一种焦炉荒煤气上升管换热装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种焦炉荒煤气上升管换热装置，属于荒煤气余热回收利用【技术领域】。本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，包括设置于上升管换热装置下端的烟气进口法兰和设置于上升管换热装置上端的烟气出口法兰，还包括内筒、中筒和外筒，所述的内筒和中筒之间形成内夹层，所述的内夹层中通入除盐水或氮气或空气，所述的中筒和外筒之间形成外夹层，所述的外夹层为密封的隔热层。本实用新型既保证了换热效果，有效、安全、可靠地回收荒煤气的余热，又保证了在恶劣工况下，焦炉和换热器的安全经济运行，同时解决了以往的换热器在启动和停止过程中的适应性不广的问题。
【专利说明】一种焦炉荒煤气上升管换热装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种换热装置，更具体地说，涉及一种焦炉荒煤气上升管换热装置。
【背景技术】
[0002]炼焦工艺流程中产生的余热资源的高效回收利用，是建立资源节约、环境友好的绿色焦化厂节能的主要方向，也是降低焦炉能耗的主要途径之一。但是，我国对二次能源品质潜力的挖掘、价值的开发以及低品质余热余能利用支撑技术与装备开发滞后，上升管内高温焦炉荒煤气的余热就一直未能有效利用，只能用循环氨水降温把热量白白浪费。有人将荒煤气与夹套内的工艺介质水换热，但是出现换热面粘结焦油、絮状物堵塞问题，换热面损坏后，夹套内工艺介质水漏进碳化室影响焦炭生产。焦炉荒煤气显热占整个焦炉的热支出的32%左右，温度在650度以上，至今未有成熟可靠的回收利用装置投入运行。目前，国内外焦化企业对焦炉荒煤气余热的回收利用做过试验研究，也有不少单位曾经进行过技术改进和应用，但是对于高温的处理以及启动停炉时的恶劣工况的处理运用不甚理想。
[0003]如中国专利申请号200710158683.3，申请公告日为2008年6月11日，发明创造名称为:焦炉用上升管换热装置，该申请案涉及一种焦炉用上升管换热装置，该装置包括内套管、外套管、螺旋板加强筋、加强筋、桥管法兰、上部法兰、底板、导流管、进口管、出口管，在内套管的内壁衬有耐火材料衬砖，该申请案在一定程度上解决了荒煤气中的焦油物易冷凝、上升管换热装置内壁易发生堵塞现象的问题，但其不足之处在于:该申请案在处理高温环境和启动停炉时，效果并不理想，易因高温的影响出现提前老化的现象。
[0004]又如中国专利申请号201210457921.1，申请公告日为2013年I月30日，发明创造名称为:用于焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，该申请案涉及一种用于焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，由内、外套管组成，内、外套管之间设有多股螺旋回流通道，内、外套管两端各设一个汇流集箱。该申请案与其它形式的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器相比较，适合焦化工艺荒煤气工况变化，在一定程度上加强了换热效果，解决了管壁结焦的问题，但其不足之处在于:该申请案主要适用于气体作为冷却介质的焦炉上升管换热器，对于使用除盐水作为冷却介质时，效果并不理想，且该申请案的热量易外散，对环境带来恶劣影响。
[0005]此外，中国专利申请号201210370657.8，申请公布日为2012年12月26日，发明创造名称为:焦炉荒煤气余热利用方法和设备，该申请案涉及一种生物质炉烟气余热回收利用方法及装置，中间筒的内外两侧分别设有内筒和外筒，内筒与中间筒之间构成内夹套，夕卜筒与中间筒之间构成外夹套，内夹套和外夹套共用一个中间筒体，内夹套的轴向高度大于外夹套的轴向高度，内夹套完全遮挡外夹套；内夹套充满导热介质气相或液相材，外夹套充满工艺介质液体或气体，高温荒煤气直接与内夹套换热，热量通过内夹套的导热介质再换给外夹套里的工艺介质，该申请案也在一定程度上解决了上升管易结焦和堵塞的问题，但其不足之处在于:该申请案经过两次换热，热量损失大，且该申请案的热量也易外散，影响外部环境。
【发明内容】
[0006]1.实用新型要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的在于克服现有的焦炉荒煤气上升管换热装置易结焦堵塞，对外部环境影响较大，且对于高温的处理及换热器在启动和停止过程中运用不理想的不足，提供一种焦炉荒煤气上升管换热装置，采用本实用新型的技术方案，既保证了换热效果，有效、安全、可靠回收荒煤气余热，又保证了在恶劣工况下，焦炉和换热器的安全经济运行，同时解决了以往的换热器在启动和停止过程中的适应性不广的问题，保证了设备在极高温度下(1400°C)能够安全正常运行。
[0008]2.技术方案
[0009]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:
[0010]本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，包括设置于上升管换热装置下端的烟气进口法兰和设置于上升管换热装置上端的烟气出口法兰，还包括内筒、中筒和外筒，所述的内筒和中筒之间形成内夹层，所述的内夹层中通入除盐水或氮气或空气，所述的中筒和外筒之间形成外夹层，所述的外夹层为密封的隔热层。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，还包括进水接口法兰和出水接口法兰，所述的进水接口法兰设置于上升管换热装置的下部，且通过进水管与内夹层相连通，所述的进水管与内夹层相连通处设置有环形的进水分布端；所述的出水接口法兰设置于上升管换热装置的上部，且通过出水管与内夹层相连通，所述的出水管与内夹层相连通处设置有环形的出水分布端，所述的进水管和出水管均穿过外夹层。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述的内筒的内壁上设置有耐温耐磨材料。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述的耐温耐磨材料为合金钢或耐火砖或耐火陶瓷。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述的中筒的外壁上设置有隔热涂层。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，还包括膨胀节，所述的膨胀节设置于上升管换热装置的中间部分。
[0016]作为本实用新型的进一步改进,所述的内筒、中筒和外筒的材质均为耐高温腐蚀合金或铸造合金。
[0017]3.有益效果
[0018]采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果:
[0019](I)本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其内筒和中筒之间形成内夹层，内夹层中通入除盐水或氮气或空气，中筒和外筒之间形成外夹层，外夹层为密封的隔热层，内筒类似于列管及板式换热器，既起到很好的换热作用，又具有良好的耐温效果，外筒起到良好的隔热保温作用，降低了热量的损失，防止热量散布到外界空气中，避免了环境的污染；
[0020](2)本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其进水接口法兰设置于上升管换热装置的下部，且通过进水管与内夹层相连通，进水管与内夹层相连通处设置有环形的进水分布端，使得水进入后能够均匀分布，便于流通和换热；出水接口法兰设置于上升管换热装置的上部，且通过出水管与内夹层相连通，出水管与内夹层相连通处设置有环形的出水分布端，使得经换热后的热水或水蒸气能够均匀汇集，便于集中排出利用；
[0021](3)本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其内筒的内壁上设置有耐温耐磨材料，一方面防止烟气对装置的高温腐蚀，另一方面保证了良好的换热效果；
[0022](4)本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其中筒的外壁上设置有隔热涂层，将内部的热量与外界隔离，一方面使得外界温度得到有效降低，保护环境，另一方面使得热量不外散，保证内部进行充分的热交换；
[0023](5)本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其中间部分设置有膨胀节，有效地避免了装置因热胀冷缩而引起的变形，防止了装置的泄漏。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置的半剖主视结构示意图；
[0025]图2为图1的局部放大图；
[0026]图3为本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置的俯视结构示意图。
[0027]示意图中的标号说明:
[0028]1、烟气进口法兰；2、耐温耐磨材料；3、进水分布端；4、内筒；5、中筒；6、外筒；7、
膨胀节；8、出水分布端；9、出水接口法兰；10、烟气出口法兰；11、进水接口法兰。
【具体实施方式】
[0029]为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。
[0030]结合图1、图2和图3，本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，包括烟气进口法兰1、烟气出口法兰10、内筒4、中筒5、外筒6、膨胀节7、进水接口法兰11和出水接口法兰9，烟气进口法兰I设置于上升管换热装置的下端，烟气出口法兰10设置于上升管换热装置的上端，内筒4和中筒5之间形成内夹层，内夹层中通入除盐水或氮气或空气，中筒5和外筒6之间形成外夹层，外夹层为密封的隔热层，内筒4的内壁上设置有耐温耐磨材料2，中筒5的外壁上设置有隔热涂层。进水接口法兰11设置于上升管换热装置的下部，且通过进水管与内夹层相连通，进水管与内夹层相连通处设置有环形的进水分布端3 ;出水接口法兰9设置于上升管换热装置的上部，且通过出水管与内夹层相连通，出水管与内夹层相连通处设置有环形的出水分布端8，进水管和出水管均穿过外夹层。膨胀节7设置于上升管换热装置的中间部分。
[0031]下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
[0032]实施例1
[0033]本实施例的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，包括烟气进口法兰1、烟气出口法兰10、内筒4、中筒5、外筒6、膨胀节7、进水接口法兰11和出水接口法兰9，烟气进口法兰I设置于上升管换热装置的下端，烟气出口法兰10设置于上升管换热装置的上端，利用烟气自下而上的流动，在上升管换热装置中完成热量交换，保证了良好的换热效果。内筒4和中筒5之间形成内夹层，内夹层中通入除盐水，中筒5和外筒6之间形成外夹层，外夹层为密封的隔热层，内筒4类似于列管及板式换热器，与传统的列管及板式换热器相比，其规模小、功能多样、集运行和耐温于一体，既起到很好的换热作用，又具有良好的耐温效果，外筒6起到良好的隔热保温作用，降低了热量的损失，防止热量散布到外界空气中，避免了环境的污染。内筒4的内壁上设置有耐温耐磨材料2，该耐温耐磨材料2为合金钢，一方面防止烟气对装置的高温腐蚀，防止内筒4出现提前老化和结焦现象，可以使装置在极高温度下(1400°C )安全稳定运行；另一方面保证了良好的换热效果，经过几级换热处理后，荒煤气的热量被除盐水回收，进入汽包中产生蒸汽后使用，节约了大量的标煤。中筒5的外壁上设置有隔热涂层，将内部的热量与外界隔离，一方面使得外界温度得到有效降低，保护环境?’另一方面使得热量不外散，保证内部进行充分的热交换。内筒4、中筒5和外筒6的材质均为耐高温腐蚀合金。
[0034]本实施例的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，进水接口法兰11设置于上升管换热装置的下部，且通过进水管与内夹层相连通，进水管与内夹层相连通处设置有环形的进水分布端3，使得水进入后能够均匀分布，便于流通和换热；出水接口法兰9设置于上升管换热装置的上部，且通过出水管与内夹层相连通，出水管与内夹层相连通处设置有环形的出水分布端8，进水管和出水管均穿过外夹层，使得经换热后的水或水蒸气能够均匀汇集，便于集中排除利用。进水分布端3和出水分布端8的巧妙设计，保证了装置的进出水维持恒定，避免了出现偏流的现象。膨胀节7设置于上升管换热装置的中间部分，有效地避免了装置因热胀冷缩而引起的变形，防止了装置的泄漏。
[0035]实施例2
[0036]本实施例的一种焦炉荒煤气上升管换热装置的基本结构同实施例1，不同之处在于:本实施例中的内筒4和中筒5之间形成内夹层，内夹层中通入氮气，作为热交换介质；内筒4的内壁上设置的耐温耐磨材料2为耐火砖，内筒4、中筒5和外筒6的材质均为铸造
合金
[0037]实施例3
[0038]本实施例的一种焦炉荒煤气上升管换热装置的基本结构同实施例1，不同之处在于:本实施例中的内筒4和中筒5之间形成内夹层，内夹层中通入空气，作为热交换介质；内筒4的内壁上设置的耐温耐磨材料2为耐火陶瓷，内筒4、中筒5和外筒6的材质均为铸
造合金。
[0039]本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，在吸取各方面的经验教训情况下，克服各种弊病，可有效、安全、可靠回收荒煤气余热。为更好地理解本实用新型的内容，现给出本实用新型的工作原理:利用荒煤气自下而上的流动，本实用新型中的换热介质的方向与荒煤气的流动方向一致，换热介质通过进水分布端3的均匀分布，均匀地进行热交换，不会出现偏流现象，经热交换后的换热介质通过出水分布端8的均匀汇集，再次利用。由于内筒4的内壁上设置有耐温耐磨材料2，中筒5的外壁上设置有隔热涂层，中筒5和外筒6之间形成的外夹层为密封的隔热层，换热介质仅在内夹层中进行热交换，内筒4保持较高的温度，避免了烟气中的熔融物质遇冷凝结在内筒4筒壁上，出现结焦现象，堵塞上升管换热装置。
[0040]值得说明的是，本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置具有互换性，其烟气进口法兰1、烟气出口法兰10、进水接口法兰11和出水接口法兰9的位置和尺寸均保持不变，可用于替换原有的焦炉上升管。本实用新型的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，既保证了换热效果，有效、安全、可靠回收荒煤气余热，又保证了在恶劣工况下，焦炉和换热器的安全经济运行，同时解决了以往的换热器在启动和停止过程中的适应性不广的问题，保证了设备在极高温度下(1400°C)能够安全正常运行。
[0041]以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种焦炉荒煤气上升管换热装置，包括设置于上升管换热装置下端的烟气进口法兰(I)和设置于上升管换热装置上端的烟气出口法兰(10)，其特征在于:还包括内筒(4)、中筒(5)和外筒(6)，所述的内筒(4)和中筒(5)之间形成内夹层，所述的内夹层中通入除盐水或氮气或空气，所述的中筒(5)和外筒(6)之间形成外夹层，所述的外夹层为密封的隔热层。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其特征在于:还包括进水接口法兰(11)和出水接口法兰(9)，所述的进水接口法兰(11)设置于上升管换热装置的下部，且通过进水管与内夹层相连通，所述的进水管与内夹层相连通处设置有环形的进水分布端(3);所述的出水接口法兰(9)设置于上升管换热装置的上部，且通过出水管与内夹层相连通，所述的出水管与内夹层相连通处设置有环形的出水分布端(8)，所述的进水管和出水管均穿过外夹层。
3.根据权利要求1或2所述的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其特征在于:所述的内筒(4)的内壁上设置有耐温耐磨材料(2)。
4.根据权利要求3所述的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其特征在于:所述的耐温耐磨材料(2)为合金钢或耐火砖或耐火陶瓷。
5.根据权利要求4所述的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其特征在于:所述的中筒(5)的外壁上设置有隔热涂层。
6.根据权利要求5所述的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其特征在于:还包括膨胀节(7)，所述的膨胀节(7)设置于上升管换热装置的中间部分。
7.根据权利要求6所述的一种焦炉荒煤气上升管换热装置，其特征在于:所述的内筒(4)、中筒(5)和外筒(6)的材质均为耐高温腐蚀合金或铸造合金。
【文档编号】C10B27/00GK203530218SQ201320540679
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】易晓东, 高哲发, 韩培, 李德青, 孟晓东 申请人:常州江南电力节能科技有限公司