煤气的直接初冷.PPTVIP

第四节煤气冷却和冷凝的主要设备(3)传热特点及传热系数煤气在初冷器内的冷却是包含对流给热和热传导的综合传热过程，在煤气冷却的同时还进行着：(1)水汽的冷凝；(2)焦油气的冷凝；(3)冷凝液的冷却，比一般传热过程复杂。因此，这一过程不仅是在变化的温度下，且是在变化的传热系数下进行的。据传热计算，可求得立管式初冷器煤气入口处的传热系数K值可达840kJ／(m2?h?℃)左右，而在出口处仅为2l0kJ／(m2?h?℃)左右。在初冷器第一段流道中，由于K值大，煤气与水之间的温度差也大，虽然其传热面积仅占总传热面积的21％强，但所移走的热量要占放出总热量的50％以上。第一段通路是冷却器中对煤气冷却过程起决定性作用的部分，在计算一段初冷工艺的冷却面积时，可取平均K值为500～520kJ／(m2?h?℃)。第四节煤气冷却和冷凝的主要设备2．横管式间接冷却器(1)构造及性能如图2-12所示，横管初冷器具有直立长方体形的外壳，冷却水管与水平面成3°角横向配置。管板外侧管箱与冷却水管连通，构成冷却水通道，可分两段或三段供水。两段供水是供低温水和循环水，三段供水则供低温水、循环水和采暖水。煤气自上而下通过初冷器。冷却水由每段下部进入，低温水供入最下段，以提高传热温差，降低煤气出口温度：在冷却器壳程各段上部，设置喷洒装置，连续喷洒含煤焦油的氨水，以清洗管外壁沉积的焦油和萘，同时还可以从煤气中吸收一部分萘。第四节煤气冷却和冷凝的主要设备在横管初冷器中，煤气和冷凝液由上往下同流动，较为合理。由于管壁上沉积的萘可被冷凝液冲洗和溶解下来，同时于冷却器上部喷洒氨水，自中部喷焦油，能更好地冲洗掉沉积的萘,从而有效的提高了传热系数。此外，还可以防止冷凝液再度蒸发。第四节煤气冷却和冷凝的主要设备在煤气初冷器内90%以上的冷却能力用于水汽的冷凝，从结构上看，横管式冷却器更有利于蒸汽的冷凝。横管冷却器用φ54×3mm的钢管，管径细且管束小，因而水的流速可达0.5~0.7m/s。又由于冷却水管在冷却器断面上水平密集布设，使与之成错流的煤气产生强烈湍动，从而提高了传热系数，并能实现均匀的冷却，煤气可冷却到出口温度只比进口水温高2℃。横管冷却器虽然具有上述优点，但水管结垢较难清扫，要求使用水质好的或经过处理含萘低的冷却水。横管冷却器与竖管冷却器两者相比，横管冷却器有更多优点，如对煤气的冷却、净化效果好，节省钢材，造价低，冷却水用量少，生产稳定，操作方便，结构紧凑，占地面积省。因此，近年来，新建焦化厂广泛采用横管冷却器，已很少再用竖管冷却器了。第四节煤气冷却和冷凝的主要设备（2）横管冷却器的计算按间冷直冷相结合的煤气初冷系统的间接初冷器计算。煤气处理量及操作条件如图2-13所示。假设：喷洒液进出口温度相同。①冷凝的水汽量由附表1查得，在82℃及55℃时，1m3干煤气经水汽饱和后所含水汽克数分别为832.8及148.1,因此可求得冷凝的水汽量为:kg/h据计算,此量占煤气冷却到30℃时全部冷凝水量的86%第四节煤气冷却和冷凝的主要设备第四节煤气冷却和冷凝的主要设备②从横管初冷器内移走的热量煤气放出的显热：式中1.424—焦炉煤气在相应温度区间的平均比热kJ/(m3.K)水汽放出的热量：kJ／kg式中2491—水的蒸发潜热，kJ/kg；1.834、1.825—水蒸汽在相应温度时的比热容，kJ／(kg·K)第四节煤气冷却和冷凝的主要设备焦油气放出热量(设有85%焦油气冷凝下来)：进入横管初冷器的焦油气量（所生成的焦油蒸汽在集气管中已冷凝60%）155×(1－0.085)×1000×0.04×(1－0.6)=2269kg/h2269×[(368.4+1.407×82)－(1－0.85)(368.4+1.369×55)]=946680kJ/h式中368.4—焦油的气化潜热，kJ／kg；155—装煤量（湿煤）,t/h；1.407、1.369—焦油蒸气在相应温度时的比热容，kJ/（kg?K）；8.5—配煤水分，%第四节煤气冷却和冷凝的主要设备对其余组分及散热