高效低阻防堵填料塔的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種高效低阻防堵填料塔，包括填料塔筒體，填料塔筒體分別設(shè)有冷煤氣出口和熱煤氣進(jìn)口、冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口，填料塔筒體內(nèi)腔中部自上而下依次設(shè)置有布水裝置、填料壓蓋、填料層和填料支撐裝置，布水裝置的輸入端與冷卻水進(jìn)口相連；填料支撐裝置下方設(shè)置有填料層反沖洗裝置，填料塔筒體外側(cè)設(shè)置有污水池和清水池，污水池的輸入端與冷卻水出口相連，污水池的輸出端與清水池的輸入端相連；清水池的輸出端分為兩路：一路與冷卻水進(jìn)口相連，另一路與填料層反沖洗裝置相連。本設(shè)計(jì)通過填料層反沖洗裝置，對(duì)填料層進(jìn)行二維式反沖洗，將局部積存的灰垢強(qiáng)力清除，從而實(shí)現(xiàn)填料塔無積灰、不堵塞、高效低阻、連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。
【專利說明】高效低阻防堵填料塔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油化工、煤氣化、生物質(zhì)氣化等領(lǐng)域中的氣液傳質(zhì)設(shè)備，具體地指一種高效低阻防堵填料塔。
【背景技術(shù)】
[0002]塔器是石油化工、煤氣化、生物質(zhì)氣化等領(lǐng)域中廣泛使用的設(shè)備，多用于蒸餾、吸收、萃取、洗滌、冷卻等工藝環(huán)節(jié)。塔器按照其結(jié)構(gòu)可分為板式塔和填料塔:板式塔起步較早，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，流體力學(xué)和傳質(zhì)模型成熟，早期在該領(lǐng)域普遍應(yīng)用，但與填料塔相t匕，它存在通量小、壓降過大、持液量大、效率較低等問題；20世紀(jì)70年代世界能源危機(jī)以來，為節(jié)約用能，填料塔得到了蓬勃發(fā)展，填料塔具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓降小、操作彈性大，持液量小等優(yōu)點(diǎn)。但填料塔也有其不足之處:如填料塔具有造價(jià)高、液體負(fù)荷過小時(shí)不能有效濕潤(rùn)填料表面、不能直接用于有懸浮物或聚合物的物料、復(fù)雜精餾或高壓精餾等場(chǎng)合不太適用需做特殊設(shè)計(jì)等缺陷。
[0003]在工業(yè)制氣即石油化工、煤氣化、生物質(zhì)氣化等領(lǐng)域中，基于填料塔高效低阻、易于操作、低能耗的特點(diǎn)，常常采用填料塔對(duì)煤制氣、生物質(zhì)制氣進(jìn)行洗滌除塵和降溫處理。但由于填料塔的循環(huán)水流率較低，布水難以做到十分均勻，而進(jìn)入填料塔的熱煤氣仍具有較高的溫度，煤氣流速較低，導(dǎo)致煤氣分布也不均勻，熱煤氣在填料塔入口處填料層附近的一些局部位置會(huì)形成微蒸發(fā)環(huán)境，在蒸發(fā)過程中，煤氣中的灰粒子以疏松垢的形式聚積在填料底層，如果不及時(shí)清除，垢層厚度和面積逐漸擴(kuò)大，造成填料塔運(yùn)行壓降逐漸增大、填料層底部出現(xiàn)積灰和堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致煤氣風(fēng)機(jī)電耗加大，嚴(yán)重時(shí)甚至危及裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004]針對(duì)上述問題，工藝上多采用加大洗滌循環(huán)水量、減少填料層高度、甚至設(shè)置多級(jí)串聯(lián)空心塔的辦法來歸避，但卻帶來了循環(huán)水量大、水泵電耗高、管道系統(tǒng)復(fù)雜、占地面積大、投資成本高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的就是要克服現(xiàn)有工藝中填料塔存在的缺陷，提供一種能夠改善填料層積灰堵塞、清洗換熱效率高、連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行的填料塔。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的高效低阻防堵填料塔，包括填料塔筒體，所述填料塔筒體下部側(cè)壁設(shè)置有熱煤氣進(jìn)口，所述填料塔筒體頂部設(shè)置有冷煤氣出口 ；所述填料塔筒體上部側(cè)壁設(shè)置有冷卻水進(jìn)口，所述填料塔筒體底部側(cè)壁設(shè)置有冷卻水出口 ；所述填料塔筒體內(nèi)腔中部自上而下依次設(shè)置有填料壓蓋、填料層和填料支撐裝置，所述填料壓蓋上方設(shè)置有布水裝置，所述布水裝置的輸入端與冷卻水進(jìn)口相連，其特殊之處在于:所述填料支撐裝置下方設(shè)置有填料層反沖洗裝置，所述填料塔筒體外側(cè)設(shè)置有污水池和清水池，所述污水池的輸入端與冷卻水出口相連，所述污水池的輸出端與清水池的輸入端相連；所述清水池的輸出端分為兩路:一路通過取水管與冷卻水泵的輸入端相連，所述冷卻水泵的輸出端通過供水主管與冷卻水進(jìn)口相連，另一路通過沖洗取水管與沖洗水泵的輸入端相連，所述沖洗水泵的輸出端通過沖洗輸水管與填料層反沖洗裝置相連。
[0007]作為優(yōu)選方案，所述熱煤氣進(jìn)口內(nèi)設(shè)置有入口噴淋裝置，所述入口噴淋裝置的輸入端通過噴淋水支管與供水主管相連。這樣，可以對(duì)進(jìn)入塔內(nèi)的熱煤氣進(jìn)行粗洗，即預(yù)降溫和預(yù)除塵處理，減小煤氣在填料層入口處發(fā)生微蒸發(fā)結(jié)垢的幾率。
[0008]進(jìn)一步地，所述噴淋水支管上設(shè)置有噴淋水調(diào)節(jié)閥。這樣，可以通過噴淋水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)噴淋水支管流量，控制入口噴淋裝置的噴淋水量。
[0009]進(jìn)一步地，所述入口噴淋裝置在熱煤氣進(jìn)口內(nèi)設(shè)置有2?3層，每層由相互正交的至少四路支管組合而成。這樣，可以優(yōu)化入口噴淋裝置對(duì)進(jìn)入塔內(nèi)熱煤氣的預(yù)處理效果，最大限度降低其溫度以及減少其攜帶的灰粒子。
[0010]進(jìn)一步地，所述各路支管上至少設(shè)置有2只噴嘴。這樣，可以使熱煤氣進(jìn)口內(nèi)形成預(yù)處理水幕，對(duì)熱煤氣進(jìn)行全方位預(yù)處理粗洗。
[0011]作為優(yōu)選方案，所述填料層反沖洗裝置可在水平面內(nèi)二維移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)地安裝在填料支撐裝置下方。這樣，可以對(duì)填料層進(jìn)行二維活動(dòng)式反沖洗，將局部積存的灰垢強(qiáng)力清除，保證沒有清洗死角存在。
[0012]進(jìn)一步地，所述填料層反沖洗裝置并聯(lián)設(shè)置有兩套，每套填料層反沖洗裝置由多根笛形多孔噴管組合而成。這樣，可以均勻地對(duì)填料層進(jìn)行充分沖洗，防止積灰堵塞。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本設(shè)計(jì)通過在填料塔熱煤氣進(jìn)口內(nèi)設(shè)置入口噴淋裝置，對(duì)進(jìn)入塔體的熱煤氣進(jìn)行粗洗，即預(yù)降溫和預(yù)除塵處理，減小煤氣在填料層入口處發(fā)生微蒸發(fā)結(jié)垢的幾率；并在填料層下方設(shè)置填料層反沖洗裝置，采用高壓水對(duì)填料層進(jìn)行定期或不定期二維活動(dòng)式反沖洗，將局部積存的灰垢強(qiáng)力清除，同時(shí)還可以輔助濕潤(rùn)填料表面，增加氣體與冷卻水的接觸面積，加強(qiáng)洗滌換熱效果；從而實(shí)現(xiàn)填料塔無積灰、不堵塞、高效低阻、連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為一種高效低阻防堵填料塔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:填料塔筒體1、布水裝置2、填料壓蓋3、填料層4、填料支撐裝置5、填料層反沖洗裝置6、入口噴淋裝置7、冷卻水出口 8、熱煤氣進(jìn)口 9、冷卻水進(jìn)口 10、冷煤氣出口 11、冷卻水出水管12、污水池13、清水池14、沖洗取水管15、沖洗水泵16、沖洗輸水管17、取水管18、冷卻水泵19、供水主管20、噴淋水支管21、噴淋水調(diào)節(jié)閥22。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017]圖1中所示的高效低阻防堵填料塔，包括填料塔筒體1，填料塔筒體I下部側(cè)壁設(shè)置有熱煤氣進(jìn)口 9，填料塔筒體I頂部設(shè)置有冷煤氣出口 11 ;填料塔筒體I上部側(cè)壁設(shè)置有冷卻水進(jìn)口 10，填料塔筒體I底部側(cè)壁設(shè)置有冷卻水出口 8 ;填料塔筒體I內(nèi)腔中部自上而下依次設(shè)置有填料壓蓋3、填料層4和填料支撐裝置5，填料壓蓋3上方設(shè)置有布水裝置2，布水裝置2的輸入端與冷卻水進(jìn)口 10相連，填料塔筒體I外側(cè)設(shè)置有污水池13和清水池14，污水池13的輸入端與冷卻水出口 8相連，污水池13的輸出端與清水池14的輸入端相連；清水池14的輸出端分為兩路:一路通過取水管18與冷卻水泵19的輸入端相連，冷卻水泵19的輸出端通過供水主管20與冷卻水進(jìn)口 10相連；另一路通過沖洗取水管15與沖洗水泵16的輸入端相連，沖洗水泵16的輸出端通過沖洗輸水管17與設(shè)置在填料支撐裝置5下方的填料層反沖洗裝置6相連。填料層反沖洗裝置6在填料支撐裝置5下方并聯(lián)設(shè)置有兩套，每套填料層反沖洗裝置6由2?4根笛形多孔噴管組合而成，其可在水平面內(nèi)二維移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。
[0018]熱煤氣進(jìn)口 9內(nèi)設(shè)置有入口噴淋裝置7，入口噴淋裝置7的輸入端通過噴淋水支管21與供水主管20相連；噴淋水支管21上設(shè)置有噴淋水調(diào)節(jié)閥22。入口噴淋裝置7在熱煤氣進(jìn)口 9內(nèi)沿垂直于進(jìn)氣方向設(shè)置有2?3層，每層由相互正交的至少四路支管組合而成。各路支管上設(shè)置有至少設(shè)置有2只噴嘴，一般設(shè)置8?12只噴嘴。
[0019]本實(shí)用新型的高效低阻防堵填料塔工作流程分為三個(gè)單元工作流程，具體如下:
[0020]冷卻水洗氣單元工作流程:取水管18從清水池14的取水，由冷卻水泵19加壓打入供水主管20，送至冷卻水進(jìn)口 10，經(jīng)布水裝置2均勻分散噴灑，向下依次流過填料壓蓋
3、填料層4、填料支撐裝置5，冷卻水在填料層4中與熱煤氣充分換熱，降低煤氣溫度，也將粉塵洗入冷卻水中，冷卻水落入塔底，從冷卻水出口 8流出，經(jīng)冷卻水出水管12送至污水池13，并在污水池13沉清后回流到清水池14循環(huán)利用。
[0021]熱煤氣進(jìn)口噴淋單元工作流程:與冷卻水洗氣流程同時(shí)進(jìn)行，從冷卻水的供水主管20引一路至噴淋水支管21送至入口噴淋裝置7，并通過噴淋水調(diào)節(jié)閥22調(diào)節(jié)此處流量，對(duì)進(jìn)口處的熱煤氣進(jìn)行粗洗處理，即預(yù)降溫和預(yù)除塵處理，減小煤氣在填料層4入口附近發(fā)生微蒸發(fā)結(jié)垢的幾率；預(yù)洗水也落入塔底，從冷卻水出口 8流出，經(jīng)冷卻水出水管12送至污水池13，在污水池沉清后回流到清水池14循環(huán)利用。
[0022]填料層反沖洗單元工作流程:利用沖洗取水管15從循環(huán)水池14的清水池取水，由沖洗水泵16加壓到0.5?1.0MPa,并通過沖洗輸水管17，分別送至填料層反沖洗裝置6，從其笛形多孔噴管噴出，向上吹掃填料支撐裝置5，笛形多孔噴管可在水平面內(nèi)二維移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)一定角度，對(duì)填料層4進(jìn)行定期或不定期二維活動(dòng)式反沖洗，沖洗水透過填料支撐裝置5將積存在填料層4中的灰垢沖洗去除，保持填料層4的通透性，同時(shí)還可以輔助濕潤(rùn)填料表面，增加氣體與冷卻水的接觸面積，加強(qiáng)洗滌換熱效果。沖洗水落入塔底，從冷卻水出口 8流出，經(jīng)冷卻水出水管12送至污水池13，在污水池13沉清后回流到清水池14循環(huán)利用。
[0023]操作過程中，冷卻水洗氣單元工作流程、熱煤氣進(jìn)口噴淋單元工作流程連續(xù)運(yùn)行，通過噴淋水調(diào)節(jié)閥22調(diào)整噴水量，保證入口噴淋裝置7的預(yù)處理持續(xù)發(fā)揮作用；填料層反沖洗單元工作流程間斷運(yùn)行，定期或不定期采用高壓水進(jìn)行二維活動(dòng)式反沖洗，將局部積存的灰垢強(qiáng)力清除；具體地可每班定期沖洗3?5次，或當(dāng)塔運(yùn)行壓降變大時(shí)不定期沖洗，將局部積存的灰垢強(qiáng)力清除，消除填料塔運(yùn)行壓降逐漸增大、填料層底部出現(xiàn)積灰和堵塞現(xiàn)象，確保塔運(yùn)行壓降維持在一定范圍之內(nèi)，從而達(dá)到填料塔無積灰、不堵塞、高效低阻、連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行的目標(biāo)。
[0024]本設(shè)計(jì)已投入多個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行改裝試驗(yàn)，運(yùn)行結(jié)果表明:經(jīng)過改裝，一方面在高溫氣體進(jìn)入塔體后，進(jìn)行預(yù)洗滌降溫；另一方面，對(duì)填料層下部進(jìn)行反沖洗，不僅將局部積存的灰垢清除，還可輔助濕潤(rùn)填料表面，增加氣體與冷卻水的接觸面積，加強(qiáng)洗滌換熱效果。經(jīng)過上述改進(jìn)消除了填料層接近氣體入口處微蒸發(fā)結(jié)垢現(xiàn)象，避免了由于冷卻水分布不均勻無法浸潤(rùn)填料層導(dǎo)致的氣液無法充分接觸，洗滌換熱效果下降的問題；完全達(dá)到了無積灰、不堵塞、高效低阻、連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行，應(yīng)用效果得到了充分驗(yàn)證。
【權(quán)利要求】
1.一種高效低阻防堵填料塔，包括填料塔筒體(1)，所述填料塔筒體(I)下部側(cè)壁設(shè)置有熱煤氣進(jìn)口( 9 )，所述填料塔筒體(I)頂部設(shè)置有冷煤氣出口( 11);所述填料塔筒體(I)上部側(cè)壁設(shè)置有冷卻水進(jìn)口(10)，所述填料塔筒體(I)底部側(cè)壁設(shè)置有冷卻水出口(8);所述填料塔筒體(I)內(nèi)腔中部自上而下依次設(shè)置有填料壓蓋(3)、填料層(4)和填料支撐裝置(5),所述填料壓蓋(3)上方設(shè)置有布水裝置(2)，所述布水裝置(2)的輸入端與冷卻水進(jìn)口(10)相連，其特征在于:所述填料支撐裝置(5)下方設(shè)置有填料層反沖洗裝置(6)，所述填料塔筒體(I)外側(cè)設(shè)置有污水池(13)和清水池(14)，所述污水池(13)的輸入端與冷卻水出口(8)相連，所述污水池(13)的輸出端與清水池(14)的輸入端相連；所述清水池(14)的輸出端分為兩路:一路通過取水管(18)與冷卻水泵(19)的輸入端相連，所述冷卻水泵(19)的輸出端通過供水主管(20)與冷卻水進(jìn)口(10)相連；另一路通過沖洗取水管(15)與沖洗水泵(16)的輸入端相連，所述沖洗水泵(16)的輸出端通過沖洗輸水管(17)與填料層反沖洗裝置(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于:所述熱煤氣進(jìn)口(9)內(nèi)設(shè)置有入口噴淋裝置(7)，所述入口噴淋裝置(7)的輸入端通過噴淋水支管(21)與供水主管(20)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于:所述噴淋水支管(21)上設(shè)置有噴淋水調(diào)節(jié)閥(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于:所述入口噴淋裝置(7)在熱煤氣進(jìn)口(9)內(nèi)設(shè)置有2?3層，每層由相互正交的至少四路支管組合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于:所述各路支管上至少設(shè)置有2只噴嘴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于:所述填料層反沖洗裝置(6 )可在水平面內(nèi)二維移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)地安裝在填料支撐裝置(5 )下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于:所述填料層反沖洗裝置(6)并聯(lián)設(shè)置有兩套，每套填料層反沖洗裝置(6)由多根笛形多孔噴管組合而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效低阻防堵填料塔，其特征在于:所述填料層反沖洗裝置(6)并聯(lián)設(shè)置有兩套，每套填料層反沖洗裝置(6)由多根笛形多孔噴管組合而成。
【文檔編號(hào)】C10K1/02GK203794854SQ201420071751
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】張巖豐, 劉文焱, 夏明貴 申請(qǐng)人:武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司