УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КОКСОВОГО ГАЗА

Изобретение относится к устройствам для охлаждения и переработки коксового газа и может быть использовано в коксохимическом производстве при первичном охлаждении кокосового газа.
Известно устройство для охлаждения коксового газа - конструкция трубчатого газового холодильника, представляющего собой кожухотрубчатый теплообменный аппарат прямоугольного сечения с горизонтальным расположением труб, содержащий корпус, крышки, верхнюю камеру с крышкой холодильника, промежуточную камеру с лазами, нижняя камера с днищем холодильника, отбойник, штуцеры (патрубки) для выхода газа, воды и конденсата, штуцеры (патрубки) для входа пара, воды, газа, смолы и надсмольной воды, анкерные болты, ребра жесткости, трубы для перетока воды, воздушка и форсунка (Справочник химика под редакцией инж. А.К. Шелкова, т.III «Улавливание и переработка химических продуктов коксования», изд. «Металлургия», Москва, 1966 г., стр.23, 25.).
Недостатком известного устройства является высокое гидравлическое сопротивление по водному потоку, которое приводит к перегреву оборотной воды после ее прохождения через четыре секции устройства, вследствие чего происходит отложение солей жесткости в трубной части последних секций и соответственно, к сокращению непрерывного срока эксплуатации оборудования, значительному снижению коэффициента теплопередачи и эффективности работы теплообменного устройства в целом.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по сущности и достигаемому техническому результату является устройство для охлаждения коксового газа - конструкция первичного газового холодильника с горизонтальным расположением труб, содержащая корпус прямоугольного сечения,состоящий из четырех последовательно соединенных по высоте секций, внутри которых к вертикальным стенкам закреплены горизонтально расположенные трубы, сгруппированные на отдельные пучки и соединенные между собой съемными крышками, а секции по водному потоку соединены между собой переходными коленами. Трубы разбиты на отдельные пучки, соединенные между собой съемными крышками. Устройство содержит входные патрубки (штуцеры) для коксового газа и охлаждающей воды, выходные патрубки (штуцеры) для коксового газа, нагретой воды и газового конденсата. Коксовый газ входит в штуцер А холодильника, движется сверху вниз в межтрубном пространстве и выходит через штуцер Б. Вода насосом подается снизу в штуцер В и переходит все пучки труб, выходит через штуцер Г, самотеком направляется на градирню. Конденсат, образующийся при охлаждении газа, стекает вдоль каждой трубы, а в целом сверху вниз, смывает отложения нафталина и выводится через штуцер Д. (Б.И. Мениович, Р.Е. Лейбович «Аппаратчик коксохимическогопроизводства», изд. Металлургия, 1987 г., стр.128-129).
Известное устройство имеет существенный недостаток - значительное гидравлическое сопротивление по водному пучку труб, из-за которого не обеспечивается необходимая скорость потока охлаждающей воды, вследствие чего происходит перегрев «обратной» воды до температуры 65-75°С, что приводит к недостаточному охлаждению коксового газа в первой секции (также до температуры 65-75°С), а температура коксового газа на выходе составляет 29-34°С. А градирное хозяйство не может обеспечить охлаждение перегретой воды до требуемой температуры входящей воды, составляющей 28-30°С. Все это приводит к снижению фактической производительности устройства.
Технической задачей создания полезной модели является повышение эффективности охлаждения коксового газа за счет снижения температуры «обратной» воды путем предварительного охлаждения коксового газа атмосферным воздухом, а также увеличение производительности устройства.
Поставленная задача решается следующим образом.
Предлагаемое устройство для охлаждения коксового газа, содержащее корпус прямоугольного сечения, состоящий из четырех последовательно соединенных по высоте секций, внутри которых к вертикальным стенкам закреплены горизонтально расположенные трубы, сгруппированные на отдельные пучки и соединенные между собой съемными крышками, а секции по водному потоку соединены между собой переходными коленами, входной патрубок для коксового газа, расположенный в первой по ходу газа секции по центральной продольной оси корпуса, входной патрубок холодной воды и выходные патрубки охлажденного коксового газа и газового конденсата, расположенные в четвертой секции, и выходной патрубок нагретой воды, согласно полезной модели, дополнительно снабжено вентиляционной установкой, расположенной снаружи на торцевой стенке в нижней части первой секции, и соединенной с секцией посредством расширяющегося в сторону корпуса сопла, а на противоположной стенке секции установлена воздушная камера с крышками, при этом выходной патрубок нагретой воды расположен под воздушной камерой во второй секции корпуса.
Новый технический результат, достигаемый от использования заявляемой полезной модели, заключается в снижении следующих показателей:
- температуры коксового газа поступающего из первой секции в последующие три секции устройства, охлаждаемые водой;
- температуры «обратной» воды;
- количества оборотной воды;
- гидравлического сопротивления устройства по водному пучку труб;
- расхода электроэнергии на транспортировку коксового газа, а также в увеличении таких показателей, как производительность устройства и межремонтный период.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что дополнительное снабжение устройства вентиляционной установкой, расположенной снаружи на торцевой стенке в нижней части первой секции, обеспечивает эффективную продувку охлаждающих труб и тем самым способствует эффективному охлаждению входящего коксового газа уже в первой секции. Соединение вентиляционной установки с секцией посредством расширяющегося в сторону корпуса сопла позволяет равномерно распределить и направить поток охлаждаемого воздуха в трубное пространство корпуса. Установка на противоположной стенке воздушной камеры с крышками позволяет при работе при остановленном вентиляторе обеспечить естественную циркуляцию охлаждающего воздуха, причем эффективность теплопередачи тем выше, чем ниже температура окружающей среды. Патрубок для выхода нагретой воды, расположенный под воздушной камерой во второй секции корпуса обеспечивает вывод воды после прохождения трех секций с меньшим гидравлическим сопротивлением устройства и с меньшей температурой, что позволяет с меньшими энергозатратами обеспечить регламентируемую скорость потока охлаждающей воды в трубах, и соответственно обеспечивает максимально высокий коэффициент теплопередачи между водным и газовым потоками.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид устройства.
Устройство для охлаждения коксового газа содержит корпус 1 прямоугольного сечения, разделенный по высоте на четыре последовательно соединенные между собой секции (I, II, III, IV), внутри которых к вертикальным стенкам закреплены горизонтально расположенные трубы 2, сгруппированные на отдельные пучки и соединенные между собой съемными крышками 3. Пучки труб 2 по водному потоку соединены между секциями переходными коленами 4. Входной патрубок А для коксового газа расположен в первой секции по ходу газа по центральной продольной оси корпуса 1. Входной патрубок В холодной воды, выходной патрубок Б охлажденного коксового газа и выходной патрубок Д для газового конденсата расположены в четвертой секции корпуса. Выходной патрубок Г нагретой воды, расположен во второй секции корпуса. Снаружи на торцевой стенке в нижней части первой секции I корпуса смонтирована вентиляционная установка 5, соединенная с секцией расширяющимся соплом 6 в сторону корпуса 1. На противоположной стенке секции I установлена воздушная камера 7 с крышками 8.
Устройство работает следующим образом.
Коксовый газ, температура которого составляет 75-85°С, входит через входной патрубок А в секцию I корпуса 1, движется сверху вниз и проходя по межтрубному пространству, охлаждается на поверхностях труб 2, внутри которых циркулирует атмосферный воздух, подаваемый вентиляционной установкой 5. Расширяющееся (направляющее) сопло 5 равномерно распределяет подаваемый поток холодного воздуха по трубному пространству. Подаваемый воздух, пройдя через нижнюю часть секции I, он перенаправляется в воздушной камере 7 в верхнюю часть этой секции, после которой нагретый воздух выбрасывается в атмосферу. А, например, при работе в зимних условиях или при остановленной вентиляционной установке 5 за счет открытых крышек 8 камеры 7 обеспечивается естественная циркуляция охлаждающего воздуха. Оборотная техническая вода с температурой 25-30°С через входной патрубок В холодной воды последовательно поступает в секции IV, III, II, по трубам 2 со съемными крышками 3, и двигаясь зигзагообразно через все пучки труб 2, охлаждает коксовый газ и, нагреваясь сама до температуры 42°С, выходит через выходной патрубок Г нагретой воды, расположенный в секции II. В процессе охлаждения коксового газа на поверхностях труб 2 образуется газовый конденсат (аммиачная вода, каменноугольные смолы, нафталин и пр.), который выводится из устройства через выходной патрубок Д газового конденсата. Далее, коксовый газ, охлажденный до температуры 60-70°С, последовательно поступает в секции II, III и IV, где охлаждается оборотной технической водой в каждой секции соответственно до температур 45-55°С и 35-40°С и 25-35°С, после чего охлажденный коксовый газ выходит через выходной патрубок Б и поступает на дальнейший технологический передел и потребителям.
Таким образом, применение предлагаемой полезной модели обеспечивает в эффективное охлаждение коксового газа с температуры 75-85°С до 25-35°С и относительно невысокие затраты на оборудование и электроэнергию.
Полезная модель промышленно применима и может быть использована для охлаждения коксового газа в коксохимическом производстве.