本发明涉及一种上升管在线清焦装置及其清焦与强化传热方法，是用于煤焦化炉的上升管在线清焦及余热回收过程的强化传热，属于焦炉生产工艺及其节能技术领域。
背景技术：
当前，焦炉上升管清焦是在上升管不生产过程中，打开上升管盖，进行人工清焦，清焦采用高压风吹扫或机械清除方法，工作环境恶劣、劳动强度高、清焦容易伤及上升管内壁。
焦炉干馏出的高温荒煤气，进入上升管后经过三通管进入桥管，在桥管处喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，循环氨水大量汽化，使荒煤气急剧降温至约80℃后进入集气管。荒煤气在上升管内会有结焦现象,结焦影响正常生产、增加操作工劳动强度、恶化操作工劳动环境，如果有余热回收则影响荒煤气余热回收传热系数与传热动力，降低传热效率。焦炉干馏出的荒煤气所带出的热量相当于焦炉炼焦消耗的总能量的33﹪左右，荒煤气自700～850℃急速降温至80℃也消耗了大量的氨水及循环氨水的动力。所以，荒煤气废热的利用成为当今节能减排的新兴领域，当前在焦炉上升管内进行余热回收的的专利技术方兴未艾。专利（cn201510391848.6）一种焦炉上升管及应用其回收荒煤气热量的方法，给出了通过上升管外引入流体推动上升管内扰流装置进行扰流强化换热的方法，通过上升管外多点引流体入上升管内吹动悬于上升管上部的包含悬杆固定架、选杆及固定于所述悬杆上的至少一个扰流片，也就是说若选取关于上升管顶部的一套系统则需要通过外来流体驱动，在现有装置上可用的外来流体是荒煤气或氨水，驱动该系统显然需要较高压气流，荒煤气加压问题较难解决，采用氨水注入上升会造成上升管内荒煤气温度的急剧下降，带来很高的结焦风险。实际上，影响上升管余热回收的关键问题是传热系数，上升管内壁结石墨俗称结焦,焦炉干馏出的荒煤气带有灰分,灰分也会挂在上升管内壁,尤其会挂在内壁的结石墨层上,这会加剧荒煤气结焦倾向的发展，使结焦向上升管内延伸，结焦延伸的结果是更容易挂灰，导致恶性循环，造成荒煤气流通通道的狭窄，影响正常生产荒煤气流出，给焦炉的生产带来安全隐患，给正常生产上升管的维护带来大量作业环境恶劣且难度很高的清焦工作,如果上升管有余热回收,则会给余热回收带来更大热阻,严重影响余热的回收利用。
也就是说，结焦是影响上升管余热回收的根本问题。
技术实现要素：
本发明就是为解决上升管生产过程中的结焦问题，提出了生产过程中在线清焦的装置及其清焦与强化换热的有效方法。其具体方案为一种上升管在线清焦装置，包括上升管（1）、刮焦器（2）、链接筋板（3）、固定支座（4）、固定支架（5）、动力转向装置（6）、中心轴（7）、传动轴（8）、密封装置（9）、马达（10）、筋板（11）、上升管支座（12）、保温隔热层（13）和滑动支撑装置（14）；所述上升管（1）其特征是支管偏位三通管，其长端法兰下接上升管管座，管座插入焦炉荒煤气出口，其支管法兰连接桥管，其上端法兰上接上升管盖，上升管内设有保温隔热层（13）；所述刮焦器（2）其特征是刮焦器通过链接筋板（3）固定于中心轴（7）上，中心轴（7）啮合式嵌入动力转向装置（6）内并悬挂于动力转向装置（6）的下面，且伸入上升管偏三通管长端管内，刮焦器与上升管内壁内表面间隙式配合形成运动副；所述固定支架（5）其特征是设有两个或多个上升管半径上的支撑筋板，两个或多个上升管半径上的支撑筋板中心处与动力转向装置（6）固定，固定支架（5）配合卡入式固定于对应的固定支座（4）内，固定支架（5）可以随时从固定支座（4）内拔出，两个或多个固定支座（4）固定于上升管（1）外壁内；所述传动轴（8）其特征是穿过上升管壁伸入上升管内并啮合式嵌入动力转向装置（6）内，在穿过上升管壁处设有密封装置（9），密封装置（9）和传动轴（8）可以从穿过的上升管壁处抽出可拆分，传动轴（8）外侧连接马达（10）；所述上升管（1）其特征是上升管内设的保温隔热层（13）设有余热回收装置，余热回收装置置于上升管（1）的长端管内；所述刮焦器（2）、链接筋板（3）其特征是两个方案：方案一是刮焦器（2）和链接筋板（3）合二为一设为一个螺旋板固定于中心轴（7）上；方案二是链接筋板（3）设计为多个流体叶轮，外接刮焦器内连中心轴（7）；所述中心轴7其特征是其下端设有滑动支撑装置（14）。
本方案还提供了一种上升管在线清焦与强化换热方法方法，上升管内设有刮焦器装置，设于上升管外的马达转动，其动力转向装置将动力传递给中心轴，中心轴带动刮焦器转动，将生产过程中上升管内壁上刚生成的石墨焦刮下，刮下的石墨焦大颗粒落入焦炉内、小颗粒则被荒煤气带走，实现上升管在线清焦；如果上升管内设有余热回收装置，通过增加偏位三通上升管有效长度,增加了有效的余热回收面积，则可实现强化传热；刮焦器整体是一个旋转的螺旋板或刮焦器连接筋板为叶轮，刮焦器运行转动，刮焦器的转动在清焦的同时可以破坏荒煤气沿上升管内壁流出运动的边界层，提高上升管内高荒煤气与余热回收装置的传热系数，同时叶轮或螺旋板状刮焦器旋转转动可以推动中心高温流体向外缘流动，增加上升管管内荒煤气的紊流度，提高上升管管内边缘流体温度，从而提高了上升管内余热回收装置与管内荒煤气的传热动力，实现强化传热。
显著优点
附图说明
图中1、上升管，2、刮焦器，3、链接筋板，4、固定支座，5、固定支架，6、动力转向装置，7、中心轴，8、传动轴，9、密封装置，10、马达，11、筋板，12、上升管支座，13、保温隔热层，14、滑动支撑装置。
具体实施
如图1所示，一种上升管在线清焦装置，包括上升管（1）、刮焦器（2）、链接筋板（3）、固定支座（4）、固定支架（5）、动力转向装置（6）、中心轴（7）、传动轴（8）、密封装置（9）、马达（10）、筋板（11）、上升管支座（12）、保温隔热层（13）和滑支撑装置（14），上升管内设有保温隔热层（13）、外设有筋板（11）以实现强化三通支管强度，上升管外设有上升管支座（12）用于支撑上升管。
如图1所示，本技术方案设计的上升管（1）是支管偏位三通管，其长端法兰下接上升管管座，管座插入焦炉荒煤气出口，其支管法兰连接桥管，其上端法兰上接上升管盖，上升管内设有保温隔热层（13），这样就是取消了常规上升管另外加三通的结构，增加上升管（1）支管偏位三通管长管的长度，增加有效的余热回收面积，减少上升管安装过程的三通与上升管拼装的工序，节省劳动强度，节省一对法兰及其密封面，消除了泄漏的安全隐患，如上升管内有余热回收装置，通过增加上升管偏位三通管长管的有效换热长度，增加了有效的余热回收面积，实现了强化传热；上升管（1）内设置刮焦器（2），刮焦器通过两组以上链接筋板（3）固定于中心轴（7）上，中心轴（7）啮合式嵌入动力转向装置（6）并悬挂向下伸入至上升管偏三通管长端管内，刮焦器与上升管内壁内表面间隙式配合形成运动副，运行时刮焦器沿上升管内壁内表面间隙式配合形成运动；固定支架（5）设有两个或多个上升管半径上的支撑筋板，两个或多个上升管半径上的支撑筋板中心处与动力转向装置（6）固定，固定支架（5）采用倒梯形结构配合卡入式固定于对应的固定支座（4）内，倒梯形结构可以自动对中与自紧，固定支架（5）可以随时从固定支座（4）内拔出，以便整个刮焦器及其支撑装置抽出上升管进行维护和维修，两个或多个固定支座（4）固定于上升管（1）外壁内，这种固定优选焊接固定；传动轴（8）模块式穿过上升管壁伸入上升管内并啮合式嵌入动力转向装置（6）内，在穿过上升管壁处设有密封装置（9），密封装置（9）和传动轴（8）可以从穿过的上升管壁处抽出，密封装置（9）和上升管（1）的外壁静密封式固定，传动轴（8）外侧连接马达（10）取得动力。
当前，焦炉节能降耗已经成为必然选择，上升管的节能方式是在上升管内的保温隔热层（13）设有余热回收装置，余热回收装置满置于上升管（1）的长端管内；刮焦器（2）和链接筋板（3）的设计可以采用两个方案：方案一是刮焦器（2）和链接筋板（3）合二为一设为一个螺旋板固定于中心轴（7）上，相当于换热器的内插强化换热件；方案二是链接筋板（3）设计为多个流体叶轮，外接刮焦器内连中心轴（7），叶轮旋转则可以将管内中心部分流体不断推向外径处。所述的上升管内设有刮焦器装置马达（10）转动，动力转向装置（6）将动力传递给中心轴（7），中心轴带动刮焦器转动，可以将上升管内壁刚生成的石墨焦刮下，刮下的石墨焦大颗粒落入焦炉内、小颗粒则被荒煤气气流带走，实现上升管在线清焦；为防止大长度固定由刮焦器的中心轴（7）挠度太大，导致刮到或伤及取热装置，在其下末端设有滑动支撑装置（14）。
本方案还提供了一种上升管在线清焦与强化换热方法方法，上升管内设有刮焦器装置，设于上升管外的马达转动，其动力转向装置将动力传递给中心轴，中心轴带动刮焦器转动，将生产过程中上升管内壁刚生成的石墨焦刮下，刮下的石墨焦大颗粒落入焦炉内、小颗粒则被荒煤气气流带走，实现上升管在线清焦；如果上升管内设有余热回收装置，通过增加上升管偏位三通管长管的长度，增加了有效的余热回收面积，实现了强化传热；上升管在线清焦，随时清除了上升管内表面的结焦层，减小了热阻层，实现了强化传热；刮焦器整体是一个旋转的螺旋板或刮焦器连接筋板为叶轮，刮焦器运行转动，刮焦器的转动在清焦的同时可以破坏荒煤气沿上升管内流出运动的边界层，提高上升管内荒煤气与余热回收装置的传热系数，同时叶轮或螺旋板状刮焦器旋转转动可以推动中心高温流体向外缘流动，增加上升管管内荒煤气的紊流度，提高上升管管内边缘流体温度，从而提高了上升管内余热回收装置与管内荒煤气的传热动力，也实现了强化传热。