本發(fā)明涉及焦爐高溫荒煤氣冷卻、焦油餾分采取及余熱回收技術領域，尤其涉及一種焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置及工藝。

背景技術：

焦爐出來的荒煤氣溫度約為750℃左右，荒煤氣中含有焦油以及夾帶的煤粉、焦粉，所帶出的熱量相當于焦爐煉焦消耗的總熱量的～33﹪，為便于后工序的凈化與處理，現有技術中通常的做法是：噴灑循環(huán)氨水與荒煤氣直接接觸冷卻，靠循環(huán)氨水大量汽化，使荒煤氣急劇降溫至80～83℃同時冷凝焦油和洗滌煤氣中夾帶的煤粉、焦粉，而后再經煤氣初冷器冷卻到20～30℃之后送到后續(xù)的煤氣精制系統(tǒng)?，F有技術的上述過程中高溫荒煤氣的熱量轉化為無用的常壓水汽(約為80℃左右)并需要大量的循環(huán)水在煤氣初冷器進行冷卻，浪費了高溫荒煤氣的熱量且消耗了大量的冷卻水，煤氣中的焦油進入循環(huán)氨水中需要油水分離及焦油蒸餾分離。

國內、外對焦爐高溫荒煤氣冷卻、余熱回收、焦油餾分直接分離做了大量的探討，目前報道的技術方向有兩種：(1)焦爐上升管冷卻方式，冷卻介質有水-水蒸氣、氣體、高溫液體等，但是始終無法解決荒煤氣中的焦油在低于470℃時的冷卻元件壁上冷凝和煤氣中夾帶的煤粉、焦粉粘結附著堵塞問題；(2)把荒煤氣匯集后集中冷卻，主要有二種方式：一種是采用余熱鍋爐回收余熱，再采用焦油直冷最后進入煤氣初冷器(如資料:專利201310139946)，水蒸氣的臨界溫度為374.15℃仍然無法根本解決煤氣中的焦油在高溫余熱鍋爐中冷凝及夾帶的煤粉、焦粉粘結附著堵塞問題；另一種是用焦油直冷方式，焦油直冷方式冷卻高溫部分的400～750℃荒煤氣必然引起焦油的大量汽化問題，目前尚沒有發(fā)現應用實例的報道。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的就是為解決現有技術存在的上述問題，提供一種焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置及工藝，實現荒煤氣由～750℃冷卻到20～25℃并回收煤氣余熱產生的高、低壓蒸汽，同時采取焦油高溫、中溫餾分和輕油餾分并去除煤氣中夾帶的煤粉、焦油和萘，以滿足后續(xù)煤氣精制的要求；本發(fā)明可以同時實現焦爐荒煤氣冷卻、余熱回收、焦油餾分采出及煤粉、焦粉和萘的凈化作用。

為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現：

一種焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置，該裝置設有多段分級冷卻的間冷裝置和多段分級冷卻的直間冷裝置，間冷裝置和直間冷裝置可以上下設置構成一個冷卻裝置，中間由斷液盤隔開，或者分為通過管道連接的兩個獨立的冷卻單元。

所述間冷裝置包括高溫冷卻器、中溫冷卻器，高溫冷卻器設置在中溫冷卻器的上端，在高溫冷卻器與中溫冷卻器之間設置有中間斷液盤，或者高溫冷卻器與中溫冷卻器之間通過管道連接。

所述高溫冷卻器包括高溫荒煤氣入口、高溫循環(huán)泵、水入口、高壓蒸汽出口，高溫荒煤氣入口設置在高溫冷卻器的管程頂部，高溫冷卻器的殼程設有水入口和高壓蒸汽出口，高溫循環(huán)泵通過管道分別連接中間斷液盤的循環(huán)液出口和高溫冷卻器管程的上端入口。

所述中溫冷卻器包括中溫循環(huán)泵、水入口、低壓蒸汽出口，中溫冷卻器的殼程設有水入口和低壓蒸汽出口，中溫循環(huán)泵入口通過管道與中溫冷卻器管程底部循環(huán)液出口連接，中溫循環(huán)泵出口通過管道與中溫冷卻器管程上部入口相連，中溫冷卻器管程下部荒煤氣出口通過管道與直間冷裝置上部直冷段頂部的荒煤氣入口相連。

所述直間冷裝置設置上下兩組直間冷段，兩組直間冷段之間設置有中間斷液盤，或者兩組直間冷段之間通過管道連接。

所述上組直間冷段包括上部直冷段、上部間冷段、上部循環(huán)泵，上部直冷段設置在上部間冷段的上端，上部循環(huán)泵的入口通過管道連接兩組直間冷段之間的中間斷液盤的循環(huán)液出口，上部循環(huán)泵的出口通過管道連接上部直冷段的上部入口，上部間冷段管程設有循環(huán)水入口和循環(huán)水出口，上部循環(huán)泵的出口設有輕油排出口通過管道與油水分離器中部連接。

所述下組直間冷段包括下部直冷段、下部間冷段、下部循環(huán)泵，下部直冷段設置在下部間冷段的上端，下部循環(huán)泵的入口通過管道連接下部間冷段底部的循環(huán)液出口，下部循環(huán)泵的出口通過管道連接下部直冷段的上部入口，下部間冷段管程設有低溫循環(huán)水入口和低溫循環(huán)水出口，下部循環(huán)泵的出口設有輕油排出口通過管道與油水分離器中部連接。

一種采用焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置的焦爐煤氣冷卻-余熱回收工藝，該工藝是將高溫荒煤氣在間冷裝置中進行多段分級冷卻后，再通入直間冷裝置中進一步的分級冷卻，將750℃以上的高溫荒煤氣逐級冷卻至20～25℃；在間冷裝置中分別回收荒煤氣余熱產生的高壓蒸汽和低壓蒸汽；在間冷裝置和直間冷裝置中分別設有循環(huán)泵，使循環(huán)液在各段冷卻裝置中獨立循環(huán)，通過循環(huán)液分別回收焦油高溫餾分、中溫餾分和輕油餾分同時去除煤氣中夾帶的煤粉、焦粉和萘。

該工藝是將750℃以上的高溫荒煤氣在間冷裝置中的液膜式高溫冷卻器中冷卻至280℃～300℃后，再經下部液膜式中溫冷卻器冷卻到180～200℃后進入直間冷裝置上部直冷段，經上部直冷段循環(huán)液冷卻洗滌后的煤氣進入上部間冷段冷卻到40～50℃后進入直間冷裝置下部直冷段，經下部直冷段循環(huán)液冷卻洗滌后的煤氣進入下部間冷段冷卻到20～25℃后由直間冷裝置底部排出送出；

間冷裝置上部的高溫冷卻器殼程采用水冷卻高溫荒煤氣產生2.5～10MPa的高壓蒸汽；煤氣冷凝的焦油餾分、煤粉、焦粉進入焦油高溫餾分循環(huán)液中，焦油高溫餾分循環(huán)液由中間斷液盤收集經高溫循環(huán)泵送至高溫冷卻器管程上部循環(huán)，多余的部分作為焦油高溫餾分送出；

間冷裝置下部的中溫冷卻器殼程采用水冷卻荒煤氣產生0.4～1MPa的低壓蒸汽；荒煤氣冷凝的焦油餾分、煤粉、焦粉進入焦油中溫餾分循環(huán)液中，焦油中溫餾分循環(huán)液由中溫冷卻器底部經中溫循環(huán)泵送至中溫冷卻器管程上部循環(huán)，多余的部分作為焦油中溫餾分送出；

直間冷裝置上部循環(huán)液由中間斷液盤收集經上部循環(huán)泵送至上部直冷段上部噴灑冷卻洗滌煤氣，噴灑液和煤氣一起進入上部間冷段冷卻后由中間斷液盤收集送至上部循環(huán)泵循環(huán)，多余的部分作為輕油送至油水分離器；

直間冷裝置下部循環(huán)液由底部經下部循環(huán)泵送至下部直冷段上部噴灑冷卻洗滌煤氣，噴灑液和煤氣一起進入下部間冷段冷卻后由底部送至下部循環(huán)泵循環(huán)，多余的部分作為輕油送至油水分離器。

與現有的技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

一種焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置及工藝，通過對焦爐荒煤氣采用二個冷卻裝置多段分級冷卻，實現荒煤氣由～750℃冷卻到20～25℃并回收煤氣余熱產生的高、低壓蒸汽，同時采取焦油高溫、中溫餾分和輕油餾分并去除煤氣中夾帶的煤粉、焦油和萘；本發(fā)明節(jié)省了大量的工業(yè)循環(huán)冷卻水，同時解決了冷卻元件壁上冷凝和煤氣中夾帶的煤粉、焦粉粘結附著堵塞的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置的結構示意圖。

圖中：1-高溫冷卻器、2-高溫循環(huán)泵、3-中溫冷卻器、4-中溫循環(huán)泵、5-上部直冷段、6-上部間冷段、7-上部循環(huán)泵、8-下部循環(huán)泵、9-下部直冷段、10-下部間冷段、11-間冷裝置、12-直間冷裝置、13-油水分離器、14-中間斷液盤、15-中間斷液盤、16-循環(huán)水出口、17-循環(huán)水入口、18-低溫水出口、19-低溫水入口、20-上部直冷段荒煤氣入口、21-循環(huán)液出口、22-高溫荒煤氣入口、23-循環(huán)液出口、24-高壓蒸汽出口、25-水入口、26-低壓蒸汽出口、27-水入口、28-換熱管、29-中溫冷卻器荒煤氣出口、30-冷卻后煤氣出口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式進一步說明：

如圖1所示，一種焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置，該裝置設有多段分級冷卻的間冷裝置11和多段分級冷卻的直間冷裝置12，間冷裝置11和直間冷裝置12可以上下設置構成一個冷卻裝置，中間由斷液盤隔開，或者分為通過管道連接的兩個獨立的冷卻單元。

所述間冷裝置11包括高溫冷卻器1、中溫冷卻器3，高溫冷卻器1設置在中溫冷卻器3的上端，在高溫冷卻器1與中溫冷卻器3之間設置有中間斷液盤14，或者高溫冷卻器1與中溫冷卻器3之間通過管道連接。

所述高溫冷卻器1包括高溫荒煤氣入口22、高溫循環(huán)泵2、水入口25、高壓蒸汽出口24，高溫荒煤氣入口22設置在高溫冷卻器1的管程頂部，高溫冷卻器1的殼程設有水入口25和高壓蒸汽出口24，高溫循環(huán)泵2通過管道分別連接中間斷液盤14的循環(huán)液出口和高溫冷卻器1管程的上端入口。高溫循環(huán)泵2的出口設有高溫餾分排出口。

所述中溫冷卻器3包括中溫循環(huán)泵4、水入口27、低壓蒸汽出口26，中溫冷卻器3的殼程設有水入口27和低壓蒸汽出口26，中溫循環(huán)泵4入口通過管道與中溫冷卻器3管程底部循環(huán)液出口23連接，中溫循環(huán)泵4出口通過管道與中溫冷卻器3管程上部入口相連，中溫冷卻器3管程下部荒煤氣出口29通過管道與直間冷裝置12上部直冷段5頂部的荒煤氣入口20相連。中溫循環(huán)泵4的出口設有中溫餾分排出口。

所述直間冷裝置12設置上下兩組直間冷段，兩組直間冷段之間設置有中間斷液盤15，或者兩組直間冷段之間通過管道連接。

所述上組直間冷段包括上部直冷段5、上部間冷段6、上部循環(huán)泵7，上部直冷段5設置在上部間冷段6的上端，上部循環(huán)泵7的入口通過管道連接兩組直間冷段之間的中間斷液盤15的循環(huán)液出口，上部循環(huán)泵7的出口通過管道連接上部直冷段5的上部入口，上部間冷段6管程設有循環(huán)水入口17和循環(huán)水出口16，上部循環(huán)泵7的出口設有輕油排出口通過管道與油水分離器13中部連接。

所述下組直間冷段包括下部直冷段9、下部間冷段10、下部循環(huán)泵8，下部直冷段9設置在下部間冷段10的上端，下部循環(huán)泵8的入口通過管道連接下部間冷段10底部的循環(huán)液出口21，下部循環(huán)泵8的出口通過管道連接下部直冷段9的上部入口，下部間冷段10管程設有低溫循環(huán)水入口19和低溫循環(huán)水出口18，下部循環(huán)泵8的出口設有輕油排出口通過管道與油水分離器13中部連接。下部間冷段10的下部設有冷卻后煤氣出口30。

油水分離器13上部設有輕油排出口，下部設有分離水排出口。

直間冷裝置中的上部直冷段5、下部制冷段9為空冷段直接接觸冷卻，也可以為填料冷段直接接觸冷卻。

高溫冷卻器1、中溫冷卻器3為列管式換熱器，也可以為板式等換熱裝置。

本發(fā)明的一種焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置，可以采用上述實施例中的兩個冷卻裝置分四段冷卻，也不排除采用下述結構：

1)間冷裝置中的設有高、中、低溫三組冷卻器；

2)間冷裝置中設有一組冷卻器；

3)間冷裝置中的高溫冷卻器與低溫冷卻器為兩個獨立結構，通過管道連接；

4)直間冷裝置中設有三組直間冷段；

5)間冷裝置與直間冷裝置合為一個裝置單元。

一種采用焦爐煤氣冷卻-余熱回收裝置的焦爐煤氣冷卻-余熱回收工藝，該工藝是將高溫荒煤氣在間冷裝置11中進行多段分級冷卻后，再通入直間冷裝置12中進一步的分級冷卻，將750℃以上的高溫荒煤氣逐級冷卻至20～25℃；在間冷裝置11中分別回收荒煤氣余熱產生的高壓蒸汽和低壓蒸汽；在間冷裝置11和直間冷裝置12中分別設有循環(huán)泵，使循環(huán)液在各段冷卻裝置中獨立循環(huán)，通過循環(huán)液分別回收焦油高溫餾分(瀝青、蒽油混合餾分)、中溫餾分(洗油、萘油、酚油三混餾分)和輕油餾分(輕油和冷凝水的混合物)同時去除煤氣中夾帶的煤粉、焦粉和萘。

該工藝是將750℃以上的高溫荒煤氣在間冷裝置11中的高溫冷卻器1中冷卻至280℃～300℃后，再經下部中溫冷卻器3冷卻到180～200℃后進入直間冷裝置12上部直冷段5，經上部直冷段5循環(huán)液冷卻洗滌后的煤氣進入上部間冷段6冷卻到40～50℃后進入直間冷裝置12下部直冷段9，經下部直冷段9循環(huán)液冷卻洗滌后的煤氣進入下部間冷段10冷卻到20～25℃后由直間冷裝置12底部排出送出。

間冷裝置11上部的高溫冷卻器1殼程采用水冷卻高溫荒煤氣產生2.5～10MPa的高壓蒸汽；煤氣冷凝的焦油餾分、煤粉、焦粉進入焦油高溫餾分循環(huán)液中，焦油高溫餾分循環(huán)液由中間斷液盤14收集經高溫循環(huán)泵2送至高溫冷卻器1管程上部循環(huán)，使其在管程內壁形成均勻向下流動的液膜以帶走煤粉和焦粉，多余的部分作為焦油高溫餾分送出。

間冷裝置11下部的中溫冷卻器3殼程采用水冷卻荒煤氣產生0.4～1MPa的低壓蒸汽；荒煤氣冷凝的焦油餾分、煤粉、焦粉進入焦油中溫餾分循環(huán)液中，焦油中溫餾分循環(huán)液由中溫冷卻器3底部循環(huán)液出口23經中溫循環(huán)泵4送至中溫冷卻器3管程上部循環(huán)，使其在管程內壁形成均勻向下流動的液膜以帶走煤粉和焦粉，多余的部分作為焦油中溫餾分送出。

中溫(300℃→180℃)部分煤氣在中溫冷卻器冷卻回收的余熱也可以產生過熱水。

直間冷裝置12上部循環(huán)液由中間斷液盤15收集經上部循環(huán)泵7送至上部直冷段5上部噴灑冷卻洗滌煤氣，噴灑液和煤氣一起進入上部間冷段6冷卻后，噴灑液由中間斷液盤15收集送至上部循環(huán)泵7循環(huán)，多余的部分作為輕油(輕油和冷凝水的混合物)送至油水分離器13；直間冷裝置12上部間冷段6管程內通入工業(yè)循環(huán)水冷卻。

直間冷裝置12下部循環(huán)液由底部經下部循環(huán)泵8送至下部直冷段9上部噴灑冷卻洗滌煤氣，噴灑液和煤氣一起進入下部間冷段10冷卻后，噴灑液由底部循環(huán)液出口21送至下部循環(huán)泵8循環(huán)，多余的部分作為輕油(輕油和冷凝水的混合物)送至油水分離器13；直間冷裝置12下部間冷段10管程內通入工業(yè)低溫水冷卻。

由上部循環(huán)泵7、下部循環(huán)泵8送到油水分離器13的輕油和冷凝水的混合物在油水分離器13中油水分離，輕油由上部排出，分離水由下部排除。

本發(fā)明的工作原理如下：

見圖1，焦爐荒煤氣采用二個冷卻裝置分四段冷卻：荒煤氣高溫冷卻(750℃→300℃)采用液膜式間冷系統(tǒng)(高溫冷卻器1、高溫循環(huán)泵2)、中溫冷卻(300℃→180℃)采用液膜式間冷系統(tǒng)(中溫冷卻器3、中溫循環(huán)泵4)組合成第一個冷卻裝置-間冷裝置11，分別回收荒煤氣余熱產生2.5～10MPa的高壓蒸汽和0.4～1MPa的低壓蒸汽及回收焦油高溫餾分(瀝青、蒽油混合餾分)和中溫餾分(洗油、萘油、酚油三混餾分)；荒煤氣低溫冷卻部分煤氣冷卻洗滌(180℃→45℃)部分采用直冷\間冷系統(tǒng)(上部直冷段5、上部間冷段6、上部循環(huán)泵7)、煤氣冷卻洗滌(45℃→20℃)部分采用直冷\間冷系統(tǒng)(下部直冷段9、下部間冷段10、下部循環(huán)泵8)、組合成第二個冷卻裝置-直間冷裝置12，上段間冷段6由循環(huán)水冷卻，下段間冷段10由低溫水冷卻，并回收輕油餾分及進一步除去煤氣中夾帶的煤粉、焦粉和萘；油水分離器13對直間冷裝置12排除的輕油進行油水分離。

上述雖然結合附圖對發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。