连接处的管板法兰或隔板32是管板、法兰一体结构，水汽混合物区3与进水区5之间的管板或隔板4位于两个法兰之间，是管板、法兰分开结构；

水汽混合物区3与冷却蒸发区11或进水区5的连接均为可分拆式，优先采用法兰连接。

如图2所示的粉焦或粉体冷却器，在冷却蒸发区11下部设置第二冷却蒸发区12，冷却蒸发区11内的部分蒸发管2向下延长到第二冷却蒸发区12内，第二冷却蒸发区12包含壳体1的下半段、壳体1下部的粉焦出口121、第二流化介质入口122以及内部的部分蒸发管2下半段、第二流化介质分布器123；所述的第二流化介质分布器123位于部分延长蒸发管2的下方，第二流化介质使用氮气或其它气体。

如图3所示的粉焦或粉体冷却器，在冷却蒸发区11下部设置气体置换区13，气体置换区13包含壳体1的下半段、壳体1下部的粉焦出口121、第二流化介质入口122以及内部的气体置换元件131、第二流化介质分布器123；气体置换元件131为格栅、孔板或挡板等强化内件，气体置换元件131具有汽提功能，可以置换出粉焦携带的气体；所述的第二流化介质分布器123位于汽提置换元件131的下方，第二流化介质使用氮气或脱水后的其它气体，水含量60℃不发生水液化。

如图4-5所示粉焦或粉体冷却器的蒸发套管21外壁部分是光滑的，部分带有翅片23，交错布置。

粉煤流化床干馏后的粉焦从粉焦或粉体冷却器的粉焦进口111进入冷却蒸发区11，水a从上部进水口52进入进水区5，通过管板或隔板4上布置的进水管22进入冷却蒸发区11内布置的蒸发管2内，与粉焦进行换热，热交换后，生成的水汽混合物b通过蒸发套管21与进水管22之间的间隙进入水汽混合物区3，从水汽出口33引出待用；降温后的粉焦从底部的粉焦出口121流出，完成一次换热过程；流化介质从流化介质入口112进入流化介质分布器113，对冷却蒸发区11的粉焦进行流化，调节流化介质分布器113可控制粉焦的冷却程度。根据换热负荷的大小，当粉焦热量较大时，可在冷却蒸发区11下部设置第二冷却蒸发区12，继续对降温后的粉焦进行冷却。或在冷却蒸发区11下部设置气体置换区13，通过气体置换元件131置换出粉焦携带的气体。