浅析焦化厂初冷器的应用和改进3.26--XDZ--running man

湖北经济学院本科毕业（设计）论文

图1 横管初冷器的基本工艺流程图

图2横管初冷器结构

5

湖北经济学院本科毕业（设计）论文

首先从焦炉来的焦油氨水与煤气的混合物进入企业分离器进行初步分离，之后进入初冷器的上段，用循环水将煤气冷却到45度，这时候是经过互不关联的多台初冷器扫吹的结果，冷却后的煤气并联进入电捕焦油器，补集焦油雾滴后的煤气至鼓风机进行加压，加压后煤气运输至脱硫等回收阶段[14,15]。横管初冷器在设计时都会采用煤气和冷凝液由上往下同向流动的结构，这对于沉积萘处理有很大的有点，防止冷凝液再次蒸发的同时，对萘的冲洗起到积极作用。

3.2横管初冷器工作特点

横管初冷器是一个带有换热管水平布置的热交换设备，壳管的垂直布置使其具有直立长方形的外壳，横管式冷却器的工作特点为其冷却能力和效率很大，更有利于蒸汽的冷凝，蒸汽在化工生产中不仅量大，还具有一定的危险性。由于横管式初冷器管道布置水平密集，且可以与煤气错流分布，其整体布置具有一定的理论指导，从而能产生强烈的流动，传热系数本身就优于竖立管初冷器，其煤气可冷却到出口温度和循环水温度相差2度[16]。冷却效率和冷却均匀程度都达到了理想效果。横管初冷器结构较为复杂，拆卸也需要一定的空间才能完成，初冷器内挂萘严重，阻力较大，也是不可避免的问题。而对于水管结构等常见现象较难清洗，对水质的要求也相应较高，含萘低是其基本要求之一[17]。

3.3横管初冷器优缺点

横管初冷器最显而易见的缺点莫过于其清洗的复杂性，其设备由于结垢原因清洗的次数也在非常频繁，清洗时机器必须停止，再加上法兰阀的拆卸困难，使其在一定程度上限制了横管初冷器的使用效率。另一方面横管初冷器本身占有的空间也许有一定的优势，但其拆卸过程必须要留有足够的空间才能顺利进行，使其空间利用效率并不比立管式初冷器大。另外横管初冷器管子短，钻孔数量和管板面积较为集中，单位传热面积的耗钢量高于立管式煤气初冷器，这样从刚的利用角度来看，恒管初冷器有一定的劣势。最后横管初冷器要求其在初始阶段水流速度较高，对能源的消耗不容忽略[18-21]。

作为最广泛使用的冷却方法，横管式冷却器有点也很明显。其结构特征决定了煤气自上至下流动，起到冲洗、溶解萘和氨的作用，且与冷凝液并流，接触面积和时间的加大，使其传热效率是立管式的三倍多，冷却器中密集的 横排冷却

6

湖北经济学院本科毕业（设计）论文

水管迫使荒煤气产生撞击和湍动，并被均匀冷却。而法兰盖密封的结构，操作方便，结构紧凑，可以有效的增加循环水的流速，同时水处于水平流动也不可能产生环流现象，冷却水用量少，循环快，生产相对稳定[22]。对煤气的冷却净化效果好，直立长方体结构，水箱在两侧，环境污染小，造价较低也是其突出的有点。

3.4横管初冷器改进措施

横管初冷器早已获得广泛应用，其在结构上面的改进并没有太大进展，我们应尽量在使用时对其进行更多的维护，或提高初冷器预热利用效率。比如讲第一段冷却水的预热用于取暖，其技术要求不是很高，还能解决寒冷地区采暖要求水温高而煤气集合温度要求低之间的矛盾[23-24]。初冷器运行多年后阻力增大，只要将新系统初冷水回水在旧系统冷却塔上水管上接点，即可为新、旧两个系统共用，操作简单，也能很好的提高水的利用效率。为杜绝初冷器内挂萘严重而造成的煤气分布不均衡，应对其进行定期除垢，并按照要求严格控制各段的温度，以利于初冷器内喷洒的冷凝液更好的冲洗下初冷器横管上所挂萘油，也能防止初冷器清扫时流出的萘油析出结块，保持初冷器换热的高效性和长效性。降低初冷器煤气入口温度，有利于减轻初冷器湿煤气的冷却负荷，可以在初冷前使用空气冷却设备，可以减少循环工艺水量，从而可降低建设费用和供水与水处理设施的经济开支。另外增加煤气二段直接初冷流程，这样在冷却煤气的同时，还可将煤气中所夹带的部分萘除去，具有净化煤气的良好效果，对后面洗氨、洗苯过程及减少设备腐蚀，都是有好处的[25]。最后可以在初冷器布置断塔盘装置，其作用为由初冷器及时引出高萘混合液，对下段煤气除萘操作起到一定积极作用。水蒸汽和焦油汽在管壁上冷凝下来后会沿着管壁向下流动，在一定很度上会降低传热效率，断塔盘装置可以有效将冷凝液排出初冷器，从而稳定了传热效率。初冷器腐蚀主要为电化学腐蚀和微生物腐蚀，因此可以针对性的采用先进的防腐涂料，有效地减轻了初冷器管束的腐蚀和穿孔。另外为防止某些螯合物沉积在金属表面，也可加入高效的缓蚀剂抑制碳酸钙等水垢的生成。为防止设备阻力过大带来的能量损耗，可控制焦炉操作指标，尽可能地降低入炉煤的细度，降低炉顶空间温度。要加强轻焦油补放系统的操作，确保设备负荷控制合理的溶液组分，加强清扫制度，定期采用热氨水和热煤气清扫[26-30]。

7

湖北经济学院本科毕业（设计）论文

4立管式初冷器和直接初冷器 4.1直接初冷器简介

直接初冷器结构和原理非常简单，即将焦化产生的煤焦油气和水蒸气直接与冷凝水混合，从而达到冷却的目的。这是最直接也是效果最好的一种冷却方法。但其缺点也很明显，比如不利于化学品的有效回收。混合的水具有一定量的化工产品，使其冷凝水不能有效的循环利用[31-33]。冷凝之后的混合液体也很难处理，难以达到环保要求，使其早已被淘汰出市场，只有在焦化产业刚刚兴起之时才有少量厂家大量采用，但其设备简单，冷凝效率最高也是不可磨灭的有点，为以后其他种类初冷器的改进奠定利润一定基础。

4.2立管式初冷器基本结构及特点

立管式初冷器是间接冷却的另外一种形式，其是介于横管式初冷器的一些缺点而逐渐发展起来，具有一定的使用范围。横管初冷器清扫水管时必须停产，过多的法兰阀门的拆卸也很繁琐，需要留有一定的空间才能完成相应的操作。横管式煤气初冷器单位传热面积的耗钢量高于立管式煤气初冷器[35]，再加上过多的占地面积和复杂的结构使其有时候并不能显示足够的优势，为立管式初冷器的发展提供了契机。

8