横管式煤气初冷器热工特性分析(1)PPT课件01
22页1、横管式煤气初冷器热工特性分析,赵迪 欧俭平 张兴华 (中南大学能源科学与工程学院,长沙 410083) 张智谋 易定秀 (涟源钢铁集团有限公司,娄底 417009),摘要: 通过对初冷器的综合测试,得到煤气的流量、温度、煤气杂质成分、冷却水的流量和温度等热工参数。利用这些参数计算了冷却水的吸热量、冷却水与煤气的换热系数、喷淋密度等指标,分析了影响初冷器换热的各种因素,并提出了改善初冷器操作,提高冷却效果的建议。 关键词:煤气初冷器 吸热量 传热系数 冷却效果,初冷是煤气净化的基础,只有保证初冷单元的正常、稳定的运行才能实现煤气的净化和化学产品较高的回收率。煤气初冷器性能的好坏对于焦炉煤气的净化及回收至关重要1-2。 2002年以来,随着焦炉生产能力扩大,煤气处理量增加,涟钢焦化厂横管式煤气初冷器在运行过程中出现了一些问题,如:煤气出口温度在冬季时偏离设计值6-8,夏天时偏离10-13;初冷器清扫次数增加等。这不仅影响设备的使用寿命及后续工序的进行,还加重了工人的劳动强度,污染了环境。为此,我们对涟钢焦化厂初冷器进行了生产跟踪调查和综合热工测试,对相关热工参数进行了计算,对焦炉煤气在横管
2、式初冷器内部的流动与换热过程进行了分析,并针对存在的问题提出改进意见。,初冷器的结构与工艺特点,1.1初冷器的结构 涟钢焦化厂使用的横管式煤气初冷器,具有长方形的外壳,冷却水管与水平面成2角横向密集布置。管箱与冷却水管连通,构成冷却水管道,分低温水和循环水两段供水。在初冷器内,煤气走管外,冷却水走管内,通过逆流换热,使煤气冷却。煤气自上而下通过初冷器,冷却水由每段下部供入,以提高传热温差,降低煤气出口温度,除去萘和焦油等化学物质。涟钢焦化厂煤气初冷系统拥有4台横管式初冷器,内有断塔盘。,1.2工艺特点 被初步冷却到82左右的焦炉煤气,经气液分离器后进入横管式初冷器,焦炉煤气在初冷器内被冷却到21。煤气内焦油、萘等杂质会随着煤气温度的降低冷凝下来并附着在冷却水管上。为此,冷凝器设有喷洒管喷洒冷凝液冲刷凝结在管外的萘、焦油等杂质。涟钢焦化厂初冷器分为一段上,一段下和二段(下段)。在煤气入口和一段上之间设有1层喷洒管,视阻力情况间歇喷洒热氨水;在一段上和一段下之间设有1层喷洒管,称为上段冷凝液喷洒管。这2层喷淋液经断塔盘进入上段冷凝液槽,槽内冷凝液又经上段冷凝液泵送到上段冷凝液喷洒管喷洒循环
3、使用。在断塔盘的下面设有1层喷洒管,称为下段冷凝液喷洒管,其喷淋的冷凝液从位于初冷器底部的下段冷凝液出口经水封槽进入下段冷凝液槽,然后又经下段冷凝液泵送入下段冷凝液喷洒管喷洒循环使用。,横管三段间冷工艺(带断塔盘)流程 1气液分离器;2横管式间接冷却器;3余热水槽;4-水封槽;5-冷凝液槽,测试内容和方法,热工测试以现场测试和热工参数统计分析相结合的方式进行。现场测试包括对焦炉煤气流量、煤气成分、初冷器外表面温度、初冷器前后的煤气温度、冷却水的流量和进出口温度以及冷凝液的流量和成分等相关参数的检测。 受现场安装条件的限制,煤气流量、冷却水流量及进出口温度等参数主要来自运行参数和历史记录。在初冷器前后,靠近初冷器的位置取煤气试样,分析其中杂质成分,冷凝液成分取自于上段冷凝液槽和下段冷凝液槽,结果与分析,3.1煤气流量和冷却水 测试各初冷器一段循环水与二段低温水的流量及进出口温度的平均值,如表1所示。不同初冷器一段循环水的出口温度从41到72不等,有些严重偏离工艺规定的45,可能导致水垢,循环水塔防漏材料的老化,药剂失效,耗量增加,不利于设备长期、正常运行。 根据检测结果发现,循环水的温度
4、变化受煤气流量影响较大。当循环水的进水温度不可调节时,应根据煤气流量的大小和煤气压力的高低调节循环水流量,并将冷却水的出水温度稳定在一个合适的水平。,3.2换热系数的计算 煤气与冷却水间的换热系数和冷却水吸热量的计算值见表2,表中K和Q分别表示换热系数和冷却水的吸热量,其中一段的冷却介质为循环水,二段为低温水。计算参数为冷却水吸热量和各段换热系数,并假设焦炉煤气与冷却水的换热是稳态的,即在任何时刻焦炉煤气的放热量等于冷却水的吸热量,相关的计算公式为3: Q K=- F tm Q=cm (t 2-t1) 式中:F为换热面积,tm为对数平均温差,t2和t1分别为各段冷却水出口和入口温度,c为冷却水的定压比热容,m为单位时间内通过初冷器的冷却水质量H-1,表1 冷却介质测试数据,表2 换热系数与冷却水吸热量的计算,从换热系数的计算值可以发现,1#初冷器和4#初冷器各段的换热系数相差不大,后者比前者要大些;2#初冷器的上段和3#初冷器的下段换热系数比其他2个换热器相应部分的 换热系数小的多,而其他段的换热系数则相差不大。下面简要分析换热系数有差别的原因。 根据文献3可知换热器的传热系数公式为:
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