横管初冷器计算书
横管式煤气初冷器热工特性分析(1)
❖ 1.2工艺特点
❖ 被初步冷却到82℃左右的焦炉煤气，经气液分离器 后进入横管式初冷器，焦炉煤气在初冷器内被冷却 到21℃。煤气内焦油、萘等杂质会随着煤气温度的 降低冷凝下来并附着在冷却水管上。为此，冷凝器 设有喷洒管喷洒冷凝液冲刷凝结在管外的萘、焦油 等杂质。涟钢焦化厂初冷器分为一段上，一段下和 二段(下段)。在煤气入口和一段上之间设有1层喷 洒管，视阻力情况间歇喷洒热氨水；在一段上和一 段下之间设有1层喷洒管，称为上段冷凝液喷洒管。 这2层喷淋液经断塔盘进入上段冷凝液槽，槽内冷 凝液又经上段冷凝液泵送到上段冷凝液喷洒管喷洒 循环使用。在断塔盘的下面设有1层喷洒管，称为 下段冷凝液喷洒管，其喷淋的冷凝液从位于初冷器 底部的下段冷凝液出口经水封槽进入下段冷凝液槽， 然后又经下段冷凝液泵送入下段冷凝液喷洒管喷洒 循环使用。
6300
6300
6300
进/出温 流量
度
/M3*
/℃
h-1
35.6 54.2 2
1200
35.6 41.0 3
1200
35.6 61.0 5
1200
进/出温 度 /℃
26.08 31.2 0
26.08 30.4 8
26.08 27.4 0
表2 换热系数与冷却水吸热量的计算
一段
二段
初冷 器编 号
1
2
横管三段间冷工艺（带断塔盘）流程 1—气液分离器；2—横管式间接冷却器；3—余热水槽；4-水封槽；5-冷凝液槽
测试内容和方法
❖ 热工测试以现场测试和热工参数统计分析相 结合的方式进行。现场测试包括对焦炉煤气 流量、煤气成分、初冷器外表面温度、初冷 器前后的煤气温度、冷却水的流量和进出口 温度以及冷凝液的流量和成分等相关参数的 检测。
煤气主要设备计算选择
4、焦炉煤气冷凝鼓风主要设备及工艺管道计算与选择4．1主要设备计算选择4.1.1煤气初冷器计算依据：选择横管初冷器一段冷却，第二段采用空喷塔冷却第一段粗煤气进口温度：82℃粗煤气出口温度：45℃循环冷却水进口温度：32℃循环冷却水出口温度：45℃△t1=（37-13）/㏑(37/13)=22.97℃第二段粗煤气进口温度：45℃粗煤气出口温度：25℃低温冷却水进口温度：23℃低温冷却水出口温度：43℃△t1=(2+2)/2=2℃第一段煤气放出热量：实际煤气处理量：Q0=95000*（273+64）101.325/273(101.325-1.96)=119500m3/h Q1=119500（2324.16-284.32）=243800000KJ/h冷凝液量：G1=119500（3481.104-351.538）/1000=379500Kg/h第一段的冷凝液的平均温度为43℃，所需冷却水量W1=（243800000-70337×43）/1000×(45-32)=18521.19m3/h冷却面积：F1=Q/K△t1=243800000/22.97×836=12696m2初冷器三台，两用一备。
根据面积选择6200m2的第二段采用直冷塔冷却，分一段冷却，处理煤气量为9.5万m3/h煤气实际处理量为：Q=95000*（273+35）101.325/273(101.325-3.92)=109600m3/h 1、换热量的计算，煤气在此过程中放热为Q2=109600（67.83-37.68）=3310000KJ/h67.83——45℃时煤气的焓值，KJ/m337.68——25℃时煤气的焓值，KJ/m32、所需冷却水量W2=3310000/4.174*20*1000=39.650KJ/h4.174——30℃时水的比热容，KJ/Kg.k3、塔径计算取空塔气速为1m/s，则塔径为：D=√(109600/3600*1*0.785)=6.2m所以直冷塔直径取 6.2m，塔截面积为S1=30.37m2，塔内缺口面积为：S2=S1/4=7.59m24、传热系数计算K=Ki*λ/deKi=C0*Re^0.76*Pr^0.33喷洒密度系数C0，U=W2/S1=0.3254m/h 查得C0=0.0904Re=duρ/μ=8.71*109600*0.4953/3.6*7.59*0.01172=37790035℃时煤气的密度为0.4953Kg/m3,粘度为0.01172cp,C=0.6725千卡/kg*℃,λ=0.06852千卡/m*h*℃Pr=3.6Cμ/λ=3.6*0.6725*0.01172/0.06852=0.4141De=4S2/2.09D=2.23mKi=0.0904(377900)^0.76*0.4141^0.33=1171.169千卡/m3*h*℃K=1171.169 *0.06852*1.478/2.23=35.986KJ/m2*h*℃5、传热面积计算：F2=Q2/K△t2=331000/35.986*2=45990m24.1.2煤气鼓风机煤气处理量为95000m3/h，鼓风机放在电捕焦油器后脱硫工段前。
横管式煤气初冷器检修规程
横管式煤气初冷器维护检修规程第一章设备结构及主要技术参数一、设备结构（一）概述（1）、横管式煤气初冷器属于固定管式换热器设备，呈立式长方体形，外部尺寸为4536×2952×20300，它主要完成焦炉荒煤气的冷却任务；（2）、冷却器内横插4688根长为4500mm的换热管（Φ57×2.5）,换热管以四排为一组与水平成3°夹角管头在管板上胀接，管板外侧有管箱，管箱与冷却管连接，构成冷却水道。
（3）、按换热管把内部分为上、中、下三部分，由上到下分别为采暖热水、循环水、低温水，其进口公称直径分别为DN250、DN450、DN300;（4）、壳体中部与下部有冷凝液出口，公称直径为DN200；（5）、壳体底部有蒸汽入口，公称直径为DN80；（6）、壳体内分别在循环水冷却水管上部有喷洒液入口，公称直径为DN125，喷洒液由喷头喷出；（7）、煤气进出、口公称直径为DN1000，人孔公称直径为DN500。
（二）、冷却原理横管初冷器主要是间接冷却焦炉荒煤气。
冷却水自上而下在横管内流动，煤气从上到下穿过横放的水管外壁，由于管内外的温度差，煤气热量通过横管壁，由作热量交换的水带走。
由于水自下而上折流，与煤气成逆向错流，从而提高了热传导的温度差，另外煤气被横放的水管阻挡而产生湍流，使煤气与水管外壁充分接触，从而提高了传热效率。
另外用轻质焦油、热氨水的混合液分上下两段喷洒冷却水管壁，以吸收煤气中结晶萘，并溶解管壁上的沉积物起到了减少阻力，提高传热效率的作用。
荒煤气在冷却过程中，大部分焦油气冷凝成轻质焦油，萘大部分呈片状析出并溶于焦油中，少部分漂浮在煤气中，随煤气一起流走。
煤气中一定数量的NH3、CO2、H2S、HCN等溶于煤气冷凝水中形成冷凝氨水。
轻质焦油与冷凝氨水组成煤气冷凝液。
冷凝液穿过横排的冷却水管外壁，在壁上形成很薄的液膜从上往下流动，由排液管流入水封槽，再汇集到冷凝液槽。
二、主要技术参数外形尺寸：4890×3322×20644 重量：149190Kg每台处理煤气量：25000m3/h设计压力：管程0.5MPa 壳程0.035MPa管程数：上/中/下为4/22/10；管数144/3124/1420介质、温度、流量：壳程内：荒煤气上段 82—80℃中段 80—45℃下段 45—22℃煤气出口温度22℃管程内：上段热水 50—55℃ 250t/h中段循环水 30—45℃ 600t/h 0.3—0.4MPa下段低温水 16—25℃ 40t/h 0.5MPa初冷器阻力： 800—1800Pa，操作时1000Pa操作时初冷器前压力（表压）-2500Pa操作时初冷器后压力（表压）-3500Pa热态轻质焦油氨水 75—82℃蒸汽 0.4—0.6MPa（表）冷却后煤气焦油含量 1.5—2.0g/m3 萘含量＜0.7g/m3第二章检修周期及检修内容一、检修周期外部及附属设备、管线检查修理周期 6月内部检查修理（包括外部）并试压 24月二、检修内容（一）、作好基础检查（1）、检查基础有无裂纹、下陷情况并定期测量；（2）、基础如有异常，定期测量发展情况，必要时处理；（3）、检查基础螺栓、螺母、垫铁有无松动、锈蚀情况。
横管式煤气初冷器的换热管胀接工艺研究
横管式煤气初冷器的换热管胀接工艺研究横管式煤气初冷器是煤气净化系统中的重要设备之一，其功能是将高温的煤气通过换热器进行冷却，以达到净化煤气的目的。
换热器的换热管是横置于煤气流道内的，由于管子在高温高压的煤气环境下工作，会受到热膨胀的影响，容易导致管子的变形和破裂，从而影响设备的正常运行。
因此，对换热管的胀接工艺进行研究和优化，对于提高设备的运行稳定性和安全性具有重要的意义。
一、横管式煤气初冷器的结构和工作原理横管式煤气初冷器是一种典型的换热器，其主要由壳体、管束、管板、进出口管道等组成。
煤气从进口管道进入换热器，通过管束内的换热管进行换热，然后从出口管道排出。
在换热过程中，煤气的温度逐渐降低，达到净化煤气的要求。
二、换热管的热膨胀问题换热管在高温高压的煤气环境下工作，会受到热膨胀的影响。
热膨胀会导致管子的长度和直径发生变化，从而影响设备的正常运行。
为了解决这个问题，需要对换热管的胀接工艺进行研究和优化。
三、换热管胀接工艺的研究1、胀接形式胀接形式包括机械胀接和化学胀接两种。
机械胀接是指将管子插入胀接管内，然后通过机械力的作用将管子与胀接管紧密连接起来。
化学胀接是指在管子和胀接管之间涂上一层化学胀接剂，通过化学反应将管子与胀接管紧密连接起来。
2、胀接材料胀接材料包括高温合金、不锈钢、铜合金等。
这些材料具有高强度、高耐腐蚀性、高耐热性等特点，可以满足换热管在高温高压环境下的工作要求。
3、胀接工艺胀接工艺包括管子预处理、涂胀接剂、机械胀接等步骤。
在进行胀接之前，需要对管子进行预处理，包括去污、打磨等。
然后在管子和胀接管之间涂上一层化学胀接剂，待胀接剂干燥后，将管子插入胀接管内，然后通过机械力的作用将管子与胀接管紧密连接起来。
四、结论横管式煤气初冷器是煤气净化系统中的重要设备之一，其换热管在高温高压的煤气环境下工作，容易受到热膨胀的影响，从而影响设备的正常运行。
通过对换热管的胀接工艺进行研究和优化，可以提高设备的运行稳定性和安全性。
横翅片管计算
风加热器设计换热及空气阻力计算一、已知参数空气流量 G Nm3/h12200空气比热容 Cp kcal/kg.℃0.2467空气密度ρkg/m3 1.293入口风温 T1℃-25出口风温 T2℃30.0进水温度 t1℃80出水温度 t2℃60水流量 W t/h10.70185水密度ρkg/m3968水比热容 Cp kcal/kg.℃1二、传热计算暖风器所需换热量 Q kcal/h214037对数温差计算ΔTm℃66.0ΔT1=t1-T250.0ΔT2=t2-T185传热系数 K kcal/m2.h. ℃30传热面积 F m2108.1暖风器换热面积(25%的裕量)m2135三、设计参数(固定式)暖风器截面高 H m1暖风器截面宽 B m2换热管外径 d mm19翅片宽 b mm13翅片厚δmm0.6翅片间距 S O mm 2.5换热管轴向中心距 S mm46母管长度 Lm mm2000母管中心距 Sm mm1120母管外径 dm mm40每米翅片管截面积 F J m2/m0.025每米翅片管表面积 F B m2/m 1.124暖风器所需排数 n3换热管总数 N125单排换热管数 N141.6暖风器风道截面积 F F m22暖风器流通截面积 F L m20.79进出水口直径 Ds mm(按1.8m/s)45四、阻力计算流经暖风器空气流速ωm/s 4.2定性温度 T℃3雷诺数 Re=d dl*ω/γ1275.084空气运动黏度γ×106m2/s14.21 Re＞180×103时阻力计算Δp=Δp0Zz式中: Δp0 — 一排管基本阻力(Pa) Δp0=ξ0*ω2*ρ/2 5.987ξ0 — 一排管阻力系数ξ0=0.26(l/d dl)^0.3Cz0.525 Zz—管排数3Cz—管排系数 1.05d dl — 流道当量直径(m)0.004311 l — 流道长度(m) l=H1/H*d+H2/H*(H3/2n)1/20.038187 H — 翅片管全表面积(m2)135H1 — 翅片间光管表面积(m2)-7.603 H2 — 翅片表面积(m2)142.603 H3 — 不计端部翅片表面积(m2)141.145 n — 翅片数54000Δp— 排管阻力(Pa)17.961 H2Omm 1.72 Re≤180×103时阻力计算Δp=C dl C l CzΔp0Zz式中： C dl — 系数（按l、dl查得） 1.2C l —系数（按l、dl查得）`0.94Δp0 — 一排管基本阻力(Pa)40Δp— 排管阻力(Pa)142.1 H2Omm14.2。
初冷器计算
横管初冷器计算书1.原始资料1.1煤气处理量：35000m3/h1.2两段冷却，带断液盘，上段：循环水段，煤气82℃→40℃，循环水32℃→45℃下段：低温水段，煤气40℃→21℃，低温水16℃→23℃1.3进口煤气总焓556kcal/Nm31.4当地大气压力89.7kPa（9142mmH2O），煤气露点80℃（按当地大气压力计算）2.横管初冷器的计算2.12.22.2.1上段（按露点80℃核算），设煤气出口温度82℃●输入热量a)煤气带入热量Q1=35000X556.02=19460700kcal/hb)热水带入热量Q2=925X1000X32=55500000kcal/hQ入= Q1+Q2 =91641300kcal/h●输出热量c)煤气带出热量Q3=65000X387.62=25195300kcal/hd)热水带出热量Q4=925X1000X70=64750000kcal/he)冷凝液带出热量Q6上段的冷凝液量为65000X（832.8-571.3）/1000=16997.5Kg/h（22693.5Kg/h），温度75℃Q5=16997.5X75=1274812.5kcal/h（1702012.5kcal/h）Q出= Q4+Q5+Q3=91220112.5 kcal/h（91647312.5kcal/h）误差：（91641300-91220112.5）/91220112.5=0.46%（0.007%）2.2.2上段（按露点80℃核算），设煤气出口温度78.5℃，煤气进口总热焓按602kcal/Nm3●输入热量a)煤气带入热量Q1=65000X602=39130000kcal/hb)热水带入热量Q2=925X1000X60=55500000kcal/hc)煤气中水蒸汽含量为65000X(18/22.4)X4828/(9143-100-4828)=59828Kg/hQ入= Q1+Q2 =94630000kcal/h●输出热量d)煤气带出热量Q3=65000X430.36=27973400kcal/he)热水带出热量Q4=925X1000X70=64750000kcal/hf)冷凝液带出热量Q6上段的冷凝液量为59828-65000X637.5/1000=18390.5Kg/h，温度76.5℃Q5=18390.5X76.5=1406873kcal/hQ出= Q4+Q5+Q3=94130273 kcal/h误差：（94630000-94130273）/94130273=0.53%●温差△t=（17-10）/ln（17/10）=13.19℃（14.355℃）[13.817] 80（82）→77[78.5]传热系数K=350 kcal/m2.h 70 ←6010（12）17[18.5]●面积=925X1000X10/（350X13.19）=2004m2（1841 m2）[1913m2]2.2.3中段●输入热量a)煤气带入热量Q1=27973400kcal/hb)循环水带入热量Q2=28G1kcal/hc)喷洒液带入热量，因喷洒液进出口温度接近，其热量忽略不计（按石家庄消化报告）d)冷凝液带入热量Q3=1406873kcal/hQ入=Q1+Q2+Q3=29380273+28G1 kcal/h●输出热量e)煤气带出热量Q3=65000X48.28=3138200kcal/hf)循环水带出热量Q4=45G1kcal/hg)冷凝液带出热量Q5上段的冷凝液量为18390.5Kg/h中段的冷凝液量为65000X（637.5-56.43）/1000=37769.55Kg/h温度36℃Q5=（18390.5+37769.55）X36=2021762kcal/hQ出= Q3+Q4+Q5=5159962+45G1 kcal/h{12373821+45G1 kcal/h}Q入=Q出29380273+28G1 =5159962+45G1●循环水量G1=1424724 Kg/h≈1425m3/h●温差△t=（33.5-10）/ln（33.5/10）=19.438℃78.5→38传热系数K=200 kcal/m2.h[210 kcal/m2.h] 45.0←2833.5 10●面积=1424724X17/（200X19.438）=6230m2 [5934m2]2.2.4下段●输入热量a)煤气带入热量Q1=3138200kcal/hb)低温水带入热量Q2=16G2kcal/hc)喷洒液带入热量（31.78℃）Q3=65X1000X31.78=2065700kcal/hQ入=Q1+Q2+Q3=5203900+16G2kcal/h●输出热量d)煤气带出热量Q4=65000X26.14=1699100kcal/he)低温水带出热量Q5=23G2kcal/hf)冷凝液及喷洒液带出热量Q6下段的冷凝液量为65000X（56.43-27.65）/1000=1870.7Kg/h，温度24℃Q6=（1870.7+65000）X24=1604897kcal/hQ出= Q4+Q5+Q6=3303997+23G2kcal/hQ入=Q出5203900+16G2=3303997+23G2●低温水量G2=271415Kg/h≈271m3/h●温差△t=（15-10）/ln（15/10）=12.33℃38→26传热系数K=70 kcal/m2.h 23←1615 10●面积=271415X7/（70X12.33）=2201m2●所需总面积：1913+6230+2201=10344m2，共三台，每台5200 m22.3冷凝液槽：初冷器来的冷凝液：1870.7Kg/h；56.6293Kg/h去初冷器的喷洒液：上下段65000X1/1000=65 m3（65 t/h），其中焦油65X0.5=32.5 t/h 对入焦油量（石家庄为补充含水焦油占喷洒量5%）65X10%=6.5m2（6.5 t/h）45←2835 50.5●面积=544X1000X17/（350X42.77）=618m2 [865m2]2.5按两段计算2.5.1循环水段●输入热量a)煤气带入热量Q1=65000X602=39130000kcal/hb)循环水带入热量Q2=28G1kcal/hc)喷洒液带入热量，因喷洒液进出口温度接近，其热量忽略不计（按石家庄消化报告）Q入=Q1+Q2=39130000+28G1 kcal/h●输出热量d)煤气带出热量Q3=65000X48.28=3138200kcal/he)循环水带出热量Q4=45G1kcal/hf)冷凝液带出热量Q5 温度36℃Q5=（18390.5+37769.55）X36=2021762kcal/hQ出= Q3+Q4+Q5=5159962+45G1 kcal/hQ入=Q出39130000+28G1 =5159962+45G1●循环水量G1=1998238 Kg/h≈1998m3/h●温差△t=（35-10）/ln（35/10）=19.956℃80→38传热系数K=200 kcal/m2.h[250 kcal/m2.h]{ 220 kcal/m2.h } 45←2835 10●面积=1998238X17/（200X19.956）=8511m2[6809 m2]{ 7737 m2}2.5.2低温水段：同上2.5.3所需总面积：8511+2201=10712m2，共三台，每台5000 m2。
初冷器计算公式
初冷器计算公式
初冷器的计算公式涉及到多个因素，具体如下：
1. 过热度：实际温度 - 压力对应饱和温度。
例如，吸气压力所对应的饱和温度是度，则此时的吸气过热度是30 - = 度。
2. 过冷度：冷凝压力对应饱和温度 - 冷媒实际温度。
例如，冷凝器出液压力是，所对应的饱和温度是度，则阀前过冷度为 - 45 = 度。
请注意，以上计算是以汽车空调最常用的制冷剂R134a为例计算出来的，
如果制冷剂类型不同，则最终计算结果就完全不同。
如需更多初冷器的相关计算公式和具体操作，建议咨询相关行业的专业人士。
横 管 式 煤 气 冷 却 器
序号
使用单位
规格及名称
数量(台)
供货时间
1
南京钢铁厂
FN2100㎡立管式煤气冷却器
3
1979年
2
景德镇炼焦制气厂
FN900㎡横管式煤气冷却器
1
1986年
3
景德镇煤制气厂
FN1400㎡横管式煤气冷却器
3
1986年
4
重庆钢铁公司
FN2000㎡横管式煤气冷却器
2
1988年
5
镇江焦化厂
FN840㎡横管式煤气冷却器
26
江苏徐州矿务局焦化厂
FN1400㎡横管式煤气冷却器
3
1992年
27
陕西省焦化厂
A=642㎡横管式煤气冷却器
4
1992年
28
四川泸县焦化厂
FN360㎡横管式煤气冷却器
1
1992年
29
四川泸县焦化厂
FN300㎡横管式煤气冷却器
1
1992年
横管式煤气冷却器
序号
使用单位
规格及名称
数量(台)
供货时间
30
江西东乡磷肥厂
山西五矿梗阳煤焦化工股份有限公司
FN3100㎡横管终冷器
2
2002年
132
湘潭钢铁公司焦化厂
FN4580㎡横管式煤气初冷器
2
2002年
133
霍州中治(北京首钢设计院)
FN3000㎡横管式煤气初冷器
2
2002年
134
霍州中治(北京首钢设计院)
FN3000㎡横管式煤气终冷器
1
2002年
135
山西孝义金岩电力煤化工有限公司
横式计算
第二章 初冷器的设计横管初冷器是一个带有换热管水平布置的垂直的壳管式热交换设备。
具有直立长方形的外壳。
本体的两个相对的垂直壁是管板，管板上固定有换热管。
碳钢管用扩管方式固定在管板内，而耐腐蚀钢管缩管圈焊进行固定。
沿着冷却器的高度，钢管以单独的管束（流路）配置。
邻近的管束朝不同的方向倾斜。
管束的一对邻接端用一个总盖板从外面覆盖，盖与管板（冷却器壁）用软垫圈密封。
盖和管板一起形成溢流水室。
管道以间距略有增大的方式配置。
稀疏的管束可降低来自煤气气流侧的流体阻力。
冷却器的平壁用加强筋(和由管子做的内部锚定拉杆) 从外面和从里面加固。
煤气入口连接管配置在冷却器盖的上面，煤气出口连接管配置在本体底部。
水入口连接管安装在下面的水室内，水出口连接管, 在上面的水室内。
聚集在冷却器下部的冷凝液沿斜底流向冷凝液出口连接管。
2.1 横管式初冷器热量衡算 煤气处理量：hm 37134624365340313.11400000=⨯⨯⨯假设用3台初冷器，则每台处理量为：m h m 332400023782371346≈=原始数据：焦炭量140万吨 初冷入口温度82℃初冷出口23℃ 煤气处理量：24000m 3/h 上段循环水冷却 煤气82℃→30℃ 循环水 28℃→41℃ 下段低温水冷却 煤气30℃→23℃ 低温水 16℃→22℃ 下段喷洒液流量 34m 3/h 2.1.1上段热量衡算 2.1.1.1水汽放出热量hkJ h kJ Q 456535361000)1868.43043.02258(75.44)1868.482438.02258(8.832240001=⨯⨯+⨯-⨯⨯+⨯⨯=2.1.1.2煤气放出热量h kJ h kJ Q 177********.1)3082(240002=⨯-⨯=2.1.1.3焦油气放出热量（假设有85%的轻质焦油经初冷器上段冷凝析出） 初冷器冷凝焦油量：hkJ h kJ Q 1415853)]30340.14384.368()85.01()82407.14384.368[(33513=⨯+⨯--⨯+⨯=368.4384——焦油汽化潜kJ/kg1.407,1.340 ——0℃分别至82℃和30℃的焦油平均比热容 kJ/kg.℃2.1.1.4喷洒液释放热量上段喷洒液进出口温差变化不大，可忽略不计 2.1.1.5合计()h kJ h kJ Q Q Q Q 488459171415853177652845653536321=++=++=放其中焦油气释放热量占总量的，亦可忽略不计放03101.03=Q Q 冷却水量计算（取初冷器向外界热损失为总放热的2%）m Q L 314361000174.4304002.01=⨯⨯--⋅=）（）（放 4.174 —— 相关温度区域水的比热容 1000 ——水在相关区域的密度 40.30 —— 初冷器上段出口、进口水温 2.1.2下段热量衡算 2.1.2.1水汽放出热量h kJ h kJ Q 134********)238.12258(6.20)308.12258(75.44240001=⨯+⨯-⨯+⨯⨯=44.75—— 23℃和34℃时1m 3干煤气经水蒸汽饱和所含水汽量 g 2258——水汽化潜热1.8——相关区间水蒸汽的平均比热容 kJ/kg.℃2.1.2.2煤气放出热量()h kJ h kJ Q 2391484235.12330240002=⨯-⨯=2.1.2.3喷洒液放出热量h kJ h kJ Q 449419178.4)3740(996363=⨯-⨯⨯=36——喷洒液流量 m 3/h996——相关温度区间水的平均密度 kg/m 3 4.178——相关温度区间水的平均比热容 kJ/kg.℃ 2.1.2.4合计h kJ Q Q Q Q 2034832321=++=放2208.020348324494193==放Q Q2.1.2.5冷凝水量计算（由于下段冷凝器煤气温度同环境温度接近，初冷器本身对外散热可忽略不计）h m h m Q L 331.10010001842.41622=⨯⨯-=）（放16,22——冷水进出口水温 ℃4.1842 ——相关温度区域水的比热容 kJ/kg.℃ 2.2传热系数及换热面积计算m t KS Q ∆=在初冷器内进行煤气冷却的同时，还进行着水汽冷凝、焦油气的冷凝及冷凝液的冷却。
冷却器计算
P主=16kW T油入=48（O C）
P循环=0kW T油出=42（O C）
T水入=32（O C）
T水出=33.7（O C）
传热系数K=400(Kcal/m2h O C)
Q=106(L/min)
C比热=0.45(Kcal/Kg O C) Hr<H油泵可以比实际温度高一些输送流量
H r=13760千卡/小时H油=15455千卡/小时
Q水=168L/min t m=12.0（O C）
换热面积F= 3.2m2＊输入变量符号：
＊P主－主泵发热功率（kw）
＊P循环－循环泵发热功率（kw）
＊Q－循环泵流量（升/小时）
＊T1－油流入温度（°C）
＊T2－油流出温度（°C）
＊T3－水流入温度（°C）
＊T4－水流出温度（°C）
＊k－传热系数（冷却器）
多管式：350～400，取K=350
翅管式：＞400，取K=400
板式：K=320～710(HLP/HFD)双流层取K= K≥1000(HFC ) 双流层取K=10
K≥1400(HFA ) 双流层取K=14 Hr－损耗热量（千卡）
H油－热平衡热量（千卡）
Q水－散热需水量（升/小时）
t m－对数公差（°C）
F－换热面积（m3）
C－比热容(KJ/Kg°C)：
矿油型液压油(HLP)：1.88 △t=36Hr/Q(另一水乙二醇(HFC)：3.35 △t=17.2Hr/Q
磷酸酯(HFD)：1.34 △t=36Hr/Q
水：4.18 △t=14Hr/Q水(Q
1cal=4.1868J。
一种新型横管式煤气初冷器
56燃料与化工Fuel & Chemical ProcessesJul. 2020Vol.51 晕o.4中回收水量约19.5t /h ,回收水经简单调质后可用 9.8t /h 。
该系统运行后，从视觉上消除了白烟现于脱硫工序补充水及脱硫剂制备用水，降低了脱硫 象,且对烟气中的杂韵圆尧杂韵猿、重金属、细微颗粒起到工序水耗；系统电耗约690 kWh ;蒸汽耗量约深度脱除作用,减少了污染物排放。
表4消白项目换热器材质及特点设备材质换热元件材质特点MGGH 冷却器晕阅钢晕阅钢，H型翅片管或螺旋翅片管晕阅钢是耐硫酸低温露点腐蚀用钢遥广泛用于制造在高含硫烟气中服役的省煤器、空气预热器、热交换器和蒸发器等装置设备，用于抵御含硫烟气结露点腐蚀MGGH 再热器2205双相不锈钢2205不锈钢材质，螺旋翅片管具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部的抗应力腐蚀能力；对点腐蚀及隙腐蚀具有很强的抵抗能力烟道冷凝器塑料合金光管特种工程塑料合金添加了数种特殊材料，在特殊的工艺条件下由专有设备复合而成的高导热复合材料，具有以下优良的性能：（1)优良的导热 性能；（2)优良的耐腐蚀性；（3)优良的耐温性能；（4)强度高、抗渗性 强；（5)优良的阻垢性、较好的耐磨性能；（5)质量轻蒸汽再热器2205 或 20G螺旋错列翅片管2205材质特点同上5结语(1) 湿法脱硫后的焦炉烟气采用MGGH +烟道冷凝垣蒸汽再加热器消白技术路线是最佳选择。
不 仅可以实现低温环境下的彻底消白，进一步降低烟 气中的污染物排放，而且冷凝烟气过程中的烟气疏 水可以回收利用，节约了水耗，同时也满足了焦化烟 囱热备温度要求。
(2)焦炉烟气消白系统运行费用随着MGGH及冷凝器换热温度的增大而减少，但综合考虑投资 成本因素,MGGH 最经济的换热温度是40耀45益， 冷凝器最经济的降温幅度是5耀6益。
(3)根据山西立恒焦化项目运行情况来看，烟气消白效果非常显著，在环境温度5益条件下实现了彻底的视觉消白效果，取得了较大的环境效益，为焦炉烟气消白系统设计及运行提供了重要的参考。
冷却器设计计算表格
指示功率计算
进气压力P1(
冷却器设计计算
Q(千卡/时)：传热量#VALUE! A(㎡)：传热面积
Q1(千卡/时)：气体冷却放出的热量
Q2(千卡/时)：水蒸气冷却放出的热量
Ws(公斤/时)：气体的重量流量
Cp(千卡/公斤·C)：气体的定压比热
L:换热管长度(米)
N:冷却器换热管总数
T1：气体进口温度
T2：气体出口温度
t1：冷却液体或冷却气体进口端温度
t2：冷却液体或冷却气体出口端温度
K：冷却器传热系数
a o:壳程、环程、管外给热系数
a i:管内给热系数
r o:管外壁污垢系数
r i:管内壁污垢系数
d o:管子外径
d i:管子内径
d m(米):管子的对数平均直径
△T M:冷却器的有效平均温差。
BES500-0.65冷却器计算书
6
2hi
e
=
KPc Di 2[ ]t 0.5 Pc
= 1.19
mm mm mm mm
=n - C1- C2= 2.67 = 0.75 = 4.00
min n
满足最小厚度要求 9.63 压 力 计 算
MPa Kg
最大允许工作压力 结论
[Pw]=
2[ ] e KDi 0.5 e = 1.45926
MPa
合格 压力及应力计算
2 e [ ]t ( Di e )
最大允许工作压力 设计温度下计算应力
t
[Pw]= =
t
= 1.38907
MPa MPa MPa
Pc ( Di e ) = 54.49 2 e
校核条件 结论
116.45 t t ≥ 合格
SW6-98
计算单位
MPa C mm ( 板材 ) MPa MPa MPa mm mm
西安协力动力科技有限公司 筒体简图
0.65 95.00 500.00 0Cr18Ni9 137.00 137.00 205.00 0.50 1.00 0.85
Pc Di
厚度及重量计算
计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 e
MPa C mm mm
西安协力动力科技有限公司 椭圆封头简图
0.65 95.00 500.00 125.00 0Cr18Ni9 137.00 137.00 0.33 1.00 1.00 (板材)
MPa MPa mm mm
厚度及重量计算
形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量
横管式煤气初冷器热工特性分析
燃 料 与 化 工
Ｆｅ ｕ ｌ＆ Ｃｈ ｍｉ ａ ｒБайду номын сангаасｃ ｓｅ ｅ ｃ ｌＰ ｏ ｅ ｓ ｓ
Ｎｏ ０ ７ ｖ２ ｏ Ｖｏ． ． １ ３８Ｎｏ６
・
炼 焦 化 学产 品 的 回收 与 深 加 工 技 术 ・
横管式煤气初 冷器 热工特性分 析
初 冷 是煤气 净 化 的基 础 。只有保 证初 冷单 元 的
内部 的流动 与换热 过程进 行 了分析 ，并针 对存 在 的
问题提 出改进 意见 。
正 常 、稳 定运行 才 能实现 煤气 的净化 和化 学产 品较 高 的回收 率 。煤 气初 冷器 性能 的好坏对 于 焦炉 煤气 的净 化及 回收至 关重 要 【 。２ ０ ０ ２年 以来 ，随 着焦 炉生产 能力 扩大 ，煤 气处 理量增 加 ，涟 钢 焦化 厂横 管 式 煤 气 初 冷 器 在 运 行 过 程 中 出现 了 一 些 问 题 ，
Ｚ ａ ｉＯ ａ ｐｎ ｈ ｎ ）ｉ Ｉ ｈｏ ｕ ｉ ｉｇ Ｚ ａｇ （ ｇｕ Ｄ Ｊｎ ｎ１ （ｏ ｅｅ ｆ ｎｒｙ ｃ ｎｅａｄ ｎｉｅｒ ｇ Ｃ ｎｒ ｏｔ Ｕ ｉｅ ｉ， ｈｎ ｓａ １ ３ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ Ｅ ｅ ｉ ｃ ｇｎｅｉ ， ｅｔ ｌ ｕ ｎｖｒ ｔ Ｃ ａｇｈ ￣８， ｈｎ） ｌ ｏ ｇＳ ｅ ｎＥ ｎ ａＳ ｈ ｓｙ ４
１ 初 冷 器 的 结构 与 工 艺特 点
１１ 初冷 器的 结构 ．
涟 钢焦化 厂使用 的横 管式煤 气初 冷器 ，具 有长 方 体 的 外 壳 ，冷 却 水 管 与水 平 面成 ２ 角 横 向密 集 。
ｒ ｂａｎ ｄ Ｔ ｅｉｄ ｘ ｓ ｓ ｃ ｈ ａ ｓｒ ｔ ａ ａ ｉ ｏ ｏｉ ｔｒ ｄｈ ａ ｃ ａ ｅｃ ｅｆ ｉｎ ａｅｏ ｔｉ ｅ ． ｈ ｎ ｅ ｅ ， ｕ ｈａ ｅ ｔ ｂ ｏｐｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｆ ｏ ｌ ｇｗａｅ ｎ ｅ ｔ ｘ ｈ ｇ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ｓ ａ ｏ ｙ ｃ ｎ ａ ｅ ｎ ｉ
横管式初冷器的操作经验
３）定 期 置 换初 冷 器 冷凝 液 ，提 高冷 凝 液 中轻 质 焦油 含量 。将机 械化 氨水 澄清槽 的轻质焦 油补充 至冷凝 液 中间槽 ，将 风机地 下放 空槽 内 的冷 凝液及 电捕焦 油器 排 出的冷凝 液也 通过 自吸泵 送至 冷凝 液 中间槽 ，提 高 了冷 凝液 中轻 质焦 油含 量 ，使 轻质焦 油含量 达到 ３０％。
甘 李 军 编 辑
收 稿 日期 ：２０１１—０４—２２ 作 者 简 介 ：李 景 民 （１９７４一），男 ，工 程 师
２）冷 凝 液 喷洒 量 小 且 不均 匀 。设 计 每 台初 冷 器 冷凝 液 喷 洒 量 ≥１４ｍ３／ｈ．实 际 喷洒 量 只 有 １０～ｌ２ ｍ３／ｈ．导 致 初 冷 器 下段 管道 附着 的杂 质 无 法 清 除 ， 不但 影 响传 热效率 ，使煤气 出 口温 度升 高 ，还 导致 初冷 器 的 阻力 升 高 。另 外 ，因 为冷 凝 液 含有 杂 质 ， 经 常堵塞 喷洒 孑Ｌ，导 致冷凝 液 喷洒 不均 匀 ．影 响喷 洒效 果
２Ｏｌ１年 １１月 第 ４２卷 第 ６期
燃 料 与 化 工 Ｆｕｅｌ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
５５
横管式初冷器的操作经验
李景 民 （广 东 省韶 关钢 铁集 团有 限公 司， 曲江 ５１２１２３）
韶 钢 焦 化厂 回收 系 统采 用 横 管 式煤 气 初 冷 器 ， 初 冷 器 ２开 １备 ，换 热 面 积 ２ ８００ｍ２，设 计 煤 气 冷 却 后集 合 温 度 为 ２ｌ～２２℃。煤气 中的 大部 分 萘 通过 初 冷 除去 ，实 现煤 气 降温 、除油 、除 萘 。但初 冷器 在 运行 过 程 中阻力 经 常 偏 大 ，需 频 繁 倒换 初 冷 器 ， 造成 煤气 集 合温 度 波动较 大 ，影 响 了后 序 生产 。
初冷器方案(3)
三台初冷器制安施工方案编制：审核：审批：2022.7.25井陉初冷器施工方案一、工程概况该工程为有限公司 96 万吨捣固焦炉技改项目 3 台横管式煤气初冷器制安，图纸图号为 39.320-1，由化学工业第二设计院设计。
本次要制作 1 台 B 型、 2 台 A 型初冷器，图纸所示为B 型。
单台换热面积 F=5249 ㎡，主体材质 20g、 Q235-A，换热管为 10# 钢管，其中φ38*3 的 3381 根、φ57*3 的 5168 根。
换热管的连接方式为胀接。
外形尺寸为 3985*3300*32045mm。
单台设备净分量为 217.9 吨。
初冷器由六个自然段构成，其本体在公司基地内分三段制作。
自下而上，第一段分量为 71041kg (含换热管 35027kg)由器体底部、换热段 (一)、器体中部三个自然段组成；第二段分量为 81610kg (含换热管 55866kg)由换热段(二)一个自然段组成；第三段分量为46577kg (含换热管 26687kg)由换热段(三)、器体顶部两个自然段组成。
分段制作完后，运至现场进行吊装组焊及安装。
二、项目执行标准JB/T4710-2000 JB/T4730-2005 GB151-1999JB/T4709-2000 《钢制塔式容器》《承压设备无损检测》《管壳式换热器》《钢制压力容器焊接规程》三、施工部署本工程需多工种协调配合作业，管板下料、组对、焊缝探伤、调平完成后，陆续交钳工钻孔。
管板的加工应自下而上进行。
到现场安装主体，之后进行换热管安装、管箱盖安装、管程水压试验、壳程气密试验、设备防腐、总体验收等工作。
四、主要施工方法和措施初冷器分段在厂内分三段制作，主要包括：管板制作、侧板制作、箱体组对、方法兰制作、管箱及管箱盖制作等工序。
安装现场具备组装条件后，器体各段及附件按照顺序挨次运至施工现场。
<一>、关键分部工程的施工技术方法和措施1、管板制作：根据排版图下料，注意避免焊缝错开管孔。
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横管初冷器计算书
1.原始资料
1.1煤气处理量：35000m3/h
1.2两段冷却，带断液盘，
上段：循环水段，煤气82℃→40℃，循环水32℃→45℃
下段：低温水段，煤气40℃→21℃，低温水16℃→23℃
1.3进口煤气总焓556kcal/Nm3
1.4当地大气压力89.7kPa（9142mmH2O），煤气露点80℃（按当地大气压力计算）
2.横管初冷器的计算
2.1
2.2热量平衡
2.2.1上段（按露点80℃核算），设煤气出口温度82℃
●输入热量
a)煤气带入热量Q1=35000X556.02=19460700kcal/h
b)热水带入热量Q2=925X1000X32=55500000kcal/h
Q入= Q1+Q2 =91641300kcal/h
●输出热量
c)煤气带出热量Q3=65000X387.62=25195300kcal/h
d)热水带出热量Q4=925X1000X70=64750000kcal/h
e)冷凝液带出热量Q6
上段的冷凝液量为65000X（832.8-571.3）/1000=16997.5Kg/h（22693.5Kg/h），温度75℃Q5=16997.5X75=1274812.5kcal/h（1702012.5kcal/h）
Q出= Q4+Q5+Q3=91220112.5 kcal/h（91647312.5kcal/h）
误差：（91641300-91220112.5）/91220112.5=0.46%（0.007%）
2.2.2上段（按露点80℃核算），设煤气出口温度78.5℃，煤气进口总热焓按602kcal/Nm3
●输入热量
a)煤气带入热量Q1=65000X602=39130000kcal/h
b)热水带入热量Q2=925X1000X60=55500000kcal/h
c)煤气中水蒸汽含量为65000X(18/22.4)X4828/(9143-100-4828)=59828Kg/h
Q入= Q1+Q2 =94630000kcal/h
●输出热量
d)煤气带出热量Q3=65000X430.36=27973400kcal/h
e)热水带出热量Q4=925X1000X70=64750000kcal/h
f)冷凝液带出热量Q6
上段的冷凝液量为59828-65000X637.5/1000=18390.5Kg/h，温度76.5℃
Q5=18390.5X76.5=1406873kcal/h
Q出= Q4+Q5+Q3=94130273 kcal/h
误差：（94630000-94130273）/94130273=0.53%
●温差△t=（17-10）/ln（17/10）=13.19℃（14.355℃）[13.817] 80（82）→77[78.5]
传热系数K=350 kcal/m2.h 70 ←60
10（12）17[18.5] ●面积=925X1000X10/（350X13.19）=2004m2（1841 m2）[1913m2]
2.2.3中段
●输入热量
a)煤气带入热量Q1=27973400kcal/h
b)循环水带入热量Q2=28G1kcal/h
c)喷洒液带入热量，因喷洒液进出口温度接近，其热量忽略不计（按石家庄消化报告）
d)冷凝液带入热量Q3=1406873kcal/h
Q入=Q1+Q2+Q3=29380273+28G1 kcal/h
●输出热量
e)煤气带出热量Q3=65000X48.28=3138200kcal/h
f)循环水带出热量Q4=45G1kcal/h
g)冷凝液带出热量Q5
上段的冷凝液量为18390.5Kg/h
中段的冷凝液量为65000X（637.5-56.43）/1000=37769.55Kg/h
温度36℃
Q5=（18390.5+37769.55）X36=2021762kcal/h
Q出= Q3+Q4+Q5=5159962+45G1 kcal/h{12373821+45G1 kcal/h}
Q入=Q出
29380273+28G1 =5159962+45G1
●循环水量G1=1424724 Kg/h≈1425m3/h
●温差△t=（33.5-10）/ln（33.5/10）=19.438℃78.5→38
传热系数K=200 kcal/m2.h[210 kcal/m2.h] 45.0←28
33.5 10
●面积=1424724X17/（200X19.438）=6230m2 [5934m2]
2.2.4下段
●输入热量
a)煤气带入热量Q1=3138200kcal/h
b)低温水带入热量Q2=16G2kcal/h
c)喷洒液带入热量（31.78℃）Q3=65X1000X31.78=2065700kcal/h
Q入=Q1+Q2+Q3=5203900+16G2kcal/h
●输出热量
d)煤气带出热量Q4=65000X26.14=1699100kcal/h
e)低温水带出热量Q5=23G2kcal/h
f)冷凝液及喷洒液带出热量Q6
下段的冷凝液量为65000X（56.43-27.65）/1000=1870.7Kg/h，温度24℃
Q6=（1870.7+65000）X24=1604897kcal/h
Q出= Q4+Q5+Q6=3303997+23G2kcal/h
Q入=Q出
5203900+16G2=3303997+23G2
●低温水量G2=271415Kg/h≈271m3/h
●温差△t=（15-10）/ln（15/10）=12.33℃38→26
传热系数K=70 kcal/m2.h 23←16
15 10
●面积=271415X7/（70X12.33）=2201m2
●所需总面积：1913+6230+2201=10344m2，共三台，每台5200 m2
2.3冷凝液槽：
初冷器来的冷凝液：1870.7Kg/h；56.6293Kg/h
去初冷器的喷洒液：上下段65000X1/1000=65 m3（65 t/h），其中焦油65X0.5=32.5 t/h 对入焦油量（石家庄为补充含水焦油占喷洒量5%）65X10%=6.5m2（6.5 t/h）
66.8707X24+56.6293X36+6.5X75=130t
t=31.78℃
初冷器自流去机械化氨水澄清槽的冷凝液：64.5407t/h
传热系数K=350 kcal/m2.h[250 kcal/m2.h] 45←28
35 50.5
●面积=544X1000X17/（350X42.77）=618m2 [865m2]
2.5按两段计算
2.5.1循环水段
●输入热量
a)煤气带入热量Q1=65000X602=39130000kcal/h
b)循环水带入热量Q2=28G1kcal/h
c)喷洒液带入热量，因喷洒液进出口温度接近，其热量忽略不计（按石家庄消化报告）
Q入=Q1+Q2=39130000+28G1 kcal/h
●输出热量
d)煤气带出热量Q3=65000X48.28=3138200kcal/h
e)循环水带出热量Q4=45G1kcal/h
f)冷凝液带出热量Q5 温度36℃
Q5=（18390.5+37769.55）X36=2021762kcal/h
Q出= Q3+Q4+Q5=5159962+45G1 kcal/h
Q入=Q出
39130000+28G1 =5159962+45G1
●循环水量G1=1998238 Kg/h≈1998m3/h
●温差△t=（35-10）/ln（35/10）=19.956℃80→38
传热系数K=200 kcal/m2.h[250 kcal/m2.h]{ 220 kcal/m2.h } 45←28
35 10 面积=1998238X17/（200X19.956）=8511m2[6809 m2]{ 7737 m2}
2.5.2低温水段：同上
2.5.3所需总面积：8511+2201=10712m2，共三台，每台5000 m2。