一种荒煤气上升管余热回收换热器的制作方法

本实用新型涉及煤化工领域的节能，尤其涉及焦化过程上升管中荒煤气的节能工艺。

背景技术：

在煤化工企业，焦炉炼焦是生产焦炭的主要方式。焦炉炼焦生产中主要有三大余热资源，分别是红焦显热，焦炉荒煤气显热和焦炉烟气余热，其中荒煤气余热占到了焦炉余热资源的35％以上，但未得到充分利用。目前，国内外焦炉都是将碳化室干馏产生的400～800℃高温荒煤气通过上升管、桥管和下降管将其导入集气管，并在荒煤气进入集气管前喷洒氨水，将荒煤气温度降到80℃以下，再通过管道送入化产回收系统。氨水吸收的热量并未得到利用，造成了巨大的资源浪费。焦炉荒煤气显热之所以难以回收利用，主要有以下原因：(1)荒煤气温度变化大，经常在400～800℃之间变化，上升管需能长期承受交变热应力。(2)荒煤气内含有焦油等腐蚀性介质，易结焦腐蚀流道。(3)上升管的结构紧凑，常规换热设备难以布置。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种荒煤气上升管余热回收换热器，包括用于排放荒煤气的上升管内筒，以及环绕设置在所述上升管内筒外侧一周的空腔套筒，所述空腔套筒用于容纳换热介质，所述空腔套筒设置有介质入口管和介质出口管，所述介质入口管设置在靠近所述空腔套筒的底部，所述介质出口管设置在靠近所述空腔套筒的顶部；所述上升管内筒的两端设置有用于连接的法兰。

所述空腔套筒包括波形外筒、U型下脚圈以及上升管内筒壁，所述U型下脚圈位于所述波形外筒的上下两端，用于连接所述波形外筒与上升管内筒壁，并在所述波形外筒与所述上升管内筒壁之间形成一腔体，即所述的空腔套筒。本方案中空腔套筒的内壁与上升管内筒壁共用，有利于做薄换热面，在导热性能方面有积极效果，且空腔套筒环绕设置在上升管内筒的外侧一周，仅仅在宽度方面有所增加，体积变化不明显，外围套筒空腔尽可能增大与上升管内筒的接触面积，保证换热面积尽可能大的基础上不过多增加设备的体积。

所述介质入口与所述介质出口设置在所述换热器的两侧，使所述换热介质最大程度与所述上升管内筒接触，避免换热空腔套筒内的换热介质与上升管内筒壁的不同，导致局部出现温差，增加设备的应力负担，从而影响设备的使用寿命。

所述空腔套筒的底部还设置一排污管，用于排出所述空腔套筒内的沉淀物，换热介质在进行热交换的过程中，设备里不可避免的会出现沉淀杂质，若不及时清理可能会在成阻塞或局部换热功能异常，导致局部温度过高，影响设备的使用。

所述波形外筒为波浪状，与上升管内筒壁和U型下脚圈共同使用，具有很强的膨胀吸收能力，能够承受交互热应力，避免焊缝因热应力开裂。

所述介质入口设置一转向结构，防止低温的换热介质直接冲刷换热器内筒壁，防止局部应力强化。

所述上升管内筒的内表面设置有防腐涂层，耐H2S腐蚀，并防止结焦；所述空腔套筒内表面设置有烧结涂层，强化沸腾换热，避免局部传热恶化情况发生；所述换热器外部设置有保温层，防止热能流失。

通过采用上述技术方案，使本设备具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的一种荒煤气上升管余热回收换热器，其中上升管换热器采用套筒式承压结构，具有很强的膨胀吸收能力，能够承受交互热应力，避免焊缝因热应力开裂。

2、本实用新型提供的一种荒煤气上升管余热回收换热器，通过在内壁荒煤气侧涂防腐蚀涂层，增加防腐措施，增加内壁使用年限。

3、本实用新型提供的一种荒煤气上升管余热回收换热器，通过在套筒水和汽水混合物侧涂烧结涂层，强化换热，防止传热恶化。

4、在保证设备体积尽可能较小变化的前提下，尽可能大的增加换热接触面积，使换热效率得到提高。

附图说明

图1为本实用新型一种荒煤气上升管余热回收换热器之结构示意图。

符号说明

1-入口连接法兰；2-下U型下脚圈；3-介质入口管；4-波形外筒；

5-上U型下脚圈；6-出口连接法兰；7-介质出口管；8-烧结涂层；

9-上升管内筒壁；10-防腐涂层；11-排污管

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，结合下面说明，本实用新型的优点和特征将更加清楚，需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且非精准的比率，仅用以方便明晰的辅助说明本实施例的目的。

本实用新型提供的一种荒煤气上升管余热回收换热器，包括一上升管内筒，在上升管内筒的上下两端分别设置有用于与原上升管上端及上升管底座相连接的法兰，出口连接法兰6和入口连接法兰1，此时荒煤气在上升管内筒内至下向上流通，上升管内筒的外围环绕设置一周空腔套筒，该套筒包括上U型下脚圈5、下U型下脚圈2以及波形外筒4，下脚圈环绕上升管内筒设置，下脚圈的内环与上升管内筒壁密闭焊接，外环与波形外筒波形外筒4连接两个下脚圈的外环，即上升管内筒壁9、上U型下脚圈5，波形外筒4以及下U型下脚圈2共同组成一密闭腔体，用于容纳换热介质，与上升管内筒中的荒煤气进行热交换。

空腔套筒的底部设置一介质入口管3，在与介质入口管3相对的一侧上部设置有介质出口管7，换热介质从介质入口管3进入空腔套筒，入口结构采用转向设计，换热介质进入时不直接冲击内壁，避免对内壁产生温差热应力影响。上升管内筒荒煤气侧壁面涂防腐涂层10，防止H2S腐蚀，在空腔套筒的壁面增加烧结涂层8，使产生的气泡迅速破裂，避免传热恶化，强化换热；波形外筒4和上U型下脚圈2和下U型下脚圈5为耐压设计，在交替热应力的作用下有很好的膨胀性能，吸收热应力，避免焊缝开裂；排污管11吸收最低点处的油污或沉淀等，使换热面比较干净，避免局部受热不均；介质出口管7开口在换热器的上方，与介质入口管3有一定夹角，使套筒空腔内流动均匀，为防止空腔套筒内换热介质的热量向外部发散造成浪费，在空腔套筒外围设置有保温涂层。

为防止因换热介质的重量导致空腔套筒向下沉降，导致设备损坏，在下U型下脚圈2与入口连接法兰1之间设置一用于支撑的垫块，在上U型下脚圈与出口连接法兰6之间焊接一连接件，对本设备进行加固处理。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。