专利名称：高温半焦粉换热器的制作方法
技术领域：
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及到煤低温热解制煤焦油生产工艺中的高温 粉状半焦换热器。
背景技术：
煤焦油是一种重要的化工原料和石油替代燃料，煤焦油经深加工可生产苯、萘、蒽 等类精细化工产品，煤焦油加氢可生产汽油、柴油和燃料油等石油系列产品，对发展国民经 济具有一定的作用。目前我国煤焦油的年产量已达1100万吨，预计到2015年将达到1700万吨。以粉
煤为原料采用低温热解法生产煤焦油，是提高煤焦油产率和质量的主要方法之一。但在粉 煤低温热解法制煤焦油的生产过程中，产物粉状半焦的温度高达510 600°C，自然冷却， 浪费了能源，污染了环境，滚筒冷却机间接冷却，冷却效率低。流化床冷却，能耗高。在煤焦 油生产技术领域，为了回收高温粉状半焦的热量，当前迫切需要解决一个技术问题是提供 一种对高温半焦粉进行换热的设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服高温换热设备的缺点，提供一种设计合理， 结构简单、换热效率高、操作安全可靠、可逆向换热的高温粉状半焦换热器。解决上述技术问题所采用的技术方案是在圆柱形外筒的上端设置有与高温煤气 排出管联接的外筒上盖，外筒的上部外壁上至少设置有1个与外筒内相联通的低速煤气进 气管和1个半焦接入管，外筒下部外壁上至少设置有1个与外筒内相联通的高速煤气进气 管，外筒下端设置有与半焦排出管联接的椎形筒，外筒内设置有内筒，外筒内壁与内筒外壁 之间形成空腔，半焦接入管出口下方的内筒与外筒之间设置有上环形隔板，内筒下部与外 筒之间设置有下环形隔板，上环形隔板上方内筒上加工有上旋流孔C，上环形隔板与下环形 隔板之间的内筒上加工有下旋流孔d。本发明的设置在外筒上的半焦接入管的中心线与水平面的夹角为30° 60°， 低速煤气进气管的中心线与内筒的外壁相切，高速煤气进气管的中心线与内筒外壁相切， 外筒的内径与内筒的内径比为10 7 9。本发明的内筒上加工的上旋流孔C有2 8 圈，每圈有50 100个，内筒上加工的下旋流孔d有10 30圈，每圈有100 300个。本发明的上旋流孔c为向下倾斜的直孔，上旋流孔c的中心线与水平面的夹角 为-15° -20°。下旋流孔d为向上倾斜的直孔，下旋流孔d的中心线与水平面的夹角为 10° 30°。本发明的内筒上加工的一圈上旋流孔c与相邻一圈上旋流孔c呈矩阵排列或交错 排列，一圈下旋流孔d与相邻一圈下旋流孔d呈矩阵排列或交错排列。本发明的上旋流孔 c的孔径为20 30mm，下旋流孔d的孔径为5 10mm。本发明的外筒的内径与内筒的最佳内径比为10 8。
本发明采用内筒壁上部加工有向下倾斜的上旋流孔，内筒壁下部加工有向上倾斜 的下旋流孔，高温半焦粉从上旋流孔进入到内筒内向下旋转流动，煤气从下旋流孔进入到 内筒内向上旋转流动，半焦粉在重力作用下向下旋转进行逆向换热，高温半焦粉从500 6000C降到60 80°C，煤气由20 30°C升温到400 450°C，热能得到充分利用，节约了能 源，降低了生产成本。本发明结构简单、换热效率高、可逆向换热等优点，可在煤焦油生产中 推广使用。
图1是本发明实施例1的结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是图1的仰视图。
具体实施例方式下面结合附图和各实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施 例。实施例1以内筒6的外圆周长6000mm为例，零部件的几何形状以及联接关系如下在图1、2、3中，本实施例的高温半焦粉换热器由高温煤气排出管1、外筒上盖2、外 筒3、半焦接入管4、上环形隔板5、内筒6、椎形筒7、半焦排出管8、下环形隔板9、高速煤气 进气管10、低速煤气进气管11联接构成。在圆柱形外筒3的上端通过法兰联接有外筒上盖2，外筒上盖2的上端焊接联接有 与外筒3内部相联通的高温煤气排出管1，外筒3的上部外壁上焊接联接有3个低速煤气进 气管11和3个半焦接入管4，3个低速煤气进气管11和3个半焦接入管4与外筒3内相联 通，半焦接入管4的中心线与水平面的夹角为45°。外筒3下部外壁上焊接联接有3个高 速煤气进气管10，高速煤气进气管10与外筒3内部相联通，外筒3下端焊接联接有椎形筒 7，椎形筒7下端焊接联接有半焦排出管8，半焦排出管8与椎形筒7相联通。外筒3内安装 有内筒6，内筒6的形状为圆筒形，外筒3的内径与内筒6的内径比为10 8，外筒3的内 壁与内筒6的外壁之间形成空腔，内筒6的顶端外围焊接联接有法兰，用螺纹紧固联接件将 该法兰固定安装在外筒上盖2与外筒2上端之间，将内筒6固定安装在外筒3内，在半焦接 入管4出口下方内筒6与外筒3之间焊接联接有上环形隔板5，上环形隔板5上方的外筒3 与内筒6之间形成高温腔a，上环形隔板5上方内筒6的筒壁上加工有上旋流孔c，内筒6 下部外壁与外筒3内壁之间焊接联接有下环形隔板9，上环形隔板5下方外筒3与内筒6之 间形成低温腔b，下环形隔板9上方内筒6的筒壁上加工有下旋流孔d。如图2所示，在外筒3筒壁上部外壁上等分圆周间隔均布焊接有3个半焦接入管 4，外筒3筒壁上部外壁上等分圆周间隔均布焊接有3个低速煤气进气管11，低速煤气进气 管11的中心线与内筒6的外壁相切。内筒6筒壁上加工有7圈上旋流孔c，每一圈有80个 上旋流孔c，上旋流孔c等分圆周间隔均布，上旋流孔c的孔径为25mm，上旋流孔c为向下 倾斜的直孔，上旋流孔c的中心线与水平面的夹角为-18°上旋流孔c的进气方向与低速煤 气进气管11的气流方向同向，本实施例的一圈上旋流孔c与相邻一圈上旋流孔c呈矩阵排
4列，也可交错排列。在实际设计中，上旋流孔c的数量按粉状高温半焦粉的进入量来确定。如图1、3所示，3个高速煤气进气管10等分圆周间隔均布焊接在外筒3筒壁上， 高速煤气进气管10的中心线与内筒6外壁相切，内筒6筒壁上加工有20圈下旋流孔d，每 一圈加工有200个下旋流孔d，每个下旋流孔d的孔径为8mm，下旋流孔d等分圆周间隔均 布，下旋流孔d为向上倾斜的直孔，下旋流孔d的中心线与水平面的夹角为20°，下旋流孔 d的进气方向与高速煤气进气管10的气流方向同向，本实施例的一圈下旋流孔d与相邻一 圈下旋流孔d呈矩阵排列，也可交错排列，还可采用其它形式排列，煤气经过下旋流孔d，速 度控制在18 25米/秒。在实际设计中，下旋流孔d的数量按煤气的进入量来确定。实施例2以内筒6的外圆周长6000mm为例，零部件的几何形状以及联接关系如下本实施例中，在外筒3筒壁上部外壁上等分圆周间隔均布焊接有3个半焦接入管 4，外筒3筒壁上部外壁上等分圆周间隔均布焊接有3个低速煤气进气管11，半焦接入管4 的中心线与水平面间的夹角为30°。外筒3内安装有内筒6，内筒6的形状为圆筒形，外筒 3的内径与内筒6的内径与之比为10 7，内筒6筒壁上加工有2圈上旋流孔c，每一圈有 100个上旋流孔C，上旋流孔C等分圆周间隔均布，上旋流孔C的孔径为30mm，上旋流孔c为 向下倾斜的直孔，上旋流孔c的中心线与水平面的夹角为-15°，上旋流孔c的进气方向与 低速煤气进气管11的气流方向同向。上旋流孔c的排列次序与实施例1相同。3个高速煤 气进气管10等分圆周间隔均布焊接在外筒3筒壁上，高速煤气进气管10的中心线与内筒6 外壁相切，内筒6筒壁上加工有10圈下旋流孔d，每一圈加工有300个下旋流孔d，每个下 旋流孔d的孔径为10mm，下旋流孔d等分圆周间隔均布，下旋流孔d为向上倾斜的直孔，下 旋流孔d的中心线与水平面的夹角为10°下旋流孔d的进气方向与高速煤气进气管10的 气流方向同向。下旋流孔d的排列次序与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关 系与实施例1相同。实施例3以内筒6的外圆周长6000mm为例，零部件的几何形状以及联接关系如下本实施例中，在外筒3筒壁上部外壁上等分圆周间隔均布焊接有3个半焦接入管 4，外筒3筒壁上部外壁上等分圆周间隔均布焊接有3个低速煤气进气管11，半焦接入管4 的中心线与水平面间的夹角为60°。外筒3内安装有内筒6，内筒6的形状为圆筒形，外筒 3的内径与内筒6的内径与之比为10 9，内筒6筒壁上加工有8圈上旋流孔c，每一圈有 50个上旋流孔c，上旋流孔c等分圆周间隔均布，上旋流孔c的孔径为20mm，上旋流孔c为 向下倾斜的直孔，上旋流孔c的中心线与水平面的夹角为-20，上旋流孔c的进气方向与低 速煤气进气管11的气流方向同向。上旋流孔c的排列次序与实施例1相同。3个高速煤 气进气管10等分圆周间隔均布焊接在外筒3筒壁上，高速煤气进气管10的中心线与内筒 6外壁相切，内筒6筒壁上加工有30圈下旋流孔d，每一圈加工有100个下旋流孔d，每个 下旋流孔d的孔径为5mm，下旋流孔d等分圆周间隔均布，下旋流孔d为向上倾斜的直孔， 下旋流孔d的中心线与水平面的夹角为30°，下旋流孔d的进气方向与高速煤气进气管10 的气流方向同向。下旋流孔d的排列次序与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接 关系与实施例1相同。实施例4
5
以内筒6的外圆周长6000_为例，零部件的几何形状以及联接关系如下在以上的实施例1 3中，在外筒3筒壁上部外壁上焊接有1个与外筒3内相联 通的半焦接入管4，外筒3筒壁上部外壁上焊接有1个与外筒3内相联通的低速煤气进气管 11，外筒3下部外壁上焊接有1个与外筒3内相联通的高速煤气进气管10。其它零部件以 及零部件的联接关系与相应的实施例相同。根据上述原理，还可设计出另外一种具体结构的高温半焦粉换热器，但均在本发 明的保护范围之内。本发明的工作过程如下低速煤气由低速煤气进气管11沿内筒6的切线方向进入上环形隔板5上方的外 筒3与内筒6之间的高温腔a内，500 600°C的高温半焦粉从半焦接入管4进入上环形隔 板5上方的外筒3与内筒6之间的高温腔a内，低速煤气将高温半焦粉沿内筒6壁上的上 旋流孔c吹入内筒6内并在内筒6内形成旋转向下的半焦流；同时，20 30°C的高速煤气 由高速煤气进气管10进入上环形隔板5下方的外筒3与内筒6之间的低温腔b内，并沿内 筒6筒壁上的下旋流孔d进入内筒6内，与由重力旋转向下的半焦流分级进行热交换，半焦 粉逐步由500 600°C降至60 80°C后从锥形筒8底部的半焦排出管8排出，高速煤气由 20 30°C升至400 450°C，升温后的煤气由高温煤气排出管1排出。
权利要求
一种高温粉状半焦换热器，其特征在于在圆柱形外筒(3)的上端设置有与高温煤气排出管(1)联接的外筒上盖(2)，外筒(3)的上部外壁上至少设置有1个与外筒(3)内相联通的低速煤气进气管(11)和1个半焦接入管(4)，外筒(3)下部外壁上至少设置有1个与外筒(3)内相联通的高速煤气进气管(10)，外筒(3)下端设置有与半焦排出管(8)联接的椎形筒(7)，外筒(3)内设置有内筒(6)，外筒(3)内壁与内筒(6)外壁之间形成空腔，半焦接入管(4)出口下方的内筒(6)与外筒(3)之间设置有上环形隔板(5)，内筒(6)下部与外筒(3)之间设置有下环形隔板(9)，上环形隔板(5)上方内筒(6)上加工有上旋流孔(c)，上环形隔板(5)与下环形隔板(9)之间的内筒(6)上加工有下旋流孔(d)。
2.按照权利要求1所述的高温粉状半焦换热器，其特征在于所说的设置在外筒(3) 上的半焦接入管(4)的中心线与水平面的夹角为30° 60°，低速煤气进气管(11)的中 心线与内筒(6)的外壁相切，高速煤气进气管(10)的中心线与内筒(6)外壁相切，外筒(3) 的内径与内筒(6)的内径比为10 7 9 ；所说的内筒(6)上加工的上旋流孔(c)有2 8圈，每圈有50 100个，内筒(6)上加工的下旋流孔(d)有10 30圈，每圈有100 300 个。
3.按照权利要求1或2所述的高温粉状半焦换热器，其特征在于所说的上旋流孔(c) 为向下倾斜的直孔，上旋流孔(c)的中心线与水平面的夹角为-15° -20° ；下旋流孔(d) 为向上倾斜的直孔，下旋流孔(d)的中心线与水平面的夹角为10° 30°。
4.按照权利要求1或2所述的高温粉状半焦换热器，其特征在于所说的内筒(6)上 加工的一圈上旋流孔(c)与相邻一圈上旋流孔(c)呈矩阵排列或交错排列，一圈下旋流孔(d)与相邻一圈下旋流孔(d)呈矩阵排列或交错排列；所说的上旋流孔(c)的孔径为20 30mm,下旋流孔(d)的孔径为5 10mm。
5.按照权利要求3所述的高温粉状半焦换热器，其特征在于所说的内筒(6)上加工 的一圈上旋流孔(c)与相邻一圈上旋流孔(c)呈矩阵排列或交错排列，一圈下旋流孔(d) 与相邻一圈下旋流孔(d)呈矩阵排列或交错排列；所说的上旋流孔(C)的孔径为20 30mm,下旋流孔(d)的孔径为5 10mm。
6.按照权利要求1所述的高温粉状半焦换热器，其特征在于所说的外筒(3)的内径 与内筒(6)的内径比为10 8。全文摘要
一种高温粉状半焦换热器，在圆柱形外筒的上端设与高温煤气排出管联接的外筒上盖，外筒的上部外壁上至少设1个与外筒内相联通的低速煤气进气管和1个半焦接入管，外筒下部外壁上至少设1个与外筒内相联通的高速煤气进气管，外筒下端设与半焦排出管联接的椎形筒，外筒内设内筒，外筒内壁与内筒外壁之间形成空腔，半焦接入管出口下方的内筒与外筒之间设置有上环形隔板，内筒下部与外筒之间设置有下环形隔板，上环形隔板上方内筒上加工有上旋流孔c，上环形隔板与下环形隔板之间的内筒上加工有下旋流孔d。高温半焦粉从上旋流孔进入到内筒内向下旋转流动，煤气从下旋流孔进入到内筒内向上旋转流动，半焦粉在重力作用下向下旋转进行逆向换热。
文档编号F28F9/00GK101957147SQ201010276060
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者杨占彪, 王树宽 申请人:王树宽