焦炉上升管余热回收装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种焦炉上升管余热回收装置，包括上升管换热器和蒸发器；上升管换热器一端为与外部上升管连通的荒煤气进口、另一端为荒煤气出口，蒸发器具有软水进口和蒸汽出口；还包括设有熔盐泵和电加热器的储盐罐，储盐罐内安置有熔盐；储盐罐具有第一熔盐入口和第一熔盐出口；上升管换热器具有换热夹层，换热夹层具有第二熔盐入口和第二熔盐出口；蒸发器具有换热腔，换热腔具有第三熔盐入口和第三熔盐出口；第一熔盐出口经管道与第二熔盐入口连通，第二熔盐出口经管道与第三熔盐入口连通，第三熔盐出口经管道与第一熔盐入口连通；熔盐泵具有与第一熔盐出口连通的出液管。本发明采用熔盐作为换热介质，可顺利实现对荒煤气带出热的有效回收。
【专利说明】焦炉上升管余热回收装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种余热回收装置，尤其是一种焦炉上升管余热回收装置，属于节能环保【技术领域】。
【背景技术】
[0002]据 申请人:了解，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°C _700°C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°C _75°C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。
[0003]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。然而，以上各种方法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、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、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。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题，提供一种焦炉上升管余热回收装置，采用熔盐作为换热介质，可顺利实现对荒煤气带出热的有效回收。
[0005]本发明解决其技术问题的技术方案如下:
[0006]一种焦炉上升管余热回收装置，包括上升管换热器和蒸发器；所述上升管换热器一端为与外部上升管连通的荒煤气进口、另一端为荒煤气出口，所述蒸发器具有软水进口和蒸汽出口；其特征是，还包括设有熔盐泵和电加热器的储盐罐，所述储盐罐内安置有熔盐；所述储盐罐具有第一熔盐入口和第一熔盐出口 ；所述上升管换热器具有换热夹层，所述换热夹层具有第二熔盐入口和第二熔盐出口 ；所述蒸发器具有换热腔，所述换热腔具有第三熔盐入口和第三熔盐出口 ；所述第一熔盐出口经管道与第二熔盐入口连通，所述第二熔盐出口经管道与第三熔盐入口连通，所述第三熔盐出口经管道与第一熔盐入口连通；所述熔盐泵具有与第一熔盐出口连通的出液管。
[0007]使用时，储盐罐中电加热器将熔盐加热至液态成为低温熔盐，由熔盐泵将低温熔盐送入上升管换热器的换热夹层；与此同时，荒煤气持续通过上升管换热器，与上升管换热器换热夹层中的低温熔盐换热，使其成为高温熔盐，高温熔盐经管道进入蒸发器，将软水加热产生蒸汽后成为低温熔盐，并回到储盐罐。[0008]本发明进一步完善的技术方案如下:
[0009]优选地，所述上升管换热器包括同轴嵌套、且垂向放置的内管和外管，所述内管和外管之间形成封闭的换热夹层；所述第二熔盐入口位于外管下部，所述第二熔盐出口位于外管上部；所述上升管换热器的上下两端分别设有法兰；所述上升管换热器上端的法兰经膨胀节与内管固连。
[0010]更优选地，所述内管内壁设有一组沿内管径向延伸的垂向直翅片；所述内管外壁设有与内管同轴的螺旋翅片。[0011]采用该结构后，直翅片可增强荒煤气的辐射和对流换热；螺旋翅片可使熔盐在换热夹层中螺旋上升，提高换热效率；膨胀节可缓解上升管换热器的热胀冷缩。此外，该结构中，熔盐与荒煤气通向顺流流动，可使内管壁温保持均匀。
[0012]优选地，所述蒸发器还具有汽包和水罐，所述汽包位于换热腔上方，所述水罐位于换热腔下方；所述软水进口位于汽包下部，所述蒸汽出口位于汽包顶部；所述汽包经一组垂向穿过换热腔的管道与水罐连通；所述第三熔盐入口位于换热腔下部，所述第三熔盐出口位于换热腔上部；所述换热腔内还设有折流板。
[0013]更优选地，所述软水进口经设有水泵的管道与软水源连通；所述水罐底部设有排水口。
[0014]该结构中，软水经水泵进入蒸发器汽包下部，并在自身重量作用下通过管道进入水罐中；随着软水在水罐中越积越多，软水进入管道，并在换热腔中熔盐的加热下沸腾产生汽水混合物，汽水混合物进入汽包后分离出蒸汽，蒸汽由蒸汽出口排出。
[0015]优选地，所述储盐罐呈卧式放置并位于上升管换热器和蒸发器的下方，所述电加热器位于储盐罐内的下部，所述熔盐泵垂向放置；所述第一熔盐入口、第一熔盐出口分别位于储盐罐顶部；所述储盐罐顶部还具有氮气加压口。
[0016]该结构中，储盐罐位于整套装置的最下方，以保证停车时系统管路中的所有熔盐能顺利回流入内；电加热器把熔盐加热至液态，由熔盐泵将熔盐泵出第一熔盐出口 ；在氮气加压口以氮气加压可使储盐罐内保持略高于大气压的微正压，将熔盐与大气环境有效隔绝，避免熔盐变质。
[0017]优选地，所述上升管换热器的第二熔盐入口还经具有阀门的管道与储盐罐的第一熔盐入口连通；所述蒸发器的换热腔底部设有熔盐排出口，所述熔盐排出口经具有阀门的管道与储盐罐的第一熔盐入口连通；连通第一熔盐出口与第二熔盐入口的管道、连通第三熔盐出口与第一熔盐入口的管道分别具有阀门。
[0018]该结构中，在设备停车或其它情况下，可通过控制各阀门的开启、关闭，使蒸发器换热腔中、上升管换热器换热夹层内的熔盐顺利回到储盐罐内，避免因熔盐冷却固化导致
管路堵塞。
[0019]优选地，所述熔盐是由硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠按重量百分比53%:40%:7%构成的三元熔盐。
[0020]熔盐在液态的工作温度范围最高可为~500°C，比导热油等热媒的工作温度提高了近200°C，而荒煤气的进口温度通常有~800°C，这使得熔盐比其它热媒更能适应焦炉上升管余热回收。
[0021]本发明创新地将熔盐用于回收荒煤气余热，并对此专门设计了配套设备，使之能够顺利实施，有效回收荒煤气余热，同时可避免出现导热油遇高温易结焦、水汽化技术中蒸汽易出现循环不畅等问题。
[0022]本发明将吸热单元(上升管换热器)和放热单元(蒸发器)分开设置，属于分离式结构，一方面由于焦炉顶部通常设有几十个上升管，可用一个放热单元对应多个吸热单元，甚至几十个吸热单元共用一个放热单元，使整个装置更简单；另一方面，在运行中如有问题出现可容易判别，并进行单独维修处理。
[0023]本发明余热回收量较大，蒸汽产量较大，甚至可产生过热蒸汽，可用于多种工业用途，甚至可直接用于汽轮发电机组进行发电。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例1的结构示意图，图中的箭头表示流体流动方向。
[0025]图2为图1实施例上升管换热器的结构示意图，图中的箭头表示流体流动方向。
[0026]图3为图2的俯视图。
[0027]图4为图1实施例蒸发器的结构示意图，图中的箭头表示流体流动方向。
【具体实施方式】
[0028]下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
[0029]实施例1
[0030]本实施例的焦炉上升`管换热器余热回收装置基本结构如图1所示，包括上升管换热器2和蒸发器3 ;上升管换热器2—端为荒煤气进口 2-1、另一端为荒煤气出口 2-2，蒸发器3具有软水进口 3-1和蒸汽出口 3-2。
[0031]还包括设有熔盐泵1-1和电加热器1-2的储盐罐1，储盐罐I内安置有熔盐；储盐罐I具有第一熔盐入口 1-3和第一熔盐出口 1-4;上升管换热器2具有换热夹层，换热夹层具有第二熔盐入口 2-3和第二熔盐出口 2-4 ;蒸发器3具有换热腔3-3，换热腔3_3具有第三熔盐入口 3-4和第三熔盐出口 3-5 ;第一熔盐出口 1-4经管道4-1与第二熔盐入口 2_3连通，第二熔盐出口 2-4经管道4-2与第三熔盐入口 3-4连通，第三熔盐出口 3-5经管道4_3与第一熔盐入口 1-3连通；熔盐泵1-1具有与第一熔盐出口 1-4连通的出液管1-5。
[0032]如图2和图3所示，上升管换热器2包括同轴嵌套、且垂向放置的内管2-5和外管
2-6，内管2-5和外管2-6之间形成封闭的换热夹层；第二熔盐入口2-3位于外管2_6下部，第二熔盐出口 2-4位于外管2-6上部；上升管换热器2的上下两端分别设有法兰2-7、2-8 ；上升管换热器2上端的法兰2-7经膨胀节2-9与内管2-5固连。内管2_5内壁设有一组沿内管2-5径向延伸的垂向直翅片2-10 ;内管2-5外壁设有与内管2-5同轴的螺旋翅片2_11。
[0033]如图4所示，蒸发器3还具有汽包3-6和水罐3_7，汽包3_6位于换热腔3_3上方，水罐3-7位于换热腔3-3下方；软水进口 3-1位于汽包3-6下部，蒸汽出口 3_2位于汽包
3-6顶部；汽包3-6经一组垂向穿过换热腔3-3的管道3-8与水罐3-7连通；第三熔盐入口3-4位于换热腔3-3下部，第三熔盐出口 3-5位于换热腔3-3上部；换热腔3_3内还设有折流板3-9。软水进口 3-1经设有水泵5的管道4-4与软水源6连通；水罐3-7底部设有排水Π 3-10。[0034]储盐罐I呈卧式放置并位于上升管换热器2和蒸发器3的下方，电加热器1-2位于储盐罐I内的下部，熔盐泵1-1垂向放置；第一熔盐入口 1-3、第一熔盐出口 1-4分别位于储盐罐I顶部；储盐罐I顶部还具有氮气加压口 1-7。
[0035]上升管换热器2的第二熔盐入口 2-3还经具有阀门5-1的管道4_5与储盐罐I的第一熔盐入口 1-3连通；蒸发器3的换热腔3-3底部设有熔盐排出口 3-11，熔盐排出口 3-11经具有阀门5-2的管道4-6与储盐罐I的第一熔盐入口 1-3连通；连通第一熔盐出口 1-4与第二熔盐入口 2-3的管道4-1、连通第三熔盐出口 3-5与第一熔盐入口 1-3的管道4_3分别具有阀门5-3、5-4。
[0036]此外，本实施例采用的熔盐是由硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠按重量百分比53%:40%:7%构成的三元熔盐。 [0037]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种焦炉上升管余热回收装置，包括上升管换热器和蒸发器；所述上升管换热器一端为与外部上升管连通的荒煤气进口、另一端为荒煤气出口，所述蒸发器具有软水进口和蒸汽出口；其特征是，还包括设有熔盐泵和电加热器的储盐罐，所述储盐罐内安置有熔盐；所述储盐罐具有第一熔盐入口和第一熔盐出口 ；所述上升管换热器具有换热夹层，所述换热夹层具有第二熔盐入口和第二熔盐出口 ；所述蒸发器具有换热腔，所述换热腔具有第三熔盐入口和第三熔盐出口 ；所述第一熔盐出口经管道与第二熔盐入口连通，所述第二熔盐出口经管道与第三熔盐入口连通，所述第三熔盐出口经管道与第一熔盐入口连通；所述熔盐泵具有与第一熔盐出口连通的出液管。
2.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征是，所述上升管换热器包括同轴嵌套、且垂向放置的内管和外管，所述内管和外管之间形成封闭的换热夹层；所述第二熔盐入口位于外管下部，所述第二熔盐出口位于外管上部；所述上升管换热器的上下两端分别设有法兰；所述上升管换热器上端的法兰经膨胀节与内管固连。
3.根据权利要求2所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征是，所述内管内壁设有一组沿内管径向延伸的垂向直翅片；所述内管外壁设有与内管同轴的螺旋翅片。
4.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征是，所述蒸发器还具有汽包和水罐，所述汽包位于换热腔上方，所述水罐位于换热腔下方；所述软水进口位于汽包下部，所述蒸汽出口位于汽包顶部；所述汽包经一组垂向穿过换热腔的管道与水罐连通；所述第三熔盐入口位于换热腔下部，所述第三熔盐出口位于换热腔上部；所述换热腔内还设有折流板。
5.根据权利要求4所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征是，所述软水进口经设有水泵的管道与软水源连通；所述水罐底部设有排水口。
6.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征是，所述储盐罐呈卧式放置并位于上升管换热器和蒸发器的下方，所述电加热器位于储盐罐内的下部，所述熔盐泵垂向放置；所述第一熔盐入口、第一熔盐出口分别位于储盐罐顶部；所述储盐罐顶部还具有氮气加压口。`
7.根据权利要求1至6任一项所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征是，所述上升管换热器的第二熔盐入口还经具有阀门的管道与储盐罐的第一熔盐入口连通；所述蒸发器的换热腔底部设有熔盐排出口，所述熔盐排出口经具有阀门的管道与储盐罐的第一熔盐入口连通；连通第一熔盐出口与第二熔盐入口的管道、连通第三熔盐出口与第一熔盐入口的管道分别具有阀门。
8.根据权利要求1至6任一项所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征是，所述熔盐是由硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠按重量百分比53%:40%:7%构成的三元熔盐。
【文档编号】F28D20/02GK103756692SQ201410051124
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】刘小平, 张素军, 李菊香, 杨桂兰, 王良虎, 董人和, 彭友谊 申请人:南京华电节能环保设备有限公司, 南京工业大学