一种防止结焦的焦炉烟道废气余热回收装置的制作方法

本发明属于焦炉设备领域，特别涉及一种防止结焦的焦炉烟道废气余热回收装置。

背景技术：

焦炉能对煤炭做高温干馏处理，将其高效地转换为焦炭、焦炉煤气、煤焦油、粗苯等产物，是高效的能量转换窑炉。在焦炉支出热中，650℃-700℃荒煤气的带出热约占36％，具有极高的回收利用价值。目前，通常采用降温处理工艺来实现荒煤气的工业应用，传统工艺为：向高温荒煤气喷洒大量70℃-75℃循环氨水使其降温，实现余热回收，然而，这会导致高温荒煤气带出热因循环氨水的大量蒸发而浪费。

在20世纪80年代，日本大部分焦化厂曾将导热油用于上升管回收荒煤气带出热：他们将上升管做成夹套管，导热油通过夹套管与高温荒煤气间接换热，被加热的高温导热油可用于多种用途，例如蒸氨、蒸馏煤焦油、干燥入炉煤等等。后来，我国济钢曾在五孔上升管进行了类似的试验；我国武钢、马钢、鞍钢、涟钢、北京焦化厂、沈阳煤气二厂、本钢一铁、平顶山焦化厂等多家企业曾在上升管采用水汽化冷却技术回收这部分热量；此外，也有企业采用以氮气为介质、与高温荒煤气间接换热的方法。

现有焦炉上升管荒煤气余热回收取热装置的结构，总体分内、中、外三层基本结构。内层为耐高温、耐腐蚀的合金钢材质的圆筒，荒煤气在圆筒内自下而上流过。中间为核心传热层，具有高导热能力的、一定厚度的耐高温固体介质层紧密附着于内筒的外壁，传热管穿过固体介质层，且与该固体介质层紧密接触，传热管内流过的为取热介质，其在流动过程中吸收了内筒内荒煤气的放热量，在自下而上的流动过程中温度升高。传热管或螺旋上升盘旋在该固体介质内，或自下而上直立布置于该固体介质层，固体介质层需覆盖整个传热管的外表面；外层为保温保护层，金属材质筒体，内壁面上贴有保温材料，对内筒和中间核心传热层起到保温和保护的作用，减少热损失，不受冲击。

然而，现有现有焦炉上升管荒煤气余热回收取热装置或多或少存在以下问题：传热过程的结构设计不合理、循环不够通畅、换热效率低、荒煤气侧壁面焦油粘结导致堵塞荒煤气通道、导热油结焦堵塞导热油通道、易被介质等腐蚀或不能有效解决开停车和运行过程的热胀冷缩问题,这使得以上方法或者难以成功实施，或者难以实现令人满意的效果。

技术实现要素：

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种防止结焦的焦炉烟道废气余热回收装置。

技术方案：本发明提供的一种防止结焦的焦炉烟道废气余热回收装置，包括依次连接的余热回收控温段(1)、降压除焦段(2)、余热高效回收段(3)；所述余热回收控温段(1)竖直设置，且其内径不变，其侧壁设有第二介质管道(5)，其出口处设有第一温度传感器；所述降压除焦段(2)水平设置，且自左向右内径递增，降压除焦段(2)底部为v形，底部设有第一介质管道(4)，最低处设有集焦槽(8)，集焦槽(8)顶部设有大孔金属网；所述预热段(3)竖直设置，且其内径不变，其侧壁设有第三介质管道(6)；余热回收控温段(1)、余热高效回收段(3)的内径相同；降压除焦段(2)、余热高效回收段(3)之间设有倾斜设置的控温段(7)；控温段(7)内设有第二温度传感器和加热装置(9)。

所余热回收控温段(1)的侧壁自内而外依次设有控温段内壳体(11)、控温段导热介质层(12)、控温段隔热层(13)和控温段外壳体(14)；所述控温段内壳体(11)由低效导热复合材料制成，所述低效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.1-15.3份、镍4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、锰0.67-0.81份、钼0.25-0.38份、纳米铜1-2份。

降压除焦段(2)由中效导热复合材料制成，所述中效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.1-15.3份、镍4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、锰0.67-0.81份、钼0.25-0.38份、氮化钛0.4-0.8份、碳纳米管1-2份。

所述余热高效回收段(3)的侧壁自内而外依次设有高效回收段内壳体(31)、高效回收段导热介质层(32)、高效回收段隔热层(33)和高效回收段外壳体(34)；所述高效回收段内壳体(31)的内侧壁上设有翅片(35)；所述高效回收段内壳体(31)的外侧壁和高效回收段隔热层(33)的内侧壁之间设有钉头(36)；所述高效回收段内壳体(31)由高效导热复合材料制成，所述高效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.1-15.3份、镍4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、锰0.67-0.81份、钼0.25-0.38份、氮化钛0.4-0.8份、碳纳米管1-2份、纳米铜1-2份。

本发明还提供了一种用于焦炉烟道废气余热回收装置的高效导热复合材料，至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.1-15.3份、镍4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、锰0.67-0.81份、钼0.25-0.38份、氮化钛0.4-0.8份、碳纳米管1-2份、纳米铜1-2份。

本发明还提供了一种用于焦炉烟道废气余热回收装置的中效导热复合材料，至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.1-15.3份、镍4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、锰0.67-0.81份、钼0.25-0.38份、氮化钛0.4-0.8份、碳纳米管1-2份。

本发明还提供了一种用于焦炉烟道废气余热回收装置的低效导热复合材料，铁100份、铬14.1-15.3份、镍4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、锰0.67-0.81份、钼0.25-0.38份、纳米铜1-2份。

有益效果：本发明提供的余热回收装置结构简单，防结焦效果好，余热回收效率高。

附图说明

图1为本发明防止结焦的焦炉烟道废气余热回收装置的结构示意图。

图2为余热回收控温段的局部放大图。

图3为余热高效回收段的局部放大图。

具体实施方式

下面对本发明防止结焦的焦炉烟道废气余热回收装置作出进一步说明。

实施例1

防止结焦的焦炉烟道废气余热回收装置，包括依次连接的余热回收控温段(1)、降压除焦段(2)、余热高效回收段(3)；所述余热回收控温段(1)竖直设置，且其内径不变，其侧壁设有第二介质管道(5)，其出口处设有第一温度传感器；所述降压除焦段(2)水平设置，且自左向右内径递增，降压除焦段(2)底部为v形，底部设有第一介质管道(4)，最低处设有集焦槽(8)，集焦槽(8)顶部设有大孔金属网；所述预热段(3)竖直设置，且其内径不变，其侧壁设有第三介质管道(6)；余热回收控温段(1)、余热高效回收段(3)的内径相同；降压除焦段(2)、余热高效回收段(3)之间设有倾斜设置的控温段(7)；控温段(7)内设有第二温度传感器和加热装置(9)。

所余热回收控温段(1)的侧壁自内而外依次设有控温段内壳体(11)、控温段导热介质层(12)、控温段隔热层(13)和控温段外壳体(14)；所述控温段内壳体(11)由低效导热复合材料制成，所述低效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.6份、镍4.28份、硅0.86份、碳0.50份、锰0.71份、钼0.30份、纳米铜1.5份。

降压除焦段(2)由中效导热复合材料制成，所述中效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.6份、镍4.28份、硅0.86份、碳0.50份、锰0.71份、钼0.30份、氮化钛0.6份、碳纳米管1.5份。

所述余热高效回收段(3)的侧壁自内而外依次设有高效回收段内壳体(31)、高效回收段导热介质层(32)、高效回收段隔热层(33)和高效回收段外壳体(34)；所述高效回收段内壳体(31)的内侧壁上设有翅片(35)；所述高效回收段内壳体(31)的外侧壁和高效回收段隔热层(33)的内侧壁之间设有钉头(36)；所述高效回收段内壳体(31)由高效导热复合材料制成，所述高效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.6份、镍4.28份、硅0.86份、碳0.50份、锰0.71份、钼0.30份、氮化钛0.6份、碳纳米管1.5份、纳米铜1.5份。

该装置的工作原理：(1)由于加热过热段的形状设置，烟气在加压过热段边加压边回收余热，该段可使烟气温度变化小，同时回收部分余热，避免结焦；(2)由于降压除焦段的形状设置，烟气在该段减压同时回收部分余热导致温度快速降低，可在底部的金属网上形成大量结焦，从而起到除焦的效果；另一方面在出口处设置温度检测和加热装置避免出口结焦；(3)烟气在预热段和介质换热，使介质预热，除焦后尽管温度降低，仍然难以结焦。

实施例2

与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

所述低效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.4份、镍4.26份、硅0.88份、碳0.48份、锰0.73份、钼0.32份、纳米铜1.3份；

所述中效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.4份、镍4.26份、硅0.88份、碳0.48份、锰0.73份、钼0.32份、氮化钛0.5份、碳纳米管1.3份；

所述高效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.4份、镍4.26份、硅0.88份、碳0.48份、锰0.73份、钼0.32份、氮化钛0.5份、碳纳米管1.3份、纳米铜1.7份。

实施例3

与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

所述低效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.8份、镍4.30份、硅0.84份、碳0.52份、锰0.69份、钼0.28份、纳米铜1.7份；

所述中效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.8份、镍4.30份、硅0.84份、碳0.52份、锰0.69份、钼0.28份、氮化钛0.7份、碳纳米管1.7份；

所述高效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.8份、镍4.30份、硅0.84份、碳0.52份、锰0.69份、钼0.28份、氮化钛0.7份、碳纳米管1.7份、纳米铜1.3份。

实施例4

与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

所述低效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.1份、镍4.21份、硅0.91份、碳0.45份、锰0.81份、钼0.25份、纳米铜2份；

所述中效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.1份、镍4.21份、硅0.91份、碳0.45份、锰0.81份、钼0.25份、氮化钛0.4份、碳纳米管1份；

所述高效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.1份、镍4.21份、硅0.91份、碳0.45份、锰0.81份、钼0.25份、氮化钛0.4份、碳纳米管1份、纳米铜2份。

实施例5

与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

所述低效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬15.3份、镍4.38份、硅0.76份、碳0.58份、锰0.67份、钼0.38份、纳米铜1份；

所述中效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬15.3份、镍4.38份、硅0.76份、碳0.58份、锰0.67份、钼0.38份、氮化钛0.8份、碳纳米管2份；

所述高效导热复合材料至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬15.3份、镍4.38份、硅0.76份、碳0.58份、锰0.67份、钼0.38份、氮化钛0.8份、碳纳米管2份、纳米铜1份。

对比例

复合材料，至少由以下重量份的组分制成：铁100份、铬14.6份、镍4.29份、硅0.85份、碳0.50份、锰0.76份、钼0.30份。

测试实施例1至5、对比例1-3的复合材料的性能，见下表。