專利名稱：煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置及取熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換元件，尤其涉及一種包含有熱管的取熱元件。本發(fā)明還涉及一種利用上述取熱元件所組成的用于回收煉焦炭化室爐頂工藝氣 余熱的余熱回收裝置。
背景技術(shù)：
目前大部分煉焦采用傳統(tǒng)的工藝，其過程中熱解產(chǎn)生的高溫工藝氣體從每個炭化 室頂部排出，主要成分為荒煤氣，并含有可回收的多種有機介質(zhì)成分，通常采用噴氨冷卻達 到工藝氣降溫，然后進入下一工序，例如200710051923. X所公開的一種對焦爐煤氣進行冷 卻的橫管初冷器，其包括初冷器殼體，所述殼體內(nèi)固定有上段噴灑管和下段噴灑管，在所述 下段噴灑管的上方設(shè)置斷塔盤，控制初冷器上段的冷凝液和噴灑液不經(jīng)過初冷器的下段而 直接引出，避免噴灑液和冷凝液流經(jīng)初冷器下段而吸收下段換熱管的冷量，減輕初冷器低 溫段的熱負荷，并同時減少低溫水的用量，以降低成本消耗，提高換熱管對煤氣的換熱效 率。但是，焦爐煤氣熱量仍然沒有得到有效回收與利用，同時仍需要消耗大量的冷卻介質(zhì)。對于整座焦爐而言，炭化室數(shù)量一般在幾十或上百個，數(shù)量之多，熱量耗散之大， 顯然，回收這部分熱量有利于節(jié)能環(huán)保。但是，如上所述，現(xiàn)有的取熱元件及取熱裝置，均不 能方便有效地適用于煉焦炭化室爐項工藝氣的余熱回收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的第一個技術(shù)問題是，提供一種可適用于煉焦炭化室爐頂工藝氣余 熱回收且取熱效率高、結(jié)構(gòu)簡單的取熱元件。本發(fā)明所述取熱元件，包括若干根熱管，所述熱管呈環(huán)形排列，各熱管之間由環(huán)形 翅屏相連接，形成環(huán)形周向管翅屏。本發(fā)明所述環(huán)形周向管翅屏，可有以下三種實現(xiàn)方式
在所述熱管的外管徑d ^ 25mm，且相鄰兩熱管的中心弧長小于或等于2d時，可采用周 向環(huán)管翅屏，即所述環(huán)形翅屏在各熱管管中心所形成的環(huán)形線上，與各熱管相連接。采用 周向環(huán)管翅屏結(jié)構(gòu)，可以使環(huán)形周向管翅屏具有更大的對流換熱面和輻射傳熱面，從而使 其傳熱效率進一步提高。在所述熱管的外管徑d > 25mm時，且相鄰兩熱管的中心弧長小于或等于2d時，為 減少積灰，同時又保證足夠的對流換熱面和輻射傳熱面，可采用周向切管翅屏，即所述環(huán) 形翅屏與各熱管周向相切，環(huán)形翅屏的內(nèi)圓周面與各熱管所形成的內(nèi)圓周面重合。當然，為了更好地減少積灰空間，便于積灰清理，所述環(huán)形周向管翅屏還可采用有 內(nèi)筒的周向管翅屏，即所述環(huán)形翅屏在其外圓周面上與各熱管連接。本發(fā)明采用熱管元件與環(huán)形翅屏組合形成取熱元件，首先可使取熱元件方便地布 設(shè)于煉焦炭化室爐項周向，充分節(jié)約設(shè)備布設(shè)空間；更重要的是，可以使取熱元件同時以輻 射、對流、導熱及相變傳熱方式進行綜合傳熱，傳熱效率大幅度提高。
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本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是，針對焦化工業(yè)工藝過程中，煉焦爐頂從炭 化室頂部排出的大量高溫、富含可回收物的工藝氣體，利用上述取熱元件，提供一種可實現(xiàn) 高效率降溫并回收其耗散的熱能的煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置，達到節(jié)能目的。本發(fā)明所述煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置，包括設(shè)置在煉焦炭化室爐項的 取熱元件，包括外殼體，工藝氣進、出口，取熱元件及汽包；所述取熱元件為環(huán)形周向管翅 屏，工藝氣進、出口分別設(shè)置于該環(huán)形周向管翅屏的下端和上端，其中，工藝氣進口與煉焦 炭化室爐頂部的工藝氣出口相對接；環(huán)形周向管翅屏的各熱管的上、下端分別通過上、下匯 集盤管相連通，上、下匯集盤管分別經(jīng)管道與置于汽包內(nèi)的放熱管連接，構(gòu)成環(huán)形周向管翅 屏的各熱管中工作液的封閉循環(huán)回路。另外，所述工藝氣進口與煉焦炭化室爐頂部的工藝氣出口具有相同的尺寸和通道 截面，以利于保持工藝氣的原流速，減輕積灰和結(jié)焦。同時，在環(huán)形周向管翅屏的外周面與外殼體之間設(shè)置隔熱蓄熱層，可減緩整體裝 置的熱沖擊。本發(fā)明采用環(huán)形周向管翅屏作為核心取熱元件，集輻射、對流和導熱方式進行綜 合傳熱，吸收工藝氣熱量，并通過進一步的相變換熱，將熱量取出，達到工藝氣降溫的目的。本發(fā)明可有效解決煉焦爐頂高溫工藝氣的熱量回收與降溫問題，將該生產(chǎn)過程中 產(chǎn)生的約800°C的工藝氣熱量取出并進行熱回收，使之溫度降到結(jié)焦點以上，約450°C后， 進入下一工序。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1.采用新型取熱元件環(huán)形周向管翅屏，取熱效率高；
2.工藝氣溫度的降低可控制在、50°C，避免了煤焦油的結(jié)焦，減少設(shè)備的維護成本；
3.設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，裝置中管屏排列與布置方式，提高了裝置安全可靠性，并有利于及時 清除積灰、結(jié)焦；
4.所回收熱量可附帶產(chǎn)生中、低壓蒸汽，可被循環(huán)利用于生產(chǎn)過程，提高能源綜合利用 效率。


圖1為本發(fā)明所述環(huán)形周向管翅屏實施例1結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明所述環(huán)形周向管翅屏實施例2結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明所述環(huán)形周向管翅屏實施例3結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明所述煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本圖4中的A—A向半剖面示意圖。圖中
1-工藝氣進口 2-下匯集盤管 3-工作液4-環(huán)形周向管翅屏 5-隔熱蓄熱層 6-外殼
7-上匯集盤管8-上接管9-汽導管10-放熱管11-汽包12-工藝氣出口 13-液導 管14-下接管41-熱管42-環(huán)形翅屏。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述如圖1、圖2及圖3所示，本發(fā)明所述環(huán)形周向管翅屏包括若干根熱管41，所述熱管41 呈環(huán)形排列，各熱管41之間由環(huán)形翅屏42相連接，形成環(huán)形周向管翅屏。其可以有三種結(jié) 構(gòu)形式，具體為 實施例1
如圖1所示，在所述熱管41的外管徑d ( 25mm，且相鄰兩熱管的中心弧長小于或等于 2d時，采用周向環(huán)管翅屏，即所述環(huán)形翅屏42在各熱管41的管中心所形成的環(huán)形線上， 與各熱管41相連接。實施例2
如圖2所示，在所述熱管41的外管徑d > 25mm時，且相鄰兩熱管的中心弧長小于或等 于2d時，采用周向切管翅屏，即所述環(huán)形翅屏42與各熱管41周向相切，環(huán)形翅屏42的內(nèi) 圓周面與各熱管41所形成的內(nèi)圓周面重合。實施例3
如圖3所示，所述環(huán)形周向管翅屏采用有內(nèi)筒的周向管翅屏，即所述環(huán)形翅屏42在其 外圓周面上與各熱管41連接。環(huán)形翅屏42成為周向管翅屏的內(nèi)筒。如圖4、圖5所示，本發(fā)明所述的煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置，包括環(huán)形 周向管翅屏4、上匯集盤管7、下匯集盤管2、放熱管10和汽包11，環(huán)形周向管翅屏4的上、 下端口分別設(shè)置工藝氣出口 12和工藝氣進口 1，工藝氣進口 1與煉焦炭化室爐頂部相連接； 其中，環(huán)形周向管翅屏4的各熱管的下端通過下匯集盤管2相連通，各熱管的上端通過上匯 集盤管7相連通，上匯集盤管7通過上接管8經(jīng)汽導管9，與置于汽包11內(nèi)的放熱管10連 接，放熱管10順序經(jīng)液導管13、下接管14與下匯集盤管2相連，構(gòu)成環(huán)形周向管翅屏4的 各熱管中工作液3的封閉循環(huán)回路。如圖4、圖5所示，在環(huán)形周向管翅屏4的外周面與外殼6之間設(shè)置隔熱蓄熱層5， 隔熱蓄熱層5可采用格子蓄熱磚與保溫材料，以減緩熱沖擊。如圖4所示，環(huán)形周向管翅屏4的熱管內(nèi)充入一定量工作液3，工作液要求為沸點 在7(T220°C，汽化潛熱> 2000kJ/kg。工作液3通過吸收熱量產(chǎn)生相變，經(jīng)汽導管9到達汽 包11內(nèi)的放熱管10，在此凝結(jié)放出熱量，冷凝液通過液導管13返回。實際使用時，本發(fā)明所述的煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置中的工藝氣進口 1與炭化室頂部對接，煉焦過程中煤的干餾所產(chǎn)生的工藝氣經(jīng)工藝氣進口 1進入該余熱回 收裝置，與其環(huán)形周向管翅屏4進行輻射、對流換熱及導熱，將環(huán)形周向管翅屏4的熱管41 中所充入一定量的可相變的工作液3，在運行中其吸收熱量后進行蒸發(fā)，經(jīng)上匯集盤管7匯 集后進入上接管8，經(jīng)上接管8相連的汽導管9，進入置于汽包11內(nèi)的放熱管10中進行凝 結(jié)放熱，冷凝后工作液3經(jīng)過液導管13回到下接管14，并進入下匯集盤管2循環(huán)運行。所 取出的熱量通過汽包11產(chǎn)生蒸汽，同時，工藝氣的溫度可從800°C降低到約450°C，由工藝 氣出口 12進入后續(xù)工藝裝置。
權(quán)利要求
1.一種取熱元件，包括若干根充有工作液的熱管，其特征在于所述熱管呈環(huán)形排列， 各熱管之間由環(huán)形翅屏相連接，形成環(huán)形周向管翅屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取熱元件，其特征在于所述環(huán)形周向管翅屏為周向環(huán)管翅 屏，即所述環(huán)形翅屏在各熱管管中心所形成的環(huán)形線上，與各熱管相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取熱元件，其特征在于所述環(huán)形周向管翅屏為周向切管翅 屏，即所述環(huán)形翅屏與各熱管周向相切，環(huán)形翅屏的內(nèi)圓周面與各熱管所形成的內(nèi)圓周面 重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取熱元件，其特征在于所述環(huán)形周向管翅屏為有內(nèi)筒的周 向管翅屏，即所述環(huán)形翅屏在其外圓周面上與各熱管連接，各熱管形成周向管翅屏的內(nèi)筒。
5.一種煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置，包括外殼體，工藝氣進、出口，取熱元件 及汽包，其特征在于所述取熱元件為權(quán)利要求1、2、3或4所述的環(huán)形周向管翅屏；工藝氣 進、出口分別設(shè)置于該環(huán)形周向管翅屏的下端和上端，其中，工藝氣進口與煉焦炭化室爐頂 部的工藝氣出口相對接；環(huán)形周向管翅屏的各熱管的上、下端分別通過上、下匯集盤管相連 通，上、下匯集盤管分別經(jīng)管道與置于汽包內(nèi)的放熱管連接，構(gòu)成環(huán)形周向管翅屏的各熱管 中工作液的封閉循環(huán)回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置，其特征在于所述工 藝氣進口與煉焦炭化室爐頂部的工藝氣出口具有相同的尺寸和通道截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置，其特征在于在環(huán)形 周向管翅屏的外周面與外殼體之間設(shè)置隔熱蓄熱層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煉焦炭化室爐頂工藝氣余熱回收裝置及取熱元件，所述取熱元件包括若干根充有工作液的熱管，各熱管呈環(huán)形排列，各熱管之間由環(huán)形翅屏相連接，形成環(huán)形周向管翅屏；所述余熱回收裝置包括設(shè)置在煉焦炭化室爐項的環(huán)形周向管翅屏及汽包，工藝氣進、出口分別設(shè)置于該環(huán)形周向管翅屏的下端和上端，其中的工藝氣進口與煉焦炭化室爐頂部的工藝氣出口相對接；環(huán)形周向管翅屏的各熱管的上、下端分別通過上、下匯集盤管相連通，上、下匯集盤管分別經(jīng)管道與置于汽包內(nèi)的放熱管連接，構(gòu)成環(huán)形周向管翅屏的各熱管中工作液的封閉循環(huán)回路。本發(fā)明可有效回收煉焦爐頂從炭化室頂部排出的大量高溫、富含可回收物的工藝氣體余熱，將其溫度從800℃降到450℃結(jié)焦點以上，安全環(huán)保節(jié)能，有利于大幅度降低運營成本和費用。
文檔編號F28F1/12GK102080940SQ20101061451
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉興, 孫立宇, 李來所, 楊峻, 段鸞芳, 王明軍 申請人:南京圣諾熱管有限公司