集氣管內(nèi)氣體冷卻的機理

1冷卻的傳熱和傳質(zhì)機制

煤氣在橋管和集氣管內(nèi)的冷卻，是用表壓為1.5~2.0公斤/cm3循環(huán)氨通過噴嘴噴灑。當細霧氨與氣體完全接觸時，由于氣體溫度高，濕度低，氣體釋放大量熱量，氨蒸發(fā)大，傳熱和質(zhì)量傳遞過程快速進行。

傳熱過程取決于氣體和氨的溫差。由于氣體溫度高于循環(huán)氨，熱量從氣體傳遞到氨，從而冷卻氣體。

傳質(zhì)過程的驅(qū)動力是循環(huán)氨水表面的水蒸氣分壓與氣體重水蒸氣分壓之間的差異。由于循環(huán)氨水表面的水蒸氣分壓大于氣體中的水蒸氣分壓，氨部分蒸發(fā)，氣溫急劇下降，為氨蒸發(fā)提供潛熱。

氣體在集氣管中冷卻時釋放的大部分熱量用于蒸發(fā)氨(約占75~80%)其余熱量消耗在氨水加熱(約占10~15%)和集氣管散熱損失(約占10%)上。

氣溫由650~700℃降至82～86℃，同時，約60%的焦油蒸氣冷凝。在實際生產(chǎn)中，氣溫可冷卻**于較終露點溫度1~3℃。

2影響冷卻的因素

煤氣的冷卻及所達到的露點溫度同下列因素有關(guān)：煤料的水分、進集氣管前煤氣的溫度、循環(huán)氨水量和進口溫度、氨水噴灑效果等。其中以煤料水分的影響較大。如一生產(chǎn)條件下，煤料水分每降低1％，露點溫度可降低0.6～0.7℃。顯然，降低煤料水分對氣體在集氣管和初冷器中的冷卻非常重要。

由于氣體冷卻主要依靠氨的蒸發(fā)，氨噴霧霧霧化程度高，循環(huán)氨溫度高，氨蒸發(fā)量大，可使氣體冷卻更好；相反，情況很糟糕。

3.集氣管的操作指標

集氣管技術(shù)操作的主要數(shù)據(jù)如下：

集氣管前的氣溫，℃ 650～700

離開集氣管的氣溫，℃ 82~86

循環(huán)氨溫度，℃ 72～78

離開集氣管氨溫，℃ 74~80

煤氣露點，℃ 80～83

循環(huán)氨水量為米3/噸干煤 5~6

蒸發(fā)氨水量，%(占循環(huán)氨水量)2~3

冷凝焦油量為%(占煤氣焦油量)~60

從上述數(shù)據(jù)可以看出，雖然氣體已經(jīng)明顯冷卻，但離開集氣管的氣體仍然沒有被水蒸氣飽和。

4選擇冷卻介質(zhì)

集氣管在正常運行過程中不需要噴灑冷水，因為冷水不易蒸發(fā)，冷卻效果不好，礦物雜質(zhì)會增加瀝青的灰分。此外，由于水溫很低，集氣管底部冷卻劇烈，凝結(jié)焦油粘度增加，容易堵塞集氣管。

進入集氣管前的氣體露點溫度與裝煤的含水量有關(guān)。當裝煤總水分為8~11%肘時，露點溫度約為65~70℃。為保證氨蒸發(fā)的驅(qū)動力，進口水溫應(yīng)高于氣體露點溫度5~10℃。所以采用72～78℃循環(huán)氨噴灑氣體。這可以克服用冷水噴灑的缺點，因為氨是堿性的，可以中和焦油酸，保護氣體管道。氨具有潤滑性，便于焦油流動，可防止焦油因積聚而堵塞氣體管道。

5。循環(huán)氨水量

不同類型的焦爐所需的循環(huán)氨水量也不同。根據(jù)經(jīng)驗確定的定額值為：對于單集氣管焦爐，每噸干煤需要5m3循環(huán)氨水；雙集氣管焦爐需要6m3循環(huán)氨水。通過物料平衡和熱量恒算，可以獲得循環(huán)氨水量。

近年來，一些焦化廠使用高壓循環(huán)氨代替蒸汽噴射進行無煙裝煤。一些工廠在采用預(yù)熱煤煉焦時，建立了獨立的氨循環(huán)系統(tǒng)，用于噴灑專用的爐集氣管，因此其循環(huán)氨水量不同。