一种煤气减温器及煤气净化回收系统的制作方法

本申请涉及减温器技术领域，尤其涉及一种煤气减温器及煤气净化回收系统。

背景技术：

半焦由于燃烧产生蓝色火焰，俗称兰炭，是以侏罗纪弱黏结煤作为主要原料，采用低温干馏工艺得到的一种含碳量比较高的固体物质。伴随着兰炭的生产过程，同时得到兰炭尾气(煤气)，以及煤焦油等副产品。现如今国家的主导能源以煤炭为主，因此要想最大程度地实现煤炭的综合与高效利用，兰炭工业尾气的资源化利用技术成为当前社会发展的重点。

在兰炭炼制过程中，从焦炉炭化室经上升管逸出的荒煤气，经过喷淋水进行初冷后进入文氏管塔进行冷却和除焦，然后经旋流塔、电捕焦油器进行进一步的净化处理。最终，净化完成的煤气由煤气风机送至指定工序，用于低温干馏、兰炭烘干、火力发电或放空。

在上述净化处理过程中，自文氏管塔导出的煤气温度较高，约为300℃。该温度的煤气进入下一步净化工序旋流塔时，由于煤气温度过高会导致旋流塔的除焦净化能力下降，产生煤气净化不彻底的问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种煤气减温器及煤气净化回收系统，以解决自文氏管塔导出的煤气温度过高，旋流板塔的除焦净化能力下降，煤气净化不彻底的问题。

一方面，本申请提供一种煤气减温器，包括：罐体、换热管、温度传感器、冷却水循环系统；

所述罐体顶部设有进气口，底部设有出气口；

所述换热管设置于所述罐体内部，呈蛇形弯曲；所述换热管一端为进水端，另一端为出水端；所述进水端的水平高度低于所述出水端；

所述罐体侧壁设有进水口和出水口；所述进水端与所述进水口连通；所述出水端与所述出水口连通；所述进水口、所述出水口与所述冷却水循环系统连通；

所述罐体内壁与所述换热管外壁之间形成煤气冷却通道；

所述温度传感器设置在与所述出水口连通的管路内壁；所述温度传感器与所述冷却水循环系统连接。

可选的，所述罐体内部空间包括高温区和低温区；所述煤气冷却通道包括低温通道和高温通道；所述低温通道位于所述高温通道下方；

所述换热管在所述罐体内部有多组；所述低温区内部设置的所述换热管的所述出水端低于所述高温区内部设置的所述换热管的所述进水端；

所述冷却水循环系统包括，低温冷却水循环系统和高温冷却水循环系统；

所述低温区内的换热管的所述进水端和所述出水端与所述低温冷却水循环系统连通；

所述高温区内的换热管的所述进水端和所述出水端与所述高温冷却水循环系统连通。

可选的，所述换热管靠近所述罐体侧壁的一侧设有开孔；所述罐体侧壁与所述开孔的对应位置上设有检修孔，所述开孔与所述检修孔连通。

可选的，所述罐体底部设有冷凝设施；

所述冷凝设施包括冷凝室和排液池；所述冷凝室底部设有排液口；所述排液口与所述排液池之间通过管路连接；所述排液口与所述排液池连通的管路上设有阀门。

可选的，所述换热管包括两个以上的换热单元；所述换热单元包括横管、弯管和接头；所述横管的两端通过所述接头与所述弯管连接，所述弯管的另一端通过所述接头连接另一组所述横管。

可选的，还包括扰流板；所述扰流板设置在所述煤气冷却通道中；与罐体连接。

可选的，所述换热管采用不锈钢材质波纹管。

另一方面，本申请还提供一种煤气净化回收系统，包括文氏管塔、旋流塔以及上述煤气减温器；所述煤气减温器的进气口与所述文氏管塔通过管路连接；所述煤气减温器的出气口与所述旋流塔通过管路连接。

由以上技术方案可知，本申请提供一种煤气减温器及煤气净化回收系统，所述煤气减温器包括：罐体、换热管、温度传感器、冷却水循环系统；其中，罐体顶部设有进气口，底部设有出气口；换热管设置于罐体内部，换热管的进水端低于出水端；换热管的两端与冷却水循环系统连通；在与出水口连通的管路内壁设有与冷却水循环系统连接的温度传感器。本申请提供一种煤气减温器及煤气净化回收系统，能降低煤气温度，解决自文氏管塔导出的煤气温度过高，旋流塔及后续净化设备的除焦净化能力下降，煤气净化不彻底的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。

图1为本申请一种煤气减温器的结构示意图；

图2为检修孔、换热管、煤气冷却通道结构示意图；

图3为换热单元结构示意图；

图4为冷凝设施结构示意图；

图5为本申请图3中a处放大结构示意图。

图示说明：

其中，1-罐体；11-进气口；12-出气口；13-进水口；14-出水口；15-检修孔；2-换热管；21-进水端；22-出水端；23-开孔；20-换热单元；24-横管；25-弯管；26-接头；3-温度传感器；4-冷却水循环系统；41-低温冷却水循环系统；42-高温冷却水循环系统；5-煤气冷却通道；51-低温通道；52-高温通道；6-冷凝设施；61-冷凝室；62-排液池；63-排液口；64-阀门；7-扰流板。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

本申请提供的煤气减温器，可以对兰炭生产过程中产生的高温煤气进行降温处理，使处理后的煤气温度更适合后续净化设备运行，提升设备净化效果，解决煤气净化不彻底的问题。本申请煤气减温器适用于多领域高温气体的无接触降温，例如，冶金、化工、石油、采矿等。根据不同的需降温的高温气体的性质，净化设备、部件的结构特点以及不同的生产环境的影响，可以对煤气减温器的技术参数及运行参数进行设定，以适应不同的需求。

参见图1，为一种煤气减温器的结构示意图。如图1所示，本申请提供的煤气减温器包括：罐体1、换热管2、温度传感器3、冷却水循环系统4；

罐体1顶部设有进气口11，底部设有出气口12；换热管2设置于罐体1内部，呈蛇形弯曲；换热管2一端为进水端21，另一端为出水端22；进水端21的水平高度低于出水端22；罐体1侧壁设有进水口13和出水口14；进水端21与进水口13连通；出水端22与出水口14连通；进水口13、出水口14与冷却水循环系统4连通；

罐体1内壁与换热管2外壁之间形成煤气冷却通道5；温度传感器3设置在与出水口14连通的管路内壁；温度传感器3与冷却水循环系统4连接。

本实施例中，高温煤气自罐体1顶部的进气口11中进入罐体1内部，罐体1内部的设置的蛇形弯曲换热管2之间的间隙形成煤气冷却通道5，高温气体自煤气冷却通道5穿过，并通过与换热管2管壁的接触，与换热管2中的冷却水进行热交换，使煤气的温度降低。

热交换后，温度变高的冷却水在冷却水循环系统4中，经过水循环散热器、冷却风扇等装置冷却后，重新加入新的循环。

在与出水口14连通的管路内壁上设置的温度传感器3，可以检测到自换热管2流出的冷却水的温度，并将温度信息传送至冷却水循环系统4。冷却水循环系统4根据接收到的温度信息做出指令，并向冷却水循环系统4的动力装置输出该指令，动力装置依据收到的指令，调整冷却水循环的流速，提升热交换的效率。

进一步的，为提升热交换的效率，罐体内腔分为高温区和低温区,煤气冷却通道5细化为低温通道51和高温通道52；所述低温通道51位于所述高温通道52下方；所述换热管2在所述罐体1内部有多组；位于所述低温区内设置的所述换热管2的所述出水端22低于位于所述高温区内设置的所述换热管2的所述进水端21；

所述冷却水循环系统4细化为低温冷却水循环系统41和高温冷却水循环系统42；位于所述低温区内的换热管2的所述进水端21和所述出水端22与所述低温冷却水循环系统41连通；位于所述高温区内的换热管2的所述进水端21和所述出水端22与所述高温冷却水循环系统42连通。

本实施例中，煤气自罐体1顶部设置的进气口11进入煤气冷却通道5后，先进入高温通道52，设置在该区域的换热管2的两端与高温冷却水循环系统42连通，煤气在高温通道52内进行第一次热交换。热交换使该区域换热管2内的冷却水的温度升高，高温冷却水循环系统42根据温度传感器3检测的温度调整冷却水的水流速度，使该区域的换热效率达到最佳。

煤气经初步冷却后再行进入低温通道51。设置在该区域的换热管2的两端与低温冷却水循环系统41连通，煤气在低温通道51内再次进行热交换。热交换使该区域换热管2内的冷却水的温度升高，低温冷却水循环系统41根据温度传感器3检测的温度调整冷却水的水流速度，使该区域的换热效率达到最佳。

参见图2为检修孔、换热管、煤气冷却通道结构示意图。如图2所示，进一步的，换热管2靠近所述罐体1侧壁的一侧设有开孔23；罐体1侧壁与开孔23的相对应的位置上设有检修孔15，开孔23与检修孔15连通。

本实施例中，工作状态下检修孔15上设置的封盖结构处于封闭状态，换热管2内的冷却水在换热管2中流动，并与煤气冷却通道5中的煤气进行热交换。当换热管2换热效率降低，或需要进行设备检修及管道清洗时，打开检修孔15上的封盖结构，检测及清洗设备可以通过与换热管2连通的检修孔15进入换热管2的管腔内部，而无需对整个设备进行拆卸，提高了工作效率。

参见图4为冷凝设施结构示意图。如图2、图4所示，进一步的，罐体1的底部设有冷凝设施6；冷凝设施6包括冷凝室61、排液池62、排液口63和阀门64。冷凝室61底部设有排液口63；排液口63与排液池62之间通过管路连通，该管路上设有阀门64。

由于处于净化阶段的高温煤气的成分较为复杂，主要有水汽、焦油、萘及煤尘等固体微粒。在温度降低的过程中，其中的水汽、焦油等易于液化的物质沉积在罐体1底部，需要打开罐体进行排放和清理。本实施例中，设置冷凝设施可以方便及时的排出罐体1底部的积液。

参见图3为换热单元结构示意图；图5为本申请图3中a处放大结构示意图。如图3、图5所示，进一步的，换热管2包括两个以上的换热单元20；换热单元20包括横管24、弯管25和接头26；横管24的两端通过接头26与弯管25连接；弯管25的另一端通过接头26连接另一组横管24。

本实施例中，换热管2为可拆卸结构，包括多个换热单元20；换热单元20可以进一步拆分为横管24、弯管25和接头26。换热管2的可拆卸结构更便于管路的清理和维护。

如图1、图2、图3所示，进一步的，本申请在罐体1内部的煤气冷却通道5中设置一定数量的扰流板7。由于扰流板7的阻挡，自进气口11进入的煤气在煤气冷却通道5中的流动方向被多次改变，形成扰流。该扰流改变了高温煤气与换热管2的接触部位，加大了高温煤气与换热管2管壁的接触面积，延长了高温煤气与换热管2管壁接触时间，从而提高了高温煤气与换热管2进行热交换的效率。

在本实施例中，扰流板7的形状、数量及设置位置，可以根据罐体1的结构特点及降温操作的运行参数进行确定。

波纹管换热器是管壳式换热器一种新兴类型，换热元件用波纹换热管取代原始的光滑直管，这种换热器将传热效率提高了2到4倍。波纹换热管的结构周期性变化，比光滑直管复杂，对管内流体有充分扰动影响，迫使流体湍流流动，増强了换热管传热能力。且波纹换热管的不断收缩和扩张的管型使波纹管具有了补偿能力，即在应力作用下，波纹换热管可以在一定范围内自由伸缩，不会对换热器管等元件造成损害，同时也正是这种小幅度“伸缩”让波纹换热管具有很强防结垢能力。不锈钢材质具有良好的韧性，可承受中低压力，且不锈钢具有较强的耐腐蚀能力和较高的传热系数。因此，不锈钢材质的波纹管换热器在工业生产中得到了广泛应用。

进一步的，本申请一种煤气减温器的换热管2采用不锈钢材质波纹管。

由以上技术方案可知，本申请提供一种煤气减温器，包括：罐体1、换热管2、温度传感器3、冷却水循环系统4；其中，罐体1顶部设有进气口11，底部设有出气口12；换热管2设置于罐体1内部，换热管2的进水端21低于出水端22；换热管2的两端与冷却水循环系统4连通；在与出水口14连通的管路内壁设有与冷却水循环系统4连接的温度传感器3。本申请提供的煤气减温器，能降低煤气温度，解决自文氏管塔导出的煤气温度过高，旋流塔及后续净化设备的除焦净化能力下降，煤气净化不彻底的问题。

基于上述煤气减温器，本申请还提供一种煤气净化回收系统，包括文氏管塔、旋流塔及上述煤气减温器；煤气减温器的进气口11与文氏管塔通过管路连接；煤气减温器的出气口12与旋流塔通过管路连接。

煤气从焦炉炭化室上升管逸出后，先经过喷淋水进行初冷，后进入文氏管塔进行除焦和二次冷却。在文氏管塔内，煤气与热循环水充分接触，去除80％的焦油后，温度有所下降。二次冷却并去除大部分焦油的煤气，自文氏管塔底部的出气口导出，经煤气减温器进行再次的冷却减温，并通过与旋流塔连通的管路进入旋流塔进行下步净化工序。

本实施例中，将所述煤气减温器设置在文氏管塔和旋流塔之间，可以使自文氏管塔导出的煤气温度进一步降低，使煤气的温度更有利于后续的净化工序。使后续净化设施的净化能力增强，净化效果更好。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种煤气净化回收系统，包括文氏管塔、旋流塔及煤气减温器；煤气减温器的进气口11与文氏管塔通过管路连接；煤气减温器的出气口12与旋流塔通过管路连接。本申请的一种煤气净化回收系统，能降低文氏管塔导出的煤气温度，解决因煤气温度过高，旋流塔及后续净化设备的除焦净化能力下降，煤气净化不彻底的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。