上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)，屬于焦爐上升管荒煤氣余熱回收【技術(shù)領(lǐng)域】。技術(shù)方案是：出汽管（13）和進水管（14）一起彎成L型結(jié)構(gòu)（1），L型結(jié)構(gòu)的水平段端部設有可拆卸連接頭（22），垂直段端部設有防結(jié)焦頭（24）；出汽管與汽包（9）連接，進水管與進水系統(tǒng)連接；出汽管使荒煤氣與進水管隔離，使出汽管外部不低于結(jié)焦溫度，同時蒸汽上升逐步加熱進水，使進水完全氣化。本實用新型熱交換過程通過高溫熱電偶檢測溫度，控制進水的水量，從而實現(xiàn)設備外部避免結(jié)焦；本實用新型實現(xiàn)荒煤氣余熱回收，完全獨立式安裝，克服了上升管內(nèi)換熱設備易結(jié)焦、爆管、安裝難、更換及維護成本高等問題，而且換熱量大。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn) 穩(wěn)定換熱、獨立除焦、獨立安裝、快速更換，屬于焦爐上升管荒煤氣余熱回收【技術(shù)領(lǐng)域】。 上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 焦爐上升管焦化室出口荒煤氣溫度約為750°C左右，荒煤氣經(jīng)上升管后進入橋管， 在橋管段經(jīng)噴灑的氨水冷卻后進入集氣管，此時荒煤氣溫度降低到85°C。由荒煤氣帶走的 熱量占煉焦總熱量的36%，用循環(huán)氨水雖然能夠迅速降低荒煤氣的溫度，但工藝較復雜、運 行成本高、維護量大，冷卻后的氨水通過蒸發(fā)脫氨后循環(huán)使用，不僅大量氨水被消耗，而且 荒煤氣余熱未被利用。目前，國內(nèi)上升管余熱利用的主要方式有：
[0003] 1、上升管外壁上焊接環(huán)形夾套，在夾套下部通入軟水，在夾套內(nèi)水與熱荒煤氣換 熱，煤氣溫度降到450-500°C，水則吸熱變成汽水混合物，在夾套上部排出并通過管道送至 汽包，汽包內(nèi)經(jīng)過汽水分離后，低壓飽和蒸汽（一般為0.4-0. 7MPa)外供，而飽和水通過管 道自流送入上升管夾套下部循環(huán)使用。由于夾套容易變形和炸裂、更換成本高、影響生產(chǎn)等 原因此類應用未被推廣；
[0004] 2、上升管夾套結(jié)構(gòu)，與汽化上升管相似，區(qū)別在于吸收上升管荒煤氣余熱的介質(zhì) 是導熱油或是蒸汽，導熱油循環(huán)使用。2006年，濟鋼和濟南冶金設備公司在濟鋼6 m焦爐 的5個上升管上進行了導熱油回收荒煤氣熱量的生產(chǎn)試驗。2013年唐山達豐焦化廠也安裝 了蒸汽換熱夾套用于無水蒸氨。由于介質(zhì)在有限換熱面積下未發(fā)生相變，此方案投資大且 回收熱量有限；
[0005] 3、2008年，南京圣諾熱管有限公司開發(fā)出了利用分離式熱管回收上升管荒煤氣 熱量的技術(shù)，并在上海梅山鋼鐵股份有限公司的4米3焦爐的一個上升管上進行了連續(xù)性 試驗。此方案的缺點是結(jié)焦嚴重，影響荒煤氣導出；
[0006] 4、外套管+盤管形式，與上升管汽化冷卻原理相似，結(jié)構(gòu)進行了改進。2012年武鋼 做了工業(yè)試驗，此方案投資大，有爆管現(xiàn)象。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型提供一種上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)，利用熱管 專用換熱設備，使進水汽化換熱，實現(xiàn)了相變過程，換熱量大，獨特的防結(jié)焦技術(shù)、特有的結(jié) 構(gòu)及完全獨立式安裝，避免結(jié)焦、爆管、更換困難等問題，解決【背景技術(shù)】存在的上述問題。
[0008] 本實用新型的技術(shù)方案是：
[0009] 上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)，包含出汽管、進水管、出汽口、 進水口、可拆卸連接頭和防結(jié)焦頭；出汽管內(nèi)設有進水管，進水管下端不封閉，出汽管的下 端封閉，出汽管下端設有防結(jié)焦頭，防結(jié)焦頭為圓錐結(jié)構(gòu)，錐尖向下；出汽管和進水管的上 端與可拆卸連接頭連接，可拆卸連接頭上設有出汽口和進水口，進水口與出汽口在可拆卸 連接頭上獨立平行布置，出汽口與出汽管上端連通，進水口與進水管上端連通；進水管設置 于出汽管內(nèi)，為一體式結(jié)構(gòu)，出汽管和進水管一起彎成L型結(jié)構(gòu)，L型結(jié)構(gòu)的水平段端部設 有可拆卸連接頭，垂直段端部設有防結(jié)焦頭；L型結(jié)構(gòu)的水平段和垂直段安裝在上升管內(nèi)， 水平段端部穿出上升管。
[0010] 所述進水管內(nèi)設有進水旋流器；所述可拆卸連接頭的出汽口與汽包連接，可拆卸 連接頭的進水口與進水系統(tǒng)連接，進水系統(tǒng)包含脫鹽水蓄水箱、水泵和電動調(diào)節(jié)閥。
[0011] 所述可拆卸連接頭上設有高溫熱電偶保護套，高溫熱電偶保護套內(nèi)設有高溫熱電 偶；高溫熱電偶連接控制器，控制器轉(zhuǎn)換信號輸送給電動調(diào)節(jié)閥，電動調(diào)節(jié)閥控制進水系統(tǒng) 的進水量，控制出汽管外管壁溫度，實現(xiàn)防結(jié)焦功能。
[0012] 所述上升管開有安裝孔，L型結(jié)構(gòu)通過上升管頂部進入，進入上升管后，L型結(jié)構(gòu) 水平段從安裝孔送出，L型結(jié)構(gòu)的水平段端部穿過上升管開孔處，外部通過可拆卸連接頭分 別與汽包和供水系統(tǒng)連接，可拆卸連接頭與上升管連接法蘭連接，拆裝便捷。
[0013] 所述的L型結(jié)構(gòu)，進水管與出汽管彎制為一體結(jié)構(gòu)，保證了換熱裝備的整體性；本 實用新型內(nèi)部進水與外部出汽一體式結(jié)構(gòu)，外部出汽管不僅實現(xiàn)了蒸汽導出功能，而且出 汽管使荒煤氣與進水管隔離，使出汽管外部不低于結(jié)焦溫度，同時蒸汽上升逐步加熱進水， 使進水完全氣化，同時實現(xiàn)了上升管與本實用新型可以獨立工作互不影響。
[0014] 所述上升管與進汽管之間設有防彎支架；進水管與出汽管之間設有進水管固定 件。
[0015] 此外，本實用新型還有配置相關(guān)輔助設備和儀表，包括汽包及汽包相關(guān)設備、脫鹽 水蓄水箱、壓力表、溫度表、開關(guān)閥門等。
[0016] 本實用新型可以獨立安裝與更換、擁有上述結(jié)構(gòu)及除焦技術(shù)，換熱設備成獨立系 統(tǒng)，采用簡單上升管開孔插入方式，不用更換上升管，不影響生產(chǎn)，更換成本及維護成本低， 本實用新型可以稱為"獨立插入式"換熱管，這也是本實用新型與【背景技術(shù)】上升管換熱裝置 本質(zhì)區(qū)別。
[0017] 本實用新型的防結(jié)焦技術(shù)：1)防結(jié)焦頭，圓錐結(jié)構(gòu)，錐尖向下，實現(xiàn)液態(tài)焦油在自 重的狀況下，自動排出；2)溫控熱膨脹除焦；在可拆卸連接頭上設有高溫熱電偶，采集出汽 口處的溫度，控制進水系統(tǒng)的進水量，控制出汽管外管壁溫度，實現(xiàn)防結(jié)焦功能；控制出汽 管外管壁溫度在焦油露點溫度以上(焦油結(jié)焦溫度在400°C以下)，具體控制方式為：首先測 出出汽口結(jié)焦溫度范圍，高溫熱電偶把信號送至控制器內(nèi)，控制進水系統(tǒng)的電動調(diào)節(jié)閥，控 制進水量，實現(xiàn)出汽口溫度的恒定，實現(xiàn)出汽管外管壁焦油不結(jié)焦；3)微膨脹及干燒；上升 管內(nèi)荒煤氣組成成分復雜，如果焦油及其他物質(zhì)附著在出汽管的外管壁上，電動調(diào)節(jié)閥關(guān) 閉，停止供水，實現(xiàn)對出汽管的外管壁的干燒，使溫度達到附著物液化及汽化的目的；如果 產(chǎn)生積碳，在干燒的過程中，出汽管的外管壁可以實現(xiàn)熱膨脹，出汽管的外管壁與積碳熱膨 脹系數(shù)不一致，從而剝離積碳。通過上述防結(jié)焦技術(shù)，可以很好解決結(jié)焦及積碳問題。
[0018] 本實用新型的有益效果是：本實用新型結(jié)構(gòu)獨特、防結(jié)焦技術(shù)完備，利用防結(jié)焦技 術(shù)及電動調(diào)節(jié)閥控制進水水量，解決了上升管換熱設備結(jié)焦、爆管及投資大等問題。本實用 新型通過相變回收，回收熱量大、回收效果好、系統(tǒng)運行穩(wěn)定。上升管余熱插入式溫控熱膨 脹除焦熱管導出設備在上升管內(nèi)部插入，一個上升管內(nèi)部可以插入一個或多個，換熱量大； 通過控制溫度，實現(xiàn)了換熱裝置不結(jié)焦；上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出設備， 投資小、更換簡便、時間短、更換不影響生產(chǎn)，更換成本低，易于推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本實用新型實施例系統(tǒng)示意圖；
[0020] 圖2是本實用新型實施例L型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3是本實用新型實施例連接頭示意圖；
[0022] 圖4是本實用新型實施例L型結(jié)構(gòu)在上升管內(nèi)安裝示意圖；
[0023] 圖中：L型結(jié)構(gòu)1、上升管2、脫鹽水進水口 3、脫鹽水蓄水箱4、水泵5、電動調(diào)節(jié)閥 6、高溫熱電偶7、控制器8、汽包9、排汽孔10、安全閥11、排水補水口 12、出汽管13、進水管 14、進水管固定件15、進水旋流器16、出汽口 19、進水口 20、熱電偶保護套21、可拆卸連接頭 22、防彎支架23、防結(jié)焦頭24、上升管連接法蘭25。

【具體實施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖，通過實例對本實用新型作進一步說明。
[0025] 在實施例中，上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)，包含出汽管13、進 水管14、出汽口 19、進水口 20、可拆卸連接頭22和防結(jié)焦頭24 ;出汽管內(nèi)設有進水管，進水 管下端不封閉，出汽管的下端封閉，出汽管下端設有防結(jié)焦頭，防結(jié)焦頭為圓錐結(jié)構(gòu)，錐尖 向下；出汽管和進水管的上端與可拆卸連接頭連接，可拆卸連接頭上設有出汽口和進水口， 進水口與出汽口在可拆卸連接頭上獨立平行布置，出汽口與出汽管上端連通，進水口與進 水管上端連通；進水管設置于出汽管內(nèi)，為一體式結(jié)構(gòu)，出汽管和進水管一起彎成L型結(jié)構(gòu) 1，L型結(jié)構(gòu)的水平段端部設有可拆卸連接頭，垂直段端部設有防結(jié)焦頭；L型結(jié)構(gòu)的水平段 和垂直段安裝在上升管2內(nèi)，水平段端部穿出上升管。
[0026] 所述進水管內(nèi)設有進水旋流器16 ;所述可拆卸連接頭的出汽口與汽包9連接，可 拆卸連接頭的進水口與進水系統(tǒng)連接，進水系統(tǒng)包含脫鹽水蓄水箱4、水泵5和電動調(diào)節(jié)閥 6〇
[0027] 所述可拆卸連接頭上設有高溫熱電偶保護套21，高溫熱電偶保護套內(nèi)設有高溫熱 電偶7 ;高溫熱電偶連接控制器8,控制器轉(zhuǎn)換信號輸送給電動調(diào)節(jié)閥6,電動調(diào)節(jié)閥控制進 水系統(tǒng)的進水量，控制出汽管外管壁溫度，實現(xiàn)防結(jié)焦功能。
[0028] 所述上升管開有安裝孔，L型結(jié)構(gòu)通過上升管頂部進入，進入上升管后，L型結(jié)構(gòu) 水平段從安裝孔送出，L型結(jié)構(gòu)的水平段端部穿過上升管開孔處，外部通過可拆卸連接頭分 別與汽包和供水系統(tǒng)連接，可拆卸連接頭與上升管連接法蘭25連接，拆裝便捷。
[0029] 所述的L型結(jié)構(gòu)，由內(nèi)部進水管14與外部出汽管13直接機械彎制而成，為一體結(jié) 構(gòu)，保證了換熱裝備的整體性；本實用新型外部出汽管不僅實現(xiàn)了蒸汽導出功能，而且出汽 管使荒煤氣與進水管隔離，使出汽管外部不低于結(jié)焦溫度，同時蒸汽上升逐步加熱進水，使 進水完全氣化，同時實現(xiàn)了上升管與本實用新型可以獨立工作互不影響。
[0030] 所述上升管與進汽管之間設有防彎支架23 ;進水管與出汽管之間設有進水管固 定件15。
[0031] 此外，本實用新型還有配置相關(guān)輔助設備和儀表，包括汽包及汽包相關(guān)設備、脫鹽 水蓄水箱、壓力表、溫度表、開關(guān)閥門等。
[0032] 本實用新型可以獨立安裝與更換、擁有上述結(jié)構(gòu)及除焦技術(shù)，換熱設備成獨立系 統(tǒng)，采用簡單上升管開孔插入方式，不用更換上升管，不影響生產(chǎn)，更換成本及維護成本低， 本實用新型可以稱為"獨立插入式"換熱管，這也是本實用新型與【背景技術(shù)】上升管換熱裝置 本質(zhì)區(qū)別。
[0033] 工作過程：可拆卸連接頭的出汽口與汽包9連接；將脫鹽水儲存于脫鹽水蓄水箱4 內(nèi)，脫鹽水蓄水箱內(nèi)脫鹽水通過水泵5、電動調(diào)節(jié)閥6送入可拆卸連接頭的進水口 20,然后 進入進水管14 ;進水通過進水管內(nèi)部的進水旋流器16旋流分離，順著進水管的管壁向下， 逐步預熱，進水在到達進水管14最低端前汽化，再沿出汽管13上升、加熱至飽和、過熱狀 態(tài)，沿出汽口 19排出，進入汽包9內(nèi)，直接供工藝使用，完成對上升管荒煤氣熱量的回收。 [0034] 本實用新型汽包內(nèi)的回收的蒸汽，直接供工藝使用。
[0035] 本實用新型更【具體實施方式】：上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出設備制 作，首先選取及裁制出汽管13和進水管14,量取導出汽管內(nèi)尺寸，焊接進水管固定件15,量 取進水管位置，內(nèi)部安裝進水旋流器16,把進水管與出汽管組裝、彎制，預制可拆卸連接頭 22,包含出汽口 19接頭（絲扣）、高溫熱電偶保護套20、進水口 21接頭(絲扣)，可拆卸連接 頭22為變徑接頭，可拆卸連接頭的直徑較小一端與出汽管連接，出汽管在可拆卸連接頭內(nèi) 與出汽口 19接頭絲扣連接，進水管在可拆卸連接頭內(nèi)與進水口 20接頭絲扣連接，可拆卸連 接頭的直徑較大一端與上升管連接法蘭連接；可拆卸連接頭22及出汽口 19接頭（絲扣）、 高溫熱電偶保護套20、進水口 21接頭(絲扣）全部焊接，保證接口密封。
[0036] 熱交換過程：循環(huán)水通過進水管11進入，在進水管內(nèi)部通過進水旋流器12的旋流 分離，順著進水管的管壁向下，逐步預熱，在進水管最低端汽化；再沿出汽管10上升，加熱 至飽和、過熱狀態(tài)，沿出汽口 13排出，進入汽包9,直接供工藝使用，完成回收上升管荒煤氣 熱量。
【權(quán)利要求】
1. 一種上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)，其特征在于：包含出汽管 (13)、進水管（14)、出汽口（19)、進水口（20)、可拆卸連接頭（22)和防結(jié)焦頭（24);出汽管 內(nèi)設有進水管，進水管下端不封閉，出汽管的下端封閉，出汽管下端設有防結(jié)焦頭，防結(jié)焦 頭為圓錐結(jié)構(gòu)，錐尖向下；出汽管和進水管的上端與可拆卸連接頭連接，可拆卸連接頭上設 有出汽口和進水口，出汽口與出汽管上端連通，進水口與進水管上端連通；進水管設置于出 汽管內(nèi)，為一體式結(jié)構(gòu)，出汽管和進水管一起彎成L型結(jié)構(gòu)（1)，L型結(jié)構(gòu)的水平段端部設 有可拆卸連接頭，垂直段端部設有防結(jié)焦頭；L型結(jié)構(gòu)的水平段和垂直段安裝在上升管（2) 內(nèi)，水平段端部穿出上升管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)，其特 征在于：所述進水管內(nèi)設有進水旋流器（16 );所述可拆卸連接頭的出汽口與汽包（9 )連接， 可拆卸連接頭的進水口與進水系統(tǒng)連接，進水系統(tǒng)包含脫鹽水蓄水箱（4)、水泵（5)和電動 調(diào)節(jié)閥（6)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)， 其特征在于：所述可拆卸連接頭上設有高溫熱電偶保護套（21)，高溫熱電偶保護套內(nèi)設有 高溫熱電偶（7 );高溫熱電偶連接控制器（8 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)， 其特征在于所述的L型結(jié)構(gòu)，進水管（14)與出汽管（13)彎制為一體結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種上升管余熱插入式溫控熱膨脹除焦熱管導出系統(tǒng)， 其特征在于所述上升管與進汽管之間設有防彎支架（23);進水管與出汽管之間設有進水管 固定件（15)。
【文檔編號】F22B1/18GK203904259SQ201420360564
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】陳宗凱, 蒲龍, 謝建奎 申請人:唐山市寶凱科技有限公司