本發(fā)明涉及余熱利用，更具體地，涉及一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器。

背景技術(shù)：

1、電解鋁工業(yè)在鋁冶煉過程中需要陽極材料作為電極，陽極材料的成分是炭。目前一般把石油焦進(jìn)行高溫煅燒以去除其中的水分、揮發(fā)份及其它化工殘留物，提高原料密度、機(jī)械強(qiáng)度以及導(dǎo)電性能。煅燒溫度為1200～1300℃，石油焦經(jīng)過罐式煅燒爐煅燒后稱之為煅后焦。由于煅后焦溫度較高，在現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝中，一般利用循環(huán)水通過夾套式換熱器對煅后焦進(jìn)行冷卻，使物料低于100℃后排出并收集，循環(huán)水加熱后再通過冷卻塔降溫，得以循環(huán)使用。夾套式換熱器，就是把換熱器做成夾層結(jié)構(gòu)，煅后焦在夾層內(nèi)壁圍攏的空間通過，夾層內(nèi)壁和夾層外壁之間，有冷卻水在其中流過。

2、煅后焦溫度高于1000℃，其余熱品質(zhì)較高，目前的生產(chǎn)工藝僅僅產(chǎn)生熱水，并且熱水也在冷卻塔中把吸收的熱量散到空氣中，造成了余熱的大量浪費(fèi)。目前為了讓高品質(zhì)的余熱得以利用，行業(yè)里技術(shù)發(fā)展方向是把產(chǎn)生熱水的夾套式換熱器升級為能產(chǎn)生蒸汽的管式換熱器。

3、實(shí)用新型專利cn?210802082?u《一種煅燒焦料斗蒸汽發(fā)生器》，其結(jié)構(gòu)為：水冷套設(shè)置上集箱和下集箱，用數(shù)十根換熱管立管將上集箱和下集箱連通起來，煅后焦從換熱管圍成的中空結(jié)構(gòu)中通過，把熱量傳導(dǎo)給換熱管。但此技術(shù)存在一個(gè)缺陷，就是當(dāng)煅后焦下料不均時(shí)，換熱管受熱有差別，造成換熱管中水的汽化程度有差別，造成汽水流速不統(tǒng)一，造成各換熱管的阻力不均衡，導(dǎo)致個(gè)別換熱管出現(xiàn)汽水淤滯的情況，汽水淤滯后不能及時(shí)把煅后焦的熱量帶走，造成個(gè)別換熱管產(chǎn)生局部高溫。在實(shí)際生產(chǎn)中，曾發(fā)生多起個(gè)別換熱管局部過熱導(dǎo)致?lián)Q熱管炭化，造成設(shè)備損壞事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述情況，本實(shí)用新型專利提供了一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器，所述炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器通過兩根雙螺旋布置的換熱管束實(shí)現(xiàn)把煅后焦熱量轉(zhuǎn)換成蒸汽的目的，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，促進(jìn)生產(chǎn)。本實(shí)用即可解決余熱高品質(zhì)利用問題，又可以提高設(shè)備安全運(yùn)行性能。

2、具體來說，本實(shí)用新型專利通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器，由蒸汽冷卻器本體構(gòu)成；所述炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器為梯形殼體，所述殼體上部設(shè)有第一法蘭，其底部設(shè)有第二法蘭；所述殼體內(nèi)壁通過管卡連接有雙螺旋換熱管；所述雙螺旋換熱管由1#換熱管束和2#換熱管束構(gòu)成；所述1#換熱管束上設(shè)有1#換熱管束進(jìn)水口和1#換熱管束出汽口；所述2#換熱管束設(shè)有2#換熱管束進(jìn)水口和2#換熱管出汽口；其中：

4、所述1#換熱管束進(jìn)水口和2#換熱管束進(jìn)水口均設(shè)置在蒸汽冷卻器下部，冷水從下部的1#換熱管進(jìn)水口、2#換熱管進(jìn)水口進(jìn)到換熱管束內(nèi)，煅后焦從蒸汽冷卻器上第一法蘭側(cè)進(jìn)入，靠自重從上向下移動(dòng)，與雙螺旋換熱管換熱后從下第二法蘭側(cè)出蒸汽冷卻器，再進(jìn)入后續(xù)的物料輸送及收集設(shè)備；

5、所述1#換熱管束進(jìn)水口和2#換熱管束均設(shè)置在蒸汽冷卻器上部，工質(zhì)水在1#換熱管束和2#換熱管束內(nèi)與煅后焦換熱后，汽化成蒸汽，從1#換熱管出汽口、2#換熱管出汽口引出進(jìn)入后續(xù)的蒸汽收集設(shè)備。

6、進(jìn)一步地，所述1#換熱管束和2#換熱管束為扁平立筒結(jié)構(gòu)；所述1#換熱管束和2#換熱管束均采用φ38×4，材質(zhì)20g，所述1#換熱管束和2#換熱管束的管中心距離40mm～70mm。

7、進(jìn)一步地，所述第一法蘭與所述第二法蘭材質(zhì)均為耐熱鋼；所述第一法蘭與所述第二法蘭的厚度均為20mm～40mm。

8、進(jìn)一步地，所述第一法蘭內(nèi)徑寬度與所述第二法蘭內(nèi)徑寬度相同；所述第一法蘭內(nèi)徑長度大于所述第二法蘭內(nèi)徑長度。

9、進(jìn)一步地，所述蒸汽冷卻器內(nèi)層設(shè)置有保溫層；所述保溫層為140mm～160mm厚硅酸鋁毯。

10、有益效果

11、1、對于煅后焦冷卻，原來采用夾套式冷卻裝置，用循環(huán)水把煅后焦冷卻下來，一是沒有把余熱進(jìn)行利用，造成能源浪費(fèi)，二是更別談?dòng)酂岣咝Ю脝栴}。本發(fā)明所述雙螺旋管蒸汽冷卻器，有利于將高品質(zhì)的余熱進(jìn)行高效利用，所產(chǎn)蒸汽后續(xù)可以用來發(fā)電、采暖、空調(diào)制冷，甚至是蒸汽外賣，變廢為寶，獲得較高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。本實(shí)用新型采用雙螺旋管換熱管束，相比于采用數(shù)十根立管的換熱器，受熱膨脹性能大大改善，熱應(yīng)力降低，安全性提高。采用雙螺旋管換熱管束，相比于采用數(shù)十根立管的換熱器，其管束內(nèi)壓力更容易平衡，避免了壓力失衡帶來個(gè)別管束內(nèi)汽水淤滯，造成個(gè)別管束局部過熱而損壞的可能性。

12、2、本實(shí)用新型發(fā)明，可大大提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，相對于cn?210802082?u《一種煅燒焦料斗蒸汽發(fā)生器》設(shè)置數(shù)十根換熱管來說，目前僅設(shè)置2根換熱管，有利于保持壓力平衡。在實(shí)際運(yùn)行中，兩根換熱管中的工質(zhì)無論是水、汽水混合物還是蒸汽，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只要確保給水壓力，就能使換熱管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)流暢，只要工質(zhì)流暢的流動(dòng)，就能把煅后焦的熱量及時(shí)帶走，不發(fā)生局部高溫的情況，確保安全。

13、3、本實(shí)用新型，相對于cn?210802082?u《一種煅燒焦料斗蒸汽發(fā)生器》，該發(fā)明設(shè)置了數(shù)十根的立管換熱管，立管換熱管受熱膨脹時(shí)，立管與上、下集箱連接處會(huì)出現(xiàn)較大應(yīng)力，如果焊接質(zhì)量不過關(guān)，則更容易出現(xiàn)安全事故。而本實(shí)用新型發(fā)明采用雙螺旋管，在受熱膨脹時(shí)會(huì)有一定的柔性，可大大減小膨脹應(yīng)力。

14、4、本實(shí)用新型中換熱管均采用φ38×4，管間凈距20mm，此設(shè)計(jì)有益效果是：換熱管管徑較小，管間距較小，這樣可以增加換熱效果，另外可以避免煅后焦在換熱管管間的堆積。本實(shí)用新型中雙螺旋管蒸汽冷卻器為扁平立筒結(jié)構(gòu)，有利于熱傳遞，增強(qiáng)換熱效果。本實(shí)用新型一是有利于煅后焦與換熱管的換熱，二是上、下口內(nèi)徑寬度一致，從結(jié)構(gòu)上保證煅后焦排料順暢、不蓬料，避免高溫煅后焦堆積導(dǎo)致?lián)Q熱管局部高溫而損壞換熱管；本實(shí)用新型提高了雙螺旋管蒸汽冷卻器的安全性能。

15、5、本實(shí)用新型采用雙螺旋管換熱管束，相比于采用數(shù)十根立管的換熱器，受熱膨脹性能大大改善，熱應(yīng)力降低，安全性提高；其管束內(nèi)壓力更容易平衡，避免了壓力失衡帶來管束內(nèi)汽水淤滯而造成管束局部過熱損壞的可能性。

16、6、本實(shí)用新型的雙螺旋管換熱管束其采用扁平立筒結(jié)構(gòu)，有利于熱傳遞，增強(qiáng)換熱效果；同時(shí)，本實(shí)用新型確保煅后焦排料通暢，提高安全性能。

技術(shù)特征：

1.一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器，由蒸汽冷卻器本體構(gòu)成；其特征在于：所述炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器為梯形殼體，所述殼體上部設(shè)有第一法蘭，其底部設(shè)有第二法蘭；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器，其特征在于：所述1#換熱管束和2#換熱管束為扁平立筒結(jié)構(gòu)；所述1#換熱管束和2#換熱管束均采用φ38×4，材質(zhì)20g，所述1#換熱管束和2#換熱管束的管中心距離40mm～70mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器，其特征在于：所述第一法蘭與所述第二法蘭材質(zhì)均為耐熱鋼；所述第一法蘭與所述第二法蘭的厚度均為20mm～40mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器，其特征在于：所述第一法蘭內(nèi)徑寬度與所述第二法蘭內(nèi)徑寬度相同；所述第一法蘭內(nèi)徑長度大于所述第二法蘭內(nèi)徑長度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器，其特征在于：所述蒸汽冷卻器內(nèi)層設(shè)置有保溫層；所述保溫層為140mm～160mm硅酸鋁毯。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供一種炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器，由蒸汽冷卻器本體構(gòu)成；所述炭素煅后焦雙螺旋管蒸汽冷卻器為梯形殼體，所述殼體上部設(shè)有第一法蘭，其底部設(shè)有第二法蘭；所述殼體內(nèi)部設(shè)有雙螺旋換熱管；所述雙螺旋換熱管由1#換熱管束和2#換熱管束構(gòu)成；所述1#換熱管束上設(shè)有1#換熱管束進(jìn)水口和1#換熱管束出汽口；所述2#換熱管束設(shè)有1#換熱管束進(jìn)水口和2#換熱管出汽口；本技術(shù)通過兩根雙螺旋布置的換熱管實(shí)現(xiàn)把煅后焦熱量轉(zhuǎn)換成蒸汽的目的；一是將炭素煅燒爐煅后焦進(jìn)行冷卻，滿足生產(chǎn)工藝要求，并確保設(shè)備運(yùn)行的安全性，二是進(jìn)一步的，把高品質(zhì)的余熱進(jìn)行回收，生產(chǎn)蒸汽，來獲得更大的經(jīng)濟(jì)收益。

技術(shù)研發(fā)人員：張福濱,陶軍普,賴鐵鋼,王艷婷,姜舒博,孫振川,李隨,劉忠成,李連鎖,安軍偉,莊玲,馬延紅,李志寧,王廣順
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中材節(jié)能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240430
技術(shù)公布日：2024/12/26