CN105112107A - 一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用*** - Google Patents

一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用***，煤气炉产生的半水煤气依次通过废热锅炉、洗气塔、脱硫塔、压缩机后进入合成塔中进行合成，所述废热锅炉的出气端通过换热器与洗气塔连接；所述脱硫塔与压缩机之间设有石墨换热器。半水煤气余热回收综合利用***，采用水流动层换热器来降低半水煤气的温度，其回收的热能产生热水推动溴化锂机组制备冷却水供石墨换热器给压缩机进口的半水煤气降温，实现余热的有效回收利用，增加了压缩机的效率，提高了合成氨产量。

Description

一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用***
技术领域
本发明涉及余热回收利用技术领域，具体涉及一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用***。
背景技术
合成氨行业、化肥行业及煤化工行业均涉及到合成氨相关工艺，合成氨工艺包括煤气化、脱硫、压缩与氨合成等几个步骤，其中煤气化就是将固体燃料汽化成半水煤气后通往洗气塔中进行洗涤、冷却。由于半水煤气的温度较高，且其中含在大量的固体颗粒。容易对一般的换热器进行赌塞。所以目前常用废热锅炉进行换热处理。但其降温效果不明显，从废热锅炉出来的半水煤气温度为150℃—180℃，且含有大量水蒸气，这些半水煤气进入洗气塔后，则需要通过大量的水来冷凝该水蒸气，并对煤气进行降温。在洗气塔中，半水煤气的热量被洗气水带走，造成能量浪费；另一反面又要投入大量设备和运营成本来冷却洗气水，这样就形成了能源的重复浪费。
另外，压缩工段的进气口的半水煤气温度较高，尤其是夏季达到40℃以上，从而影响压缩机效率。通过计算，半水煤气温度每降低1℃，压缩机的效率就增加0.32%。所以在压缩工段的进气口增设一台换热器来降低半水煤气温度，从而达到提高压缩机的效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用***，根据半水煤气与合成氨压缩机的特点，有效地回收半水煤气的余热，并利用该余热对压缩工段的进气口的半水煤气进行降温，达到降低能耗、提高产量的目的。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用***，煤气炉产生的半水煤气依次通过废热锅炉、洗气塔、脱硫塔、压缩机后进入合成塔中进行合成，所述废热锅炉的出气端通过换热器与洗气塔连接；所述脱硫塔与压缩机之间设有石墨换热器。
进一步，为了充分利用水流动层换热器的交换机，所述石墨换成热器的进水端与溴化锂机组的冷水出口端连接，所述溴化锂机组的热源水进、出端分别与所述换热的冷却水出、进端连接形成一个循环。
更进一步，为了避免半水煤气中灰尘大而造成积灰严重，而导致管式换热器的换热效率不高的问题，本发明采用水流动层换热器，所述水流动层换热器包括换热管，换热管的进气端套设有与换热管垂直密封连接的框形水槽，其顶端穿出水槽而位于水槽上方，位于水槽内部的换热管侧壁上设有进水孔。
为了使通过进水孔进入换热管内的水在换热管内壁形成均匀分布的水膜，所述换热管的顶端管壁上套设有截面成n型的分水帽，且分水帽的内侧长度不小于所述水槽的高度。
所以本发明具有以下有益效果：
1、本发明在废热锅炉与洗气塔之间设一水流动层换热器，将经废热锅炉冷却的半水煤进一步换热降温，使从换热器出来的半水煤气的温度降为90℃左右；从而减少对洗气塔内半水煤气进行冷却，减少成本。
2、同时在脱硫塔与压缩机之间设置石墨换热器，对脱硫后的半水煤气的温度进一步降温，降至20℃左右，从而大大提高压缩机的工作效率。
3、石墨换热器冷却水由溴化锂机组进行提供，而溴化锂机组的热源水进、出端分别与水流动层换热器的冷却水出、进端连接形成一个循环；使得水流动层换热器中冷却水吸热后提供给溴化锂机组作为热源水进行制冷，充分利用了热量循环，节能降耗。
4、由于半水煤气和水的换热系数较大，而水和碳钢的换热系数较大，所以本发明采用的水流动层换热器的换热率高几十倍，传统的管式换热器是将半水煤气直接与碳钢进行换热，其效率低。
5、水流动层换热器中的换热管顶设有分水帽，使水槽内的水在换热管的内壁形成均匀分布的一层流动水膜，使热量的传递更均匀；并且流动水膜将进入换热管内的灰尘冲到其底部进行汇集，最后被流动水带出，避免换热管积尘与堵塞；同时解决了其露点腐蚀问题，增加了换热管与换热器的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2是本发明中水流动层换热器结构示意图；
图中：1、煤气炉，2、废热锅炉，3、水流动层换热器，3--1、换热管，3-2、水槽，3-3、分水帽，4、洗气塔，5、脱硫塔，6、石墨换热器，7、压缩机。8、溴化锂机组。
具体实施方式
如图1所示，一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用***，脱硫塔5与压缩机7之间设有石墨换热器6，石墨换热器6的进水端与溴化锂机组8的冷水出口端连接，所述溴化锂机组8的热源水进、出端口分别与水流动层换热器3的冷却水出、进端连接形成一个循环。
煤气炉1产生的半水煤气一次通过废热锅炉2、水流动层换热器3、洗气塔4、脱硫塔5、石墨换热器6、压缩机7后进入合成塔中进行合成。其温度控制如下所述：
煤气炉1制得300℃左右高温的半水煤气，经过废热锅炉2回收一部分热量后温度降为150℃左右；然后进入水流动层换热器3中进行换热，器温度降为90℃左右进入洗气塔4中，通过少量的循环水洗涤、冷却后温度降为40℃左右，然后经过罗茨风机加压后去脱硫塔5中进行脱硫，脱硫后的半水煤气温度在40℃左右，最后进入石墨换热器6中经深冷却温度降为20℃左右后进入压缩机7进行压缩。
同时溴化锂机组8的75℃左右的热源出水进入水流动层换热器3中进行换热，使其温度升高到95℃左右；95℃的热源水作为热源回到溴化锂机组8用于生产7℃的冷水，该7℃的冷水作为石墨换热器的冷却水对半水煤气进行降温，换热后温度升至12℃，再回溴化锂机组被冷却循环使用。同时95℃的热源水被溴化锂水溶液吸热后温度降到75℃左右，然后再回水流动层换热器3被加热循环利用。
如图2所示，水流动层换热器3包括换热管3-1，换热管3-1的进气端套设有与换热管垂直密封连接的框形水槽3-2，其顶端穿出水槽而位于水槽3-2上方；位于水槽内部的换热管3-1侧壁上设有对个进水孔。换热管3-1的顶端管壁上套设有截面成n型的分水帽3-3，且分水帽3-3的内侧长度不小于水槽3-2的高度。
水槽3-2内的循环水通过设于换热管3-1上部侧壁的进水孔进入换热管3-1的内管，并通过套设在换热管3-1顶端的分手帽3-3把进入换热管3-1的水均匀分布在其内壁形成一层流动的水膜。将进入换热管3-1内的高温的半水煤气热量迅速传递给换热管3-1内壁的流动水膜，流动水膜在把热量传递到换热管3-1的外壁，提高其换热效率，并避免了灰尘在换热管3-1内壁堆积而磨损或堵塞。
以上实施例并非仅限于本半水煤气余热回收综合利用***保护范围，所有基于本方法思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于合成氨半水煤气的余热回收利用***，煤气炉产生的半水煤气依次通过废热锅炉、洗气塔、脱硫塔、压缩机后进入合成塔中进行合成，所述废热锅炉的出气端通过换热器与洗气塔连接；所述脱硫塔与压缩机之间设有石墨换热器。
2.根据权利要求1所述的用于合成氨半水煤气的余热回收利用***，其特征在于：所述石墨换成热器的进水端与溴化锂机组的冷水出口端连接，所述溴化锂机组的热源水进、出端分别与所述换热的冷却水出、进端连接形成一个循环。
3.根据权利要求1所述的用于合成氨半水煤气的余热回收利用***，其特征在于：所述换热器为水流动层换热器，所述水流动层换热器包括换热管，换热管的进气端套设有与换热管垂直密封连接的框形水槽，其顶端穿出水槽而位于水槽上方，位于水槽内部的换热管侧壁上设有进水孔。
4.根据权利要求1所述的用于合成氨半水煤气的余热回收利用***，其特征在于：所述换热管的顶端管壁上套设有截面成n型的分水帽，且分水帽的内侧长度不小于所述水槽的高度。
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