专利名称：炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置及取热元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换元件，尤其涉及一种包含有热管的取热元件。本发明还涉及一种利用上述取热元件所组成的用于回收炼焦炭化室炉顶工艺气 余热的余热回收装置。
背景技术：
目前大部分炼焦采用传统的工艺，其过程中热解产生的高温工艺气体从每个炭化 室顶部排出，主要成分为荒煤气，并含有可回收的多种有机介质成分，通常采用喷氨冷却达 到工艺气降温，然后进入下一工序，例如200710051923. X所公开的一种对焦炉煤气进行冷 却的横管初冷器，其包括初冷器壳体，所述壳体内固定有上段喷洒管和下段喷洒管，在所述 下段喷洒管的上方设置断塔盘，控制初冷器上段的冷凝液和喷洒液不经过初冷器的下段而 直接引出，避免喷洒液和冷凝液流经初冷器下段而吸收下段换热管的冷量，减轻初冷器低 温段的热负荷，并同时减少低温水的用量，以降低成本消耗，提高换热管对煤气的换热效 率。但是，焦炉煤气热量仍然没有得到有效回收与利用，同时仍需要消耗大量的冷却介质。对于整座焦炉而言，炭化室数量一般在几十或上百个，数量之多，热量耗散之大， 显然，回收这部分热量有利于节能环保。但是，如上所述，现有的取热元件及取热装置，均不 能方便有效地适用于炼焦炭化室炉项工艺气的余热回收。
发明内容
本发明所解决的第一个技术问题是，提供一种可适用于炼焦炭化室炉顶工艺气余 热回收且取热效率高、结构简单的取热元件。本发明所述取热元件，包括若干根热管，所述热管呈环形排列，各热管之间由环形 翅屏相连接，形成环形周向管翅屏。本发明所述环形周向管翅屏，可有以下三种实现方式
在所述热管的外管径d ^ 25mm，且相邻两热管的中心弧长小于或等于2d时，可采用周 向环管翅屏，即所述环形翅屏在各热管管中心所形成的环形线上，与各热管相连接。采用 周向环管翅屏结构，可以使环形周向管翅屏具有更大的对流换热面和辐射传热面，从而使 其传热效率进一步提高。在所述热管的外管径d > 25mm时，且相邻两热管的中心弧长小于或等于2d时，为 减少积灰，同时又保证足够的对流换热面和辐射传热面，可采用周向切管翅屏，即所述环 形翅屏与各热管周向相切，环形翅屏的内圆周面与各热管所形成的内圆周面重合。当然，为了更好地减少积灰空间，便于积灰清理，所述环形周向管翅屏还可采用有 内筒的周向管翅屏，即所述环形翅屏在其外圆周面上与各热管连接。本发明采用热管元件与环形翅屏组合形成取热元件，首先可使取热元件方便地布 设于炼焦炭化室炉项周向，充分节约设备布设空间；更重要的是，可以使取热元件同时以辐 射、对流、导热及相变传热方式进行综合传热，传热效率大幅度提高。
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本发明所要解决的另一个技术问题是，针对焦化工业工艺过程中，炼焦炉顶从炭 化室顶部排出的大量高温、富含可回收物的工艺气体，利用上述取热元件，提供一种可实现 高效率降温并回收其耗散的热能的炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置，达到节能目的。本发明所述炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置，包括设置在炼焦炭化室炉项的 取热元件，包括外壳体，工艺气进、出口，取热元件及汽包；所述取热元件为环形周向管翅 屏，工艺气进、出口分别设置于该环形周向管翅屏的下端和上端，其中，工艺气进口与炼焦 炭化室炉顶部的工艺气出口相对接；环形周向管翅屏的各热管的上、下端分别通过上、下汇 集盘管相连通，上、下汇集盘管分别经管道与置于汽包内的放热管连接，构成环形周向管翅 屏的各热管中工作液的封闭循环回路。另外，所述工艺气进口与炼焦炭化室炉顶部的工艺气出口具有相同的尺寸和通道 截面，以利于保持工艺气的原流速，减轻积灰和结焦。同时，在环形周向管翅屏的外周面与外壳体之间设置隔热蓄热层，可减缓整体装 置的热冲击。本发明采用环形周向管翅屏作为核心取热元件，集辐射、对流和导热方式进行综 合传热，吸收工艺气热量，并通过进一步的相变换热，将热量取出，达到工艺气降温的目的。本发明可有效解决炼焦炉顶高温工艺气的热量回收与降温问题，将该生产过程中 产生的约800°C的工艺气热量取出并进行热回收，使之温度降到结焦点以上，约450°C后， 进入下一工序。与现有技术相比，本发明具有如下优点
1.采用新型取热元件环形周向管翅屏，取热效率高；
2.工艺气温度的降低可控制在、50°C，避免了煤焦油的结焦，减少设备的维护成本；
3.设备结构紧凑，装置中管屏排列与布置方式，提高了装置安全可靠性，并有利于及时 清除积灰、结焦；
4.所回收热量可附带产生中、低压蒸汽，可被循环利用于生产过程，提高能源综合利用 效率。
图1为本发明所述环形周向管翅屏实施例1结构示意图； 图2为本发明所述环形周向管翅屏实施例2结构示意图3为本发明所述环形周向管翅屏实施例3结构示意图； 图4是本发明所述炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置总体结构示意图； 图5为本图4中的A—A向半剖面示意图。图中
1-工艺气进口 2-下汇集盘管 3-工作液4-环形周向管翅屏 5-隔热蓄热层 6-外壳
7-上汇集盘管8-上接管9-汽导管10-放热管11-汽包12-工艺气出口 13-液导 管14-下接管41-热管42-环形翅屏。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述如图1、图2及图3所示，本发明所述环形周向管翅屏包括若干根热管41，所述热管41 呈环形排列，各热管41之间由环形翅屏42相连接，形成环形周向管翅屏。其可以有三种结 构形式，具体为 实施例1
如图1所示，在所述热管41的外管径d ( 25mm，且相邻两热管的中心弧长小于或等于 2d时，采用周向环管翅屏，即所述环形翅屏42在各热管41的管中心所形成的环形线上， 与各热管41相连接。实施例2
如图2所示，在所述热管41的外管径d > 25mm时，且相邻两热管的中心弧长小于或等 于2d时，采用周向切管翅屏，即所述环形翅屏42与各热管41周向相切，环形翅屏42的内 圆周面与各热管41所形成的内圆周面重合。实施例3
如图3所示，所述环形周向管翅屏采用有内筒的周向管翅屏，即所述环形翅屏42在其 外圆周面上与各热管41连接。环形翅屏42成为周向管翅屏的内筒。如图4、图5所示，本发明所述的炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置，包括环形 周向管翅屏4、上汇集盘管7、下汇集盘管2、放热管10和汽包11，环形周向管翅屏4的上、 下端口分别设置工艺气出口 12和工艺气进口 1，工艺气进口 1与炼焦炭化室炉顶部相连接； 其中，环形周向管翅屏4的各热管的下端通过下汇集盘管2相连通，各热管的上端通过上汇 集盘管7相连通，上汇集盘管7通过上接管8经汽导管9，与置于汽包11内的放热管10连 接，放热管10顺序经液导管13、下接管14与下汇集盘管2相连，构成环形周向管翅屏4的 各热管中工作液3的封闭循环回路。如图4、图5所示，在环形周向管翅屏4的外周面与外壳6之间设置隔热蓄热层5， 隔热蓄热层5可采用格子蓄热砖与保温材料，以减缓热冲击。如图4所示，环形周向管翅屏4的热管内充入一定量工作液3，工作液要求为沸点 在7(T220°C，汽化潜热> 2000kJ/kg。工作液3通过吸收热量产生相变，经汽导管9到达汽 包11内的放热管10，在此凝结放出热量，冷凝液通过液导管13返回。实际使用时，本发明所述的炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置中的工艺气进口 1与炭化室顶部对接，炼焦过程中煤的干馏所产生的工艺气经工艺气进口 1进入该余热回 收装置，与其环形周向管翅屏4进行辐射、对流换热及导热，将环形周向管翅屏4的热管41 中所充入一定量的可相变的工作液3，在运行中其吸收热量后进行蒸发，经上汇集盘管7汇 集后进入上接管8，经上接管8相连的汽导管9，进入置于汽包11内的放热管10中进行凝 结放热，冷凝后工作液3经过液导管13回到下接管14，并进入下汇集盘管2循环运行。所 取出的热量通过汽包11产生蒸汽，同时，工艺气的温度可从800°C降低到约450°C，由工艺 气出口 12进入后续工艺装置。
权利要求
1.一种取热元件，包括若干根充有工作液的热管，其特征在于所述热管呈环形排列， 各热管之间由环形翅屏相连接，形成环形周向管翅屏。
2.根据权利要求1所述的取热元件，其特征在于所述环形周向管翅屏为周向环管翅 屏，即所述环形翅屏在各热管管中心所形成的环形线上，与各热管相连接。
3.根据权利要求1所述的取热元件，其特征在于所述环形周向管翅屏为周向切管翅 屏，即所述环形翅屏与各热管周向相切，环形翅屏的内圆周面与各热管所形成的内圆周面 重合。
4.根据权利要求1所述的取热元件，其特征在于所述环形周向管翅屏为有内筒的周 向管翅屏，即所述环形翅屏在其外圆周面上与各热管连接，各热管形成周向管翅屏的内筒。
5.一种炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置，包括外壳体，工艺气进、出口，取热元件 及汽包，其特征在于所述取热元件为权利要求1、2、3或4所述的环形周向管翅屏；工艺气 进、出口分别设置于该环形周向管翅屏的下端和上端，其中，工艺气进口与炼焦炭化室炉顶 部的工艺气出口相对接；环形周向管翅屏的各热管的上、下端分别通过上、下汇集盘管相连 通，上、下汇集盘管分别经管道与置于汽包内的放热管连接，构成环形周向管翅屏的各热管 中工作液的封闭循环回路。
6.根据权利要求5所述的炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置，其特征在于所述工 艺气进口与炼焦炭化室炉顶部的工艺气出口具有相同的尺寸和通道截面。
7.根据权利要求5所述的炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置，其特征在于在环形 周向管翅屏的外周面与外壳体之间设置隔热蓄热层。
全文摘要
本发明提供一种炼焦炭化室炉顶工艺气余热回收装置及取热元件，所述取热元件包括若干根充有工作液的热管，各热管呈环形排列，各热管之间由环形翅屏相连接，形成环形周向管翅屏；所述余热回收装置包括设置在炼焦炭化室炉项的环形周向管翅屏及汽包，工艺气进、出口分别设置于该环形周向管翅屏的下端和上端，其中的工艺气进口与炼焦炭化室炉顶部的工艺气出口相对接；环形周向管翅屏的各热管的上、下端分别通过上、下汇集盘管相连通，上、下汇集盘管分别经管道与置于汽包内的放热管连接，构成环形周向管翅屏的各热管中工作液的封闭循环回路。本发明可有效回收炼焦炉顶从炭化室顶部排出的大量高温、富含可回收物的工艺气体余热，将其温度从800℃降到450℃结焦点以上，安全环保节能，有利于大幅度降低运营成本和费用。
文档编号F28F1/12GK102080940SQ20101061451
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者刘兴, 孙立宇, 李来所, 杨峻, 段鸾芳, 王明军 申请人:南京圣诺热管有限公司