本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t上升管余熱利用裝置。

背景技術(shù)：

鋼鐵行業(yè)是高投入、高產(chǎn)出行業(yè)，同時也是高耗能行業(yè)，近年來，隨著能源供應(yīng)的日趨緊張以及環(huán)境保護(hù)壓力的增大，鋼鐵行業(yè)對節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用日益重視，焦?fàn)t荒煤氣余熱回收技術(shù)即是其中重要的一項(xiàng)。

我國是焦炭生產(chǎn)大國，焦化廠的煉焦工藝中，從炭化室出來的荒煤氣溫度約為650℃～750℃，其熱量約占焦?fàn)t輸出總熱量的36％左右，一般情況下，焦化廠會對這部分熱量進(jìn)行回收再利用，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好、節(jié)能減排的目的。

焦化廠一般采用的荒煤氣熱量回收方式是在焦?fàn)t上升管的內(nèi)壁和外壁之間通入換熱介質(zhì)，形成換熱夾套層，與從焦?fàn)t上升管底部進(jìn)入的荒煤氣進(jìn)行熱交換將荒煤氣中的熱量進(jìn)行回收。但在實(shí)際應(yīng)用中，該裝置主要有三大缺點(diǎn)，第一是會產(chǎn)生夾套根部結(jié)焦問題，影響換熱器正常工作；第二是水夾套使用時間久了會產(chǎn)生泄漏問題，嚴(yán)重的將會導(dǎo)致整個汽水分離器里面的水漏入炭化室，造成安全事故；第三是由于荒煤氣與換熱介質(zhì)進(jìn)行的熱交換比較慢，往往還未來得及充分進(jìn)行余熱回收，就已經(jīng)從焦?fàn)t上升管逸出，所以這種熱量回收方式換熱效率較低，回收熱量的能力有限?；拿簹庥酂峄厥占夹g(shù)也曾嘗試過其他非夾套方案，如采用高溫?zé)峁艿姆绞?，但終因其成本太高，安全隱患問題而無法推廣應(yīng)用。

總的來說，目前的普遍研究還依然集中于夾套冷卻技術(shù)，重點(diǎn)在于尋求更加科學(xué)有效的方案以較好的解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種有效避免結(jié)焦的焦?fàn)t上升管余熱利用裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明焦?fàn)t上升管余熱利用裝置，包括換熱裝置和汽水分離器；所述換熱裝置包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的殼體、保溫層、換熱通道和內(nèi)套筒；

其中，所述換熱通道包括螺旋設(shè)置的換熱管道，所述換熱管道朝向所述上升管中心的一側(cè)與所述內(nèi)套筒貼緊；

所述換熱管道的上端設(shè)置有汽水混合物出口，所述汽水混合物出口與伸出所述外殼并與所述外殼密封連接，所述換熱管道下端設(shè)置有進(jìn)水口，所述進(jìn)水口伸出所述外殼并與所述外殼密封連接；

所述換熱管道的汽水混合物出口與汽水分離器的上部連通，所述進(jìn)水口與所述汽水分離器的下部連通，所述汽水分離器下部還設(shè)置有補(bǔ)水口，所述補(bǔ)水口與工業(yè)水管道連通。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)套筒的內(nèi)壁設(shè)置有納米不粘涂層。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)套筒的外徑與所述換熱通道內(nèi)徑相等，所述內(nèi)套筒的外壁與所述換熱通道的內(nèi)側(cè)形成線接觸。

進(jìn)一步地，所述保溫層的外壁與所述換熱通道的外徑相等，所述保溫層的內(nèi)壁與所述換熱通道的外側(cè)形成線接觸。

進(jìn)一步地，所述換熱通道包括兩根或兩根以上的換熱管道；相鄰兩根換熱管道之間密封連接，

各所述換熱管道的上端設(shè)置在同一高度，各所述換熱管道的上端與上連通管道連通，所述上連通管道與所述汽水混合物出口連通，

各所述換熱管道的下端設(shè)置在同一高度，各所述換熱管道的下端與下連通管道連通，所述下連通管道與所述汽水混合物出口連通。

進(jìn)一步地，所述上升管的兩端設(shè)置有連接法蘭，所述連接法蘭包括環(huán)形的水平連接板和筒形的豎直連接板，所述豎直連接板的內(nèi)徑與所述換熱通道的外徑相等，所述水平連接板與所述殼體連接，所述水平連接板的內(nèi)徑與所述豎直連接板的內(nèi)徑相等，所述水平連接板與所述豎直連接板同軸連接在一起。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)套筒與所述換熱通道和外套筒可拆卸連接。

進(jìn)一步地，換熱管道的下端連通有排污口，所述排污口伸出所述殼體。

本發(fā)明焦?fàn)t上升管余熱利用裝置，采用內(nèi)外套筒的形式，汽水通道布置于內(nèi)外套筒所形成的冷卻夾套內(nèi)，有效避免了汽水管道長期運(yùn)行帶來的滲水安全問題，保證了換熱器的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，且一旦內(nèi)套筒結(jié)焦腐蝕嚴(yán)重，其更換維護(hù)也非常方便。

本發(fā)明焦?fàn)t上升管余熱利用裝置，采用螺旋盤管的形式，有效增加了換熱沿程，延長了熱交換時間，避免了換熱沿程較短引起的余熱回收不充分問題，提高了單位面積的利用率，降低了單位換熱面積的結(jié)焦可能性，提高了荒煤氣熱能回收效率。

采用了上述技術(shù)方案后，本焦?fàn)t上升管余熱利用設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，保證了換熱器安全和可靠的回收荒煤氣的余熱，提高了夾套冷卻式換熱器的效率，且能確保在惡劣工況下焦?fàn)t和換熱器的安全高效運(yùn)行，緩解了以往換熱器在運(yùn)行過程中的結(jié)焦和腐蝕問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明焦?fàn)t上升管余熱利用裝置的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是圖1的A-A剖視圖；

圖3是圖1的B-B剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

如圖1-3所示，本實(shí)施例提供一種焦?fàn)t上升管余熱利用裝置，包括換熱裝置和汽水分離器；所述換熱裝置包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的殼體2、保溫層、換熱通道3和內(nèi)套筒1；

其中，所述換熱通道3包括螺旋設(shè)置的換熱管道，所述換熱管道朝向所述上升管中心的一側(cè)與所述內(nèi)套筒1貼緊；

所述換熱管道的上端設(shè)置有汽水混合物出口5，所述汽水混合物出口5與伸出所述外殼并與所述外殼密封連接，所述換熱管道下端設(shè)置有進(jìn)水口4，所述進(jìn)水口4伸出所述外殼并與所述外殼密封連接；

所述換熱管道的汽水混合物出口5與汽水分離器的上部連通，所述進(jìn)水口4與所述汽水分離器的下部連通，所述汽水分離器下部還設(shè)置有補(bǔ)水口，所述補(bǔ)水口與工業(yè)水管道連通。

本實(shí)施例的上升管換熱器為帶有內(nèi)套筒1的換熱器，該換熱器中心內(nèi)筒采用抗高溫氧化、耐腐蝕性的奧氏體不銹鋼制成，筒內(nèi)側(cè)作為荒煤氣流通通道；其外側(cè)筒體內(nèi)部采用保溫材料內(nèi)襯，外部用普通碳鋼密封，進(jìn)而防止荒煤氣泄漏，其中間采用螺旋盤管作為汽水通道。高溫焦?fàn)t荒煤氣進(jìn)入上升管內(nèi)側(cè)，在流動的過程中將熱量首先傳遞給內(nèi)套筒1，再由內(nèi)套筒1經(jīng)中間空間傳給螺旋盤管，盤管內(nèi)為汽水通道，汽水分離器給水在盤管內(nèi)吸收荒煤氣的熱量，產(chǎn)生汽水混合物，經(jīng)汽水分離進(jìn)入汽水分離器后生產(chǎn)出相應(yīng)壓力的蒸汽。

焦?fàn)t上升管換熱器底部設(shè)置進(jìn)水口4和排污口，頂部設(shè)置汽水混合物出口5；采用此特殊結(jié)構(gòu)的換熱器后，可以保證換熱器內(nèi)壁溫度高于煤焦油的沸點(diǎn)溫度，因而避免換熱內(nèi)壁出現(xiàn)焦油粘接堵塞現(xiàn)象，上升管荒煤氣導(dǎo)出暢通，不會影響焦?fàn)t正常生產(chǎn)。

此設(shè)備可以在保證熱效率的前提下保證換熱器安全穩(wěn)定運(yùn)行，并避免換熱器內(nèi)壁出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)焦現(xiàn)象。

本實(shí)施例焦?fàn)t上升管余熱利用裝置，采用內(nèi)外套筒的形式，汽水通道布置于內(nèi)外套筒所形成的冷卻夾套內(nèi)，有效避免了汽水管道長期運(yùn)行帶來的滲水安全問題，保證了換熱器的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，且一旦內(nèi)套筒1結(jié)焦腐蝕嚴(yán)重，其更換維護(hù)也非常方便。

本實(shí)施例焦?fàn)t上升管余熱利用裝置，采用螺旋盤管的形式，有效增加了換熱沿程，延長了熱交換時間，避免了換熱沿程較短引起的余熱回收不充分問題，提高了單位面積的利用率，降低了單位換熱面積的結(jié)焦可能性，提高了荒煤氣熱能回收效率。

采用了上述技術(shù)方案后，本焦?fàn)t上升管余熱利用設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，保證了換熱器安全和可靠的回收荒煤氣的余熱，提高了夾套冷卻式換熱器的效率，且能確保在惡劣工況下焦?fàn)t和換熱器的安全高效運(yùn)行，緩解了以往換熱器在運(yùn)行過程中的結(jié)焦和腐蝕問題。

實(shí)施例2

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)套筒1的內(nèi)壁設(shè)置有納米不粘涂層。內(nèi)套筒1內(nèi)壁采用了特殊的納米不粘材料涂層，可以極大地緩解換熱器內(nèi)部因荒煤氣降溫而引起的表面結(jié)焦和腐蝕現(xiàn)象，并且具有很好的抗氧化、抗?jié)B碳、抗?jié)B氮性能。

實(shí)施例3

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)套筒1的外徑與所述換熱通道3內(nèi)徑相等，所述內(nèi)套筒1的外壁與所述換熱通道3的內(nèi)側(cè)形成線接觸。

所述保溫層的外壁與所述換熱通道3的外徑相等，所述保溫層的內(nèi)壁與所述換熱通道3的外側(cè)形成線接觸。

內(nèi)套筒1的外壁與所述換熱通道3的內(nèi)側(cè)形成線接觸，使相鄰兩圈換熱管道與內(nèi)套筒1之間形成了一定的空間，這樣，在接觸部分是內(nèi)套筒1向化熱通道進(jìn)行熱傳導(dǎo)，在非接觸部分是內(nèi)套筒1向空間內(nèi)輻射散熱，然后該空間內(nèi)的空氣在于化熱通道之間進(jìn)行換熱，這樣的結(jié)構(gòu)能夠保證內(nèi)套筒1與換熱通道3之間具有一定的溫度梯度，而內(nèi)套筒1與荒煤氣之間也具有一定的溫度梯度。這樣能夠使內(nèi)套筒1的溫度維持在煤焦油的沸點(diǎn)溫度之上，能夠有效避免內(nèi)套筒1內(nèi)壁結(jié)焦。

而換熱通道3與保溫層之間形成線接觸，能夠減少換熱通道3與保溫層之間的熱傳導(dǎo)，同時也能夠保證保溫層對換熱通道3的支撐作用。

實(shí)施例4

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述換熱通道3包括兩根或兩根以上的換熱管道；相鄰兩根換熱管道之間密封連接，

各所述換熱管道的上端設(shè)置在同一高度，各所述換熱管道的上端與上連通管道連通，所述上連通管道與所述汽水混合物出口5連通，

各所述換熱管道的下端設(shè)置在同一高度，各所述換熱管道的下端與下連通管道連通，所述下連通管道與所述汽水混合物出口5連通。

本實(shí)施例中采用多根換熱管道，能夠增加單位時間內(nèi)循環(huán)的水量，使汽水分離器中的水與荒煤氣快速換熱。

另外，相鄰的換熱管道密封連接，能夠使換熱管道與內(nèi)套筒1之間形成的空間和換熱管道與保溫層之間形成的空間相互隔離，這樣，就能夠使兩個空間之間的熱量不會通過空氣流動而發(fā)生對流傳遞，能夠減少傳遞到保溫層的熱量，使換熱通道3盡可能多的吸收熱量而盡可能少的發(fā)散熱量。

以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。