焦?fàn)t上升管余熱回收裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，包括上升管換熱器和蒸發(fā)器；上升管換熱器一端為與外部上升管連通的荒煤氣進(jìn)口、另一端為荒煤氣出口，蒸發(fā)器具有軟水進(jìn)口和蒸汽出口；還包括設(shè)有熔鹽泵和電加熱器的儲(chǔ)鹽罐，儲(chǔ)鹽罐內(nèi)安置有熔鹽；儲(chǔ)鹽罐具有第一熔鹽入口和第一熔鹽出口；上升管換熱器具有換熱夾層，換熱夾層具有第二熔鹽入口和第二熔鹽出口；蒸發(fā)器具有換熱腔，換熱腔具有第三熔鹽入口和第三熔鹽出口；第一熔鹽出口經(jīng)管道與第二熔鹽入口連通，第二熔鹽出口經(jīng)管道與第三熔鹽入口連通，第三熔鹽出口經(jīng)管道與第一熔鹽入口連通；熔鹽泵具有與第一熔鹽出口連通的出液管。本發(fā)明采用熔鹽作為換熱介質(zhì)，可順利實(shí)現(xiàn)對(duì)荒煤氣帶出熱的有效回收。
【專利說明】焦?fàn)t上升管余熱回收裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種余熱回收裝置，尤其是一種焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，屬于節(jié)能環(huán)保【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù) 申請(qǐng)人:了解，焦?fàn)t能對(duì)煤炭做高溫干餾處理，將其高效地轉(zhuǎn)換為焦炭、焦?fàn)t煤氣、煤焦油、粗苯等產(chǎn)物，是高效的能量轉(zhuǎn)換窯爐。在焦?fàn)t支出熱中，650°C _700°C荒煤氣的帶出熱約占36%，具有極高的回收利用價(jià)值。目前，通常采用降溫處理工藝來實(shí)現(xiàn)荒煤氣的工業(yè)應(yīng)用，傳統(tǒng)工藝為:向高溫荒煤氣噴灑大量70°C _75°C循環(huán)氨水使其降溫，實(shí)現(xiàn)余熱回收，然而，這會(huì)導(dǎo)致高溫荒煤氣帶出熱因循環(huán)氨水的大量蒸發(fā)而浪費(fèi)。
[0003]在20世紀(jì)80年代，日本大部分焦化廠曾將導(dǎo)熱油用于上升管回收荒煤氣帶出熱:他們將上升管做成夾套管，導(dǎo)熱油通過夾套管與高溫荒煤氣間接換熱，被加熱的高溫導(dǎo)熱油可用于多種用途，例如蒸氨、蒸餾煤焦油、干燥入爐煤等等。后來，我國濟(jì)鋼曾在五孔上升管進(jìn)行了類似的試驗(yàn)；我國武鋼、馬鋼、鞍鋼、漣鋼、北京焦化廠、沈陽煤氣二廠、本鋼一鐵、平頂山焦化廠等多家企業(yè)曾在上升管采用水汽化冷卻技術(shù)回收這部分熱量；此外，也有企業(yè)采用以氮?dú)鉃榻橘|(zhì)、與高溫荒煤氣間接換熱的方法。然而，以上各種方法或多或少存在以下問題:傳熱過程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、循環(huán)不夠通暢、荒煤氣側(cè)壁面焦油粘結(jié)導(dǎo)致堵塞荒煤氣通道、導(dǎo)熱油結(jié)焦堵塞導(dǎo)熱油通道、或不能有效解決開停車和運(yùn)行過程的熱脹冷縮問題。這使得以上方法或者難以成功實(shí)施，或者難以實(shí)現(xiàn)令人滿意的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，采用熔鹽作為換熱介質(zhì)，可順利實(shí)現(xiàn)對(duì)荒煤氣帶出熱的有效回收。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0006]一種焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，包括上升管換熱器和蒸發(fā)器；所述上升管換熱器一端為與外部上升管連通的荒煤氣進(jìn)口、另一端為荒煤氣出口，所述蒸發(fā)器具有軟水進(jìn)口和蒸汽出口；其特征是，還包括設(shè)有熔鹽泵和電加熱器的儲(chǔ)鹽罐，所述儲(chǔ)鹽罐內(nèi)安置有熔鹽；所述儲(chǔ)鹽罐具有第一熔鹽入口和第一熔鹽出口 ；所述上升管換熱器具有換熱夾層，所述換熱夾層具有第二熔鹽入口和第二熔鹽出口 ；所述蒸發(fā)器具有換熱腔，所述換熱腔具有第三熔鹽入口和第三熔鹽出口 ；所述第一熔鹽出口經(jīng)管道與第二熔鹽入口連通，所述第二熔鹽出口經(jīng)管道與第三熔鹽入口連通，所述第三熔鹽出口經(jīng)管道與第一熔鹽入口連通；所述熔鹽泵具有與第一熔鹽出口連通的出液管。
[0007]使用時(shí)，儲(chǔ)鹽罐中電加熱器將熔鹽加熱至液態(tài)成為低溫熔鹽，由熔鹽泵將低溫熔鹽送入上升管換熱器的換熱夾層；與此同時(shí)，荒煤氣持續(xù)通過上升管換熱器，與上升管換熱器換熱夾層中的低溫熔鹽換熱，使其成為高溫熔鹽，高溫熔鹽經(jīng)管道進(jìn)入蒸發(fā)器，將軟水加熱產(chǎn)生蒸汽后成為低溫熔鹽，并回到儲(chǔ)鹽罐。[0008]本發(fā)明進(jìn)一步完善的技術(shù)方案如下:
[0009]優(yōu)選地，所述上升管換熱器包括同軸嵌套、且垂向放置的內(nèi)管和外管，所述內(nèi)管和外管之間形成封閉的換熱夾層；所述第二熔鹽入口位于外管下部，所述第二熔鹽出口位于外管上部；所述上升管換熱器的上下兩端分別設(shè)有法蘭；所述上升管換熱器上端的法蘭經(jīng)膨脹節(jié)與內(nèi)管固連。
[0010]更優(yōu)選地，所述內(nèi)管內(nèi)壁設(shè)有一組沿內(nèi)管徑向延伸的垂向直翅片；所述內(nèi)管外壁設(shè)有與內(nèi)管同軸的螺旋翅片。[0011]采用該結(jié)構(gòu)后，直翅片可增強(qiáng)荒煤氣的輻射和對(duì)流換熱；螺旋翅片可使熔鹽在換熱夾層中螺旋上升，提高換熱效率；膨脹節(jié)可緩解上升管換熱器的熱脹冷縮。此外，該結(jié)構(gòu)中，熔鹽與荒煤氣通向順流流動(dòng)，可使內(nèi)管壁溫保持均勻。
[0012]優(yōu)選地，所述蒸發(fā)器還具有汽包和水罐，所述汽包位于換熱腔上方，所述水罐位于換熱腔下方；所述軟水進(jìn)口位于汽包下部，所述蒸汽出口位于汽包頂部；所述汽包經(jīng)一組垂向穿過換熱腔的管道與水罐連通；所述第三熔鹽入口位于換熱腔下部，所述第三熔鹽出口位于換熱腔上部；所述換熱腔內(nèi)還設(shè)有折流板。
[0013]更優(yōu)選地，所述軟水進(jìn)口經(jīng)設(shè)有水泵的管道與軟水源連通；所述水罐底部設(shè)有排水口。
[0014]該結(jié)構(gòu)中，軟水經(jīng)水泵進(jìn)入蒸發(fā)器汽包下部，并在自身重量作用下通過管道進(jìn)入水罐中；隨著軟水在水罐中越積越多，軟水進(jìn)入管道，并在換熱腔中熔鹽的加熱下沸騰產(chǎn)生汽水混合物，汽水混合物進(jìn)入汽包后分離出蒸汽，蒸汽由蒸汽出口排出。
[0015]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)鹽罐呈臥式放置并位于上升管換熱器和蒸發(fā)器的下方，所述電加熱器位于儲(chǔ)鹽罐內(nèi)的下部，所述熔鹽泵垂向放置；所述第一熔鹽入口、第一熔鹽出口分別位于儲(chǔ)鹽罐頂部；所述儲(chǔ)鹽罐頂部還具有氮?dú)饧訅嚎凇?br> [0016]該結(jié)構(gòu)中，儲(chǔ)鹽罐位于整套裝置的最下方，以保證停車時(shí)系統(tǒng)管路中的所有熔鹽能順利回流入內(nèi)；電加熱器把熔鹽加熱至液態(tài)，由熔鹽泵將熔鹽泵出第一熔鹽出口 ；在氮?dú)饧訅嚎谝缘獨(dú)饧訅嚎墒箖?chǔ)鹽罐內(nèi)保持略高于大氣壓的微正壓，將熔鹽與大氣環(huán)境有效隔絕，避免熔鹽變質(zhì)。
[0017]優(yōu)選地，所述上升管換熱器的第二熔鹽入口還經(jīng)具有閥門的管道與儲(chǔ)鹽罐的第一熔鹽入口連通；所述蒸發(fā)器的換熱腔底部設(shè)有熔鹽排出口，所述熔鹽排出口經(jīng)具有閥門的管道與儲(chǔ)鹽罐的第一熔鹽入口連通；連通第一熔鹽出口與第二熔鹽入口的管道、連通第三熔鹽出口與第一熔鹽入口的管道分別具有閥門。
[0018]該結(jié)構(gòu)中，在設(shè)備停車或其它情況下，可通過控制各閥門的開啟、關(guān)閉，使蒸發(fā)器換熱腔中、上升管換熱器換熱夾層內(nèi)的熔鹽順利回到儲(chǔ)鹽罐內(nèi)，避免因熔鹽冷卻固化導(dǎo)致
管路堵塞。
[0019]優(yōu)選地，所述熔鹽是由硝酸鉀、亞硝酸鈉和硝酸鈉按重量百分比53%:40%:7%構(gòu)成的三元熔鹽。
[0020]熔鹽在液態(tài)的工作溫度范圍最高可為~500°C，比導(dǎo)熱油等熱媒的工作溫度提高了近200°C，而荒煤氣的進(jìn)口溫度通常有~800°C，這使得熔鹽比其它熱媒更能適應(yīng)焦?fàn)t上升管余熱回收。
[0021]本發(fā)明創(chuàng)新地將熔鹽用于回收荒煤氣余熱，并對(duì)此專門設(shè)計(jì)了配套設(shè)備，使之能夠順利實(shí)施，有效回收荒煤氣余熱，同時(shí)可避免出現(xiàn)導(dǎo)熱油遇高溫易結(jié)焦、水汽化技術(shù)中蒸汽易出現(xiàn)循環(huán)不暢等問題。
[0022]本發(fā)明將吸熱單元(上升管換熱器)和放熱單元(蒸發(fā)器)分開設(shè)置，屬于分離式結(jié)構(gòu)，一方面由于焦?fàn)t頂部通常設(shè)有幾十個(gè)上升管，可用一個(gè)放熱單元對(duì)應(yīng)多個(gè)吸熱單元，甚至幾十個(gè)吸熱單元共用一個(gè)放熱單元，使整個(gè)裝置更簡單；另一方面，在運(yùn)行中如有問題出現(xiàn)可容易判別，并進(jìn)行單獨(dú)維修處理。
[0023]本發(fā)明余熱回收量較大，蒸汽產(chǎn)量較大，甚至可產(chǎn)生過熱蒸汽，可用于多種工業(yè)用途，甚至可直接用于汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的箭頭表示流體流動(dòng)方向。
[0025]圖2為圖1實(shí)施例上升管換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的箭頭表示流體流動(dòng)方向。
[0026]圖3為圖2的俯視圖。
[0027]圖4為圖1實(shí)施例蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的箭頭表示流體流動(dòng)方向。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本發(fā)明不限于所給出的例子。
[0029]實(shí)施例1
[0030]本實(shí)施例的焦?fàn)t上升`管換熱器余熱回收裝置基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括上升管換熱器2和蒸發(fā)器3 ;上升管換熱器2—端為荒煤氣進(jìn)口 2-1、另一端為荒煤氣出口 2-2，蒸發(fā)器3具有軟水進(jìn)口 3-1和蒸汽出口 3-2。
[0031]還包括設(shè)有熔鹽泵1-1和電加熱器1-2的儲(chǔ)鹽罐1，儲(chǔ)鹽罐I內(nèi)安置有熔鹽；儲(chǔ)鹽罐I具有第一熔鹽入口 1-3和第一熔鹽出口 1-4;上升管換熱器2具有換熱夾層，換熱夾層具有第二熔鹽入口 2-3和第二熔鹽出口 2-4 ;蒸發(fā)器3具有換熱腔3-3，換熱腔3_3具有第三熔鹽入口 3-4和第三熔鹽出口 3-5 ;第一熔鹽出口 1-4經(jīng)管道4-1與第二熔鹽入口 2_3連通，第二熔鹽出口 2-4經(jīng)管道4-2與第三熔鹽入口 3-4連通，第三熔鹽出口 3-5經(jīng)管道4_3與第一熔鹽入口 1-3連通；熔鹽泵1-1具有與第一熔鹽出口 1-4連通的出液管1-5。
[0032]如圖2和圖3所示，上升管換熱器2包括同軸嵌套、且垂向放置的內(nèi)管2-5和外管
2-6，內(nèi)管2-5和外管2-6之間形成封閉的換熱夾層；第二熔鹽入口2-3位于外管2_6下部，第二熔鹽出口 2-4位于外管2-6上部；上升管換熱器2的上下兩端分別設(shè)有法蘭2-7、2-8 ；上升管換熱器2上端的法蘭2-7經(jīng)膨脹節(jié)2-9與內(nèi)管2-5固連。內(nèi)管2_5內(nèi)壁設(shè)有一組沿內(nèi)管2-5徑向延伸的垂向直翅片2-10 ;內(nèi)管2-5外壁設(shè)有與內(nèi)管2-5同軸的螺旋翅片2_11。
[0033]如圖4所示，蒸發(fā)器3還具有汽包3-6和水罐3_7，汽包3_6位于換熱腔3_3上方，水罐3-7位于換熱腔3-3下方；軟水進(jìn)口 3-1位于汽包3-6下部，蒸汽出口 3_2位于汽包
3-6頂部；汽包3-6經(jīng)一組垂向穿過換熱腔3-3的管道3-8與水罐3-7連通；第三熔鹽入口3-4位于換熱腔3-3下部，第三熔鹽出口 3-5位于換熱腔3-3上部；換熱腔3_3內(nèi)還設(shè)有折流板3-9。軟水進(jìn)口 3-1經(jīng)設(shè)有水泵5的管道4-4與軟水源6連通；水罐3-7底部設(shè)有排水Π 3-10。[0034]儲(chǔ)鹽罐I呈臥式放置并位于上升管換熱器2和蒸發(fā)器3的下方，電加熱器1-2位于儲(chǔ)鹽罐I內(nèi)的下部，熔鹽泵1-1垂向放置；第一熔鹽入口 1-3、第一熔鹽出口 1-4分別位于儲(chǔ)鹽罐I頂部；儲(chǔ)鹽罐I頂部還具有氮?dú)饧訅嚎?1-7。
[0035]上升管換熱器2的第二熔鹽入口 2-3還經(jīng)具有閥門5-1的管道4_5與儲(chǔ)鹽罐I的第一熔鹽入口 1-3連通；蒸發(fā)器3的換熱腔3-3底部設(shè)有熔鹽排出口 3-11，熔鹽排出口 3-11經(jīng)具有閥門5-2的管道4-6與儲(chǔ)鹽罐I的第一熔鹽入口 1-3連通；連通第一熔鹽出口 1-4與第二熔鹽入口 2-3的管道4-1、連通第三熔鹽出口 3-5與第一熔鹽入口 1-3的管道4_3分別具有閥門5-3、5-4。
[0036]此外，本實(shí)施例采用的熔鹽是由硝酸鉀、亞硝酸鈉和硝酸鈉按重量百分比53%:40%:7%構(gòu)成的三元熔鹽。 [0037]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，包括上升管換熱器和蒸發(fā)器；所述上升管換熱器一端為與外部上升管連通的荒煤氣進(jìn)口、另一端為荒煤氣出口，所述蒸發(fā)器具有軟水進(jìn)口和蒸汽出口；其特征是，還包括設(shè)有熔鹽泵和電加熱器的儲(chǔ)鹽罐，所述儲(chǔ)鹽罐內(nèi)安置有熔鹽；所述儲(chǔ)鹽罐具有第一熔鹽入口和第一熔鹽出口 ；所述上升管換熱器具有換熱夾層，所述換熱夾層具有第二熔鹽入口和第二熔鹽出口 ；所述蒸發(fā)器具有換熱腔，所述換熱腔具有第三熔鹽入口和第三熔鹽出口 ；所述第一熔鹽出口經(jīng)管道與第二熔鹽入口連通，所述第二熔鹽出口經(jīng)管道與第三熔鹽入口連通，所述第三熔鹽出口經(jīng)管道與第一熔鹽入口連通；所述熔鹽泵具有與第一熔鹽出口連通的出液管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，其特征是，所述上升管換熱器包括同軸嵌套、且垂向放置的內(nèi)管和外管，所述內(nèi)管和外管之間形成封閉的換熱夾層；所述第二熔鹽入口位于外管下部，所述第二熔鹽出口位于外管上部；所述上升管換熱器的上下兩端分別設(shè)有法蘭；所述上升管換熱器上端的法蘭經(jīng)膨脹節(jié)與內(nèi)管固連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，其特征是，所述內(nèi)管內(nèi)壁設(shè)有一組沿內(nèi)管徑向延伸的垂向直翅片；所述內(nèi)管外壁設(shè)有與內(nèi)管同軸的螺旋翅片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，其特征是，所述蒸發(fā)器還具有汽包和水罐，所述汽包位于換熱腔上方，所述水罐位于換熱腔下方；所述軟水進(jìn)口位于汽包下部，所述蒸汽出口位于汽包頂部；所述汽包經(jīng)一組垂向穿過換熱腔的管道與水罐連通；所述第三熔鹽入口位于換熱腔下部，所述第三熔鹽出口位于換熱腔上部；所述換熱腔內(nèi)還設(shè)有折流板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，其特征是，所述軟水進(jìn)口經(jīng)設(shè)有水泵的管道與軟水源連通；所述水罐底部設(shè)有排水口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，其特征是，所述儲(chǔ)鹽罐呈臥式放置并位于上升管換熱器和蒸發(fā)器的下方，所述電加熱器位于儲(chǔ)鹽罐內(nèi)的下部，所述熔鹽泵垂向放置；所述第一熔鹽入口、第一熔鹽出口分別位于儲(chǔ)鹽罐頂部；所述儲(chǔ)鹽罐頂部還具有氮?dú)饧訅嚎?。`
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，其特征是，所述上升管換熱器的第二熔鹽入口還經(jīng)具有閥門的管道與儲(chǔ)鹽罐的第一熔鹽入口連通；所述蒸發(fā)器的換熱腔底部設(shè)有熔鹽排出口，所述熔鹽排出口經(jīng)具有閥門的管道與儲(chǔ)鹽罐的第一熔鹽入口連通；連通第一熔鹽出口與第二熔鹽入口的管道、連通第三熔鹽出口與第一熔鹽入口的管道分別具有閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，其特征是，所述熔鹽是由硝酸鉀、亞硝酸鈉和硝酸鈉按重量百分比53%:40%:7%構(gòu)成的三元熔鹽。
【文檔編號(hào)】F28D20/02GK103756692SQ201410051124
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】劉小平, 張素軍, 李菊香, 楊桂蘭, 王良虎, 董人和, 彭友誼 申請(qǐng)人:南京華電節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司, 南京工業(yè)大學(xué)