具体实施方式

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以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图13给出了一种含尘高温气体用汽化冷却装置，包括荒煤气进气管组件1、箱筒组件2、总出气口管3、补水管4、蒸汽出口管5、螺旋输送机6、均匀布气组件和液位计，箱筒组件2由水平断面为长方形状的四棱筒外壳7、壳筒顶盖8、水箱底板9、倒梯台状的底壳10构成，壳筒顶盖8为四边外廓与四棱筒外壳7的内廓匹配的平板件，壳筒顶盖8上设有一排煤气支管插装套管件11，煤气支管插装套管件11的个数不少于两个且均布于壳筒顶盖8，每排上的煤气支管插装套管件11的中心轴线均与壳筒顶盖8垂直且位于一个直立平面，水箱底板9为四边外廓与四棱筒外壳7的内廓匹配的板件，水箱底板9上设有多个均布的换热支管密封插装套部件12，底壳10大口端的端面与四棱筒外壳7的下端面匹配且密闭的固定在一起，壳筒顶盖8位于四棱筒外壳7的上顶端，水箱底板9位于四棱筒外壳7下段的内侧壁，壳筒顶盖8、水箱底板9相互平行且均密闭匹配的固定于四棱筒外壳7的内侧壁，水箱底板9与底壳10上端面之间的距离与总出气口管3的外径匹配，均匀布气组件由布气管插装板13、气-汽隔板14、多个布气导管15、多个换热支管16构成，布气管插装板13为设有多个布气导管插装过孔17且四边外廓与四棱筒外壳7的内廓匹配的长方形板件，气-汽隔板14为设有多个布气管固定通孔18且四边外廓与四棱筒外壳7的内廓匹配的长方形板件，布气管插装板13上的布气导管插装过孔17的个数、水箱底板9上的换热支管密封插装套部件12的个数均与气-汽隔板14上的布气管固定通孔18的个数相等，布气导管插装过孔17、布气管固定通孔18、换热支管密封插装套部件12的位置上下匹配对应，布气导管15为由内腔为渐缩形锥管19经喉口直管20与内腔为渐扩形锥管21匹配、光滑的相通连而成的匀气管件，布气导管15的喉口直管20处设有一个以上的径向通孔22，径向通孔22与布气导管15的中心轴线垂直，径向通孔22的内径与喉口直管20的内径匹配，换热支管16为中心通透的直管件，布气导管15上端部位紧密匹配的插装于布气导管插装过孔17内，布气导管15的下段经布气管固定通孔18密闭的与气-汽隔板14固定在一起，布气导管15的下底端与换热支管16的上顶端密封且内腔光滑的相通连，换热支管16的下段经换热支管密封插装套部件12的内腔伸出水箱底板9，总出气口管3位于水箱底板9之下、底壳10大口端面之上且匹配的与四棱筒外壳7相通相连，蒸汽出口管5相通相连的固定于气-汽隔板14之下的四棱筒外壳7上段的侧壁，补水管4位于水箱底板9之上且匹配的与四棱筒外壳7的下段相通相连，补水管4的末端设有补水控制阀，螺旋输送机6位于底壳10锥台的小开口端处并匹配的与底壳10相通相连，螺旋输送机6的出料口管上设有常闭式排料阀23，荒煤气进气管组件1由下降斜管24、多个均布的煤气支管25和尘液收集锥桶26构成，下降斜管24的走向与煤气支管25中心轴线的排列走向一致，每个煤气支管25的下段分别对应的插装于煤气支管插装套管件11之内，每个煤气支管25的上端与下降斜管24相通连的固定在一起，煤气支管25的下端口之下经连接筋板27固定有上大下小的导气锥28，下降斜管24位置低的一端与尘液收集锥桶26的进口管相连。

所述的蒸汽出口管5与补水管4在箱筒组件2上的位置上、下匹配对应，箱筒组件2的底壳10下部设有支架201，液位计为浮子液位计202，液位计的上端与蒸汽出口管5相通相连，液位计的下端与补水管4相通相连，蒸汽出口管5上设有安全阀203、蒸汽压力表204和放散阀205，蒸汽出口管5的末端还设有蒸汽控制阀206。

所述的换热支管密封插装套部件12由内腔为阶梯状通孔、外廓为圆柱状的管壳件301、密封填料302、外廓为阶梯柱台状的密封环盖303构成，管壳件301的阶梯状通孔的大径端口内设有内密封螺纹，密封环盖303的阶梯柱台的小径段设有外密封螺纹，管壳件301的内密封螺纹与密封环盖303的外密封螺纹匹配，换热支管密封插装套部件12的阶梯状通孔的大径端口向下，管壳件301的阶梯状通孔的小径端口的内径与换热支管16的外径紧密匹配，换热支管密封插装套部件12与水箱底板9固定相连，密封填料302匹配的压装于管壳件301内腔、圆形密封环盖303及换热支管16的外壁之间的空隙。

所述的煤气支管插装套管件11由底环板401、直筒管402、环形法兰盘403和设有凸台环的环形板盖404构成，底环板401连接固定于直筒管402下端的内侧，环形法兰盘403连接固定于直筒管402上端的外侧，环形法兰盘403设有多个均布的螺纹通孔405，环形板盖404设有多个均布的螺钉通孔406，螺纹通孔405的直径和螺钉通孔406的直径相匹配，螺纹通孔405的位置和螺钉通孔406的位置上下对应匹配，底环板401的内径、环形法兰盘403的内径、环形板盖404的内径均匹配的大于热气总管8的外径，环形法兰盘403与环形板盖404经置于螺纹通孔405和螺钉通孔406的螺钉紧密连接在一起，底环板401、直筒管402、环形法兰盘403、环形板盖404及热气总管8围成的间隙内压装有密封填料件407。

所述的四棱筒外壳7上段匹配的设有溢流口管501，溢流口管501上设有溢流控制阀502，四棱筒外壳7下段与补水管4位置匹配处设有常闭式清污阀503。

所述的水箱底板9的下表面设有导风裙板601，导风裙板601位于换热支管16所在区域之外、四棱筒外壳7内侧壁之内，导风裙板601的形状及走向与四棱筒外壳7的形状及走向一致匹配，导风裙板601的高度不小于总出气口管3外径的2倍，换热支管16的下端面与水箱底板9下底面之间的距离与换热支管16的内径匹配且不大于换热支管16内径的3倍。

所述的布气管插装板13与气-汽隔板14之间的四棱筒外壳7的内侧设有侧壁保温层701。

实施例一：本发明用于兰炭炉的炉顶荒煤气（温度150℃、含尘及低沸点挥发物总和为120g/m³、并含大量的过热蒸汽）进行冷却、回收煤气中的蒸汽潜热并脱除部分粉尘及低沸点挥发物。运行前备好前文所述各部件并将各部件连接组装好，荒煤气进气管组件1的下降斜管24的内径为400mm，煤气支管25的内径为100mm，箱筒组件2的总高度为8米，四棱筒外壳7的总高度为6米，四棱筒外壳7的长度8米，换热支管16长度为4.2米，换热支管16的内径为40mm，使用时将荒煤气进气管组件1的下降斜管24经外配的热气阀与炉顶干馏气管连接好，将总出气口管3经外配的气阀与出气管路连接好，补水管4及补水控制阀与外配的供水系统连接好，用供水系统、液位计及溢流控制阀502整体配合使用控制四棱筒外壳7内的水位在适当位置（图13中H所示），蒸汽出口管5及其相关联的各种蒸汽阀门处于正常状态。本发明使用时，含尘高温煤气经荒煤气进气管组件1流向煤气支管25，经导气锥28的初步分流导流，并在四棱筒外壳7内壁、壳筒顶盖8的约束下流入到每个布气导管15的上端开口再经换热支管16流进导风裙板601内，然后在导风裙板601约束下流向底壳10内、底壳10内沉积的焦油（或灰）的表面、气流经焦油（料）面阻挡后斜向上流向四棱筒外壳7的内壁并在内壁和导风裙板601的约束下经导风裙板601与四棱筒外壳7之间的环隙由出气口管3流出；荒煤气经换热支管16的过程中，荒煤气经换热支管16的管壁与水发生热交换，被冷却至水的沸点之下甚至与补充水温接近的温度，这样就达到了对高温气体进行冷却的目的，与此同时，箱筒组件2内的水被加热汽化变成可直接作为蒸汽机使用的水蒸汽。在此过程中，换热支管16内荒煤气中的低沸点有机挥发物被冷却而产生冷凝雾滴，随后冷凝雾滴、粉尘与气体一起进入收尘室（由水箱底板9、锥桶形底壳10、四棱筒外壳7围成的空间区域），最后，粉尘及冷凝雾滴在惯性的作用下冲向底壳10或液（料）面并沉积在收尘室（底壳10、水箱底板9及四棱筒外壳7围成的腔室），而气体经液（料）面的阻挡、反射向上流动，实现了将气体中粉尘及冷凝雾滴脱除或减少的目的，择机启动螺旋输送机6并打开常闭式排料阀23将底壳10内的收集物排出到外配的收液（料）设施。荒煤气经本发明处理后煤气温度降到70℃，煤气中粉尘降到0.3g/m³并得到温度为108℃的常压蒸汽，本发明处理荒煤气时，位于布气管插装板13、气-汽隔板14之间四棱筒外壳7内的侧壁保温层减少了热损失并避免了四棱筒外壳7内侧因空气对外壁的冷却作用使沸点较高有机物在此处冷凝（因兰炭炉的荒煤气仅为150℃左右）。

实施例二：本发明用于焦炉的荒煤气（煤气温度800℃、含尘及低沸点挥发物总和为70g/m³、并含大量的过热蒸汽）进行冷却、回收煤气中的蒸汽潜热并脱除部分粉尘及低沸点挥发物。运行前备好前文所述各部件并将各部件连接组装好，荒煤气进气管组件1的下降斜管24的内径800mm，煤气支管25的内径100mm，箱筒组件2总高度8米，四棱筒外壳7的总高度为6米，四棱筒外壳7的长度为12米，换热支管16的长度为4.2米，换热支管16的内径为32mm，使用时将荒煤气进气管组件1的下降斜管24经外配的热气阀与炉顶干馏气管连接好，将总出气口管3经外配的气阀与出气管路连接好，补水管4及补水控制阀与外配的供水系统连接好，用供水系统、液位计及溢流控制阀502整体配合使用控制四棱筒外壳7内的水位在适当位置（图13中H处所示）。本发明处理荒煤气时，位于布气管插装板13、气-汽隔板14之间四棱筒外壳7内的侧壁保温层减少了热损失并避免四棱筒外壳7的外壁温度过高。本发明使用时，换热支管16的管壁与四棱筒外壳7内的水发生间壁式热交换，荒煤气被冷却至水的沸点之下甚至与补充水温接近的温度，这样就达到了对高温气体进行冷却的目的，与此同时，箱筒组件2内的水被加热汽化变成可直接作为热源使用的水蒸汽。本发明使用过程中，换热支管16内荒煤气中的低沸点有机挥发物被冷却而产生冷凝雾滴，随后冷凝雾滴、粉尘与气体一起进入收尘室（由水箱底板9、锥桶形底壳10、四棱筒外壳7围成的空间区域），最后，粉尘、冷凝雾滴在惯性的作用下冲向底壳10或液（料）面并沉积在收尘室（底壳10、水箱底板9及四棱筒外壳7围成的腔室），而气体经液（料）面的阻挡、反射向上流动，实现了将气体中粉尘及冷凝雾滴脱除或减少的目的，择机启动螺旋输送机6并打开常闭式排料阀23将底壳10内的收集物排出到外配的收液（料）设施。本发明实现了换热及粉尘焦油脱除为一体的效果和目的，具有结构紧凑、空间场地占用小的特点。

本发明应用时，布气管插装板13、气-汽隔板14及四棱筒外壳7之间内腔空隙构造出了气体静压强相等的等压室（图12、图13中V-V所示区域，图12、图13中箭头所示为气流走向），每个布气导管15的径向通孔22均与等压室相通，当气流流入布气导管15时，气流先经面积逐渐收缩的圆锥腔内流动，发生流速增加而压强降低的能量转换过程，进入到布气导管15的气流发生分布不均现象时，进入到相邻或相隔的布气导管15的压力能即气体压强和动能不等，会使相邻或相隔的布气导管15之间的径向通孔内的气流静压强在喉口直管22处不相等，这样就会发生气体等压室气体与喉口直管22处的气体存在压强差，进而产生布气导管15内的气体流出喉口直管22（该布气导管15气流强）或等压室内的气体流进喉口直管22（该布气导管15气流弱）的现象，气流流经布气导管15与等压室后，再进入换热支管16前产生了均匀分布的效果，布气导管15的渐扩形锥管21增加喉口直管22处气体的背压同时达到布气导管15与换热支管16之间的内腔的匹配性和光滑性，这样就达到了每个换热支管16内的气流分布均匀的效果，并可避免因高温气流分布不均产生个别换热支管16过热造成的强度失效造成带压蒸汽或水泄露的隐患和风险，使本发明具有寿命长及安全性好、冷却效率高的特点。本发明处理过的冷却气的温度与补充水的温度接近，使本发明具有不仅可以回收荒煤气中的显热也可回收荒煤气中的潜热的特点。经本发明处理后的气体温度低（低于水的沸点）、荒煤气中的水、粉尘、有机挥发物基本被脱除，可满足常规的干法净化设备对煤气及含湿量（水及有机液体物的总量）及温度的要求。

本发明使用时，煤气支管插装套管件11及其与煤气支管25的装配结构可满足煤气支管25的上下方向自由伸缩，避免煤气支管25与四棱筒外壳7连接处因热应力出现开焊或开裂现象，本发明使用时，荒煤气流经荒煤气进气管组件1的下降斜管24时，煤气中的高沸点的有机物在空气的冷却作用发生冷凝时，冷凝物流向尘液收集锥桶26，本发明的煤气支管25、布气导管15及换热支管16的直立、通透结构可减少甚至避免煤气管路及换热管路堵塞现象发生。

本发明使用时，换热支管密封插装套部件12的管壳件301、密封填料302、密封环盖303及换热支管16的装配结构保证了密封且能允许换热支管16受热或受冷时在长度发方向上伸缩，另外换热支管密封插装套部件12及水箱底板9均位于水面之下的区域，温度低而使部件之间的密封变得简单易行。本发明使用时，布气导管15上端部位采用过渡配合方式插装于布气导管插装孔13内，换热支管16与气-汽隔板14采用同样材质的钢材与气-汽隔板14密封的焊接在一起，布气导管15及换热支管16连（焊）接成一个整体的换热部件形成了以气-汽隔板14为固定点而两端可自由伸缩的结构，这样可大幅度减少或避免换热支管16与气-汽隔板14因热应力造成的开裂漏汽现象，提高本发明的寿命及安全性。

本发明通过间壁式汽化冷却方式，达到了煤气温度降低并回收炉顶中的热能制取蒸汽、脱除荒煤气中的粉尘、有机物冷凝物、蒸汽及游离水的效果和目的，并消除了直接喷水等产生的负面效应。本发明的零部件及相关构造克服了现有技术热气流在换热管之间分别不均的缺点，达到了气流均匀分配的效果，提高了换热的热效率和换热速率，并有效的避免了含粉尘或有机挥发物冷凝雾滴堵塞换热管路而降低换热（冷却）效果的现象。而且本发明具有设备紧凑、空间场地占用小、寿命长、安全性好的特点。