变材料5的固液相变温度不变，随着煤气温度的降低，可能存在该煤气的温度低于相变材料5的固液相变温度，从而相变材料5不能发生固液相变反应而影响吸热效果。因此，设置相变材料5的固液相变温度随煤气流通方向依次降低，可适应煤气温度逐渐降低的情况，保证蒸发器的吸热效果以及余热回收效果。
[0026]各蒸发器内，相变材料5的固液相变温度应比工质在工作压力下的沸点高，从而相变材料5在发生固液相变反应时，工质也能够发生相变反应，从而保证焦炉煤气的余热能够得到回收利用。本实施例中，所述相变材料5优选为由混合无机盐制成，所述相变材料5的熔点为450~500°C。混合无机盐是通过多种无机盐按照不同比例混合在一起形成的，混合无机盐具有熔化潜热大、熔化时体积变化小、传热特性好等优点，而且控制不同无机盐的成分及比例，可获得熔点在120~850°C范围内的混合无机盐，适用范围较广。本实施例中控制混合无机盐的熔点在450~500°C范围内，可在蒸发器内通过700°C左右高温的焦炉煤气时蓄热，而在出焦、装煤等过程中上升管、桥管的温度骤降(可降为200°C)时放热，从而防止该过程中的周期性热冲击损坏余热回收装置。以下列举一种具体的混合无机盐:纯净NaCKMgCl2^KCl 的熔点分别为 801°C、714°C和 774°C，当 NaCl、MgCl2、KCl 以 3:1:6 的质量比混合后，其得到的混合无机盐的熔点为463.5°C。相应地，所述蒸发器的工质可采用液态汞(沸点为356.6 °C)。
[0027]如图2-图3，各蒸发器(各上升管蒸发器和各桥管蒸发器)分别包括环形毛细芯3、环形液态工质储槽2和环形补偿器1，蒸发器内壁6、环形毛细芯3、环形液态工质储槽2和环形补偿器I由内至外依次同轴设置，所述环形毛细芯3与蒸发器内壁6之间设有多条蒸汽槽道4，所述蒸汽槽道4与所述蒸发器内壁6平行，多条蒸汽槽道4环绕所述蒸发器内壁6设置。蒸汽槽道4分别与蒸发器内壁6和环形毛细芯3连接，通过毛细芯3的毛细力作用，液态工质储槽2中的液态工质不断进入蒸汽槽道4内，在蒸发器内壁6的传热作用下，蒸汽槽道4内的液态工质汽化形成气体工质。其中，所述蒸汽槽道4可以为矩形槽道或梯形槽道；当为梯形槽道时，自所述蒸发器内壁6至所述环形毛细芯3的方向，所述蒸汽槽道4的宽度逐渐增大，通过设置梯形槽道，该槽道靠近蒸发器内壁6 —侧截面积小，便于传热，因此液态工质更易于汽化，从而提高余热回收效率。
[0028]另外，如图1，汽包11的结构为:所述汽包11包括汽水分离网12、排汽管15和补水管13，所述汽水分离网12设于所述汽包11内上部，所述排汽管15设于所述汽包11顶部且连接有蒸汽管网14。当汽包11内产生的水蒸汽达到一定压力时，打开排汽管15将水蒸汽输入蒸汽管网14 ;测量并控制汽包11内的水位，可由补水管13补充软水。可在汽包11底部设置排水管16，当汽包11内的水质变成硬水时，通过该排水管16排出后补充新的软水。汽包11排出的蒸汽可用于炼焦生产或发电，实现焦炉煤气余热的回收利用，节能且环保。冷凝管道在汽包11内蛇形布置，可提高气态工质与汽包11的换热效果。由于蒸发器和冷凝器的相对位置可以灵活布置，为了保证分体式热管的工作稳定性，设置汽包11的位置高于蒸发器的位置，保证蒸发器内始终储存有液态工质，避免高热流密度下蒸发器烧干。
[0029]本实施例的工作过程如下:以多个炭化室的上升管和桥管均分别改造成上升管蒸发器和桥管蒸发器为例，焦炉煤气显热通过蒸发器内壁6使蒸发器内部液态工质汽化，汽化后的工质汇集于集气管7内，然后通过气体工质管路9导入汽包11，使汽包11内产生水蒸汽，同时气体工质管路9内气态工质冷却为液态形成液态工质(一般具有10° C以上的过冷度)，在毛细芯3产生的毛细力以及自身重力的作用下，液态工质通过液体工质管路10和液体工质分配管8回流到各蒸发器的液态工质储槽2内，毛细芯3将液态工质导向蒸发器内壁6吸收热量变为气态工质，从而完成一个循环。
[0030]本发明实施例具有以下有益效果:通过将焦炉导气管路(上升管、桥管)改造成分体式热管的蒸发器，通过该分体式热管回收焦炉煤气余热；通过在蒸发器内壁6内设置相变材料层，相变材料5在炼焦过程中煤气温度较高时蓄热，而在出焦、装煤等过程中上升管、桥管的温度骤降时放热，可避免对余热回收装置产生周期性的热冲击而造成设备损坏，从而有效提高余热回收效果以及生产的稳定性。沿煤气流通的方向，设置相变材料5的固液相变温度依次降低，可适应煤气温度逐渐降低的情况，利于煤气余热的回收。
[0031] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种焦炉煤气余热回收系统，所述焦炉煤气由焦炉产生，所述焦炉包括多个炭化室，每个所述炭化室连接有焦炉导气管路，其特征在于:所述余热回收系统包括分体式热管，所述分体式热管包括蒸发器装置和冷凝器；所述蒸发器装置包括由焦炉导气管路构成的受热面域，所述冷凝器包括汽包和设于所述汽包内的冷凝管道，所述冷凝管道的入口端通过气体工质管路与所述蒸发器装置的工质出口连通，所述冷凝管道的出口端通过液体工质管路与所述蒸发器装置的工质入口连通；所述受热面域内设有填充腔，所述填充腔内设有相变材料层。
2.根据权利要求1所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:沿所述焦炉导气管路内煤气流通的方向，所述填充腔分为多层腔室，每层腔室内铺设有相变材料；沿所述焦炉导气管路内煤气流通的方向，所述相变材料的固液相变温度依次降低。
3.根据权利要求1所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:所述汽包的位置高于所述蒸发器装置的位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:所述焦炉导气管路为上升管、桥管的至少一种。
5.根据权利要求4所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:所述焦炉导气管路包括上升管和桥管，所述上升管与所述炭化室连通，所述桥管与所述上升管连通；所述蒸发器装置包括由上升管构成内壁的上升管蒸发器和由桥管构成内壁的桥管蒸发器，所述上升管蒸发器和所述桥管蒸发器的工质出口分别与所述气体工质管路连通，所述上升管蒸发器和所述桥管蒸发器的工质入口分别与所述液体工质管路连通；所述上升管蒸发器内壁内的相变材料的固液相变温度高于所述桥管蒸发器内壁内的相变材料的固液相变温度。
6.根据权利要求5所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:每个所述炭化室连接有一所述上升管蒸发器和一所述桥管蒸发器；所述余热回收系统还包括集气管和液体工质分配管，各所述上升管蒸发器和各所述桥管蒸发器的工质出口分别与所述集气管的入口端连通，所述集气管的出口端与所述气体工质管路连通；各所述上升管蒸发器和各所述桥管蒸发器的工质入口分别与所述液体工质分配管的出口端连通，所述液体工质分配管的入口端与所述液体工质管路连通。
7.根据权利要求5所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:所述上升管蒸发器和所述桥管蒸发器均包括环形毛细芯、环形液态工质储槽和环形补偿器；对应蒸发器的内壁、环形毛细芯、环形液态工质储槽和环形补偿器由内至外依次同轴设置，所述环形毛细芯与所述内壁之间设有多条蒸汽槽道，所述蒸汽槽道与所述内壁平行；所述蒸汽槽道为梯形槽道，自所述内壁至所述环形毛细芯的方向，所述蒸汽槽道的宽度逐渐增大。
8.根据权利要求1或2所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:所述相变材料由混合无机盐制成，所述相变材料的熔点为450~500°C。
9.根据权利要求8所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:所述蒸发器装置的工质为液态汞。
10.根据权利要求1所述的焦炉煤气余热回收系统，其特征在于:所述汽包包括汽水分离网、排汽管和补水管，所述汽水分离网设于所述汽包内上部，所述排汽管设于所述汽包顶部且连接有蒸汽管网。
【专利摘要】本发明涉及一种焦炉煤气余热回收系统，包括分体式热管，该分体式热管包括蒸发器装置和冷凝器。蒸发器装置包括由焦炉导气管路构成的受热面域，冷凝器包括汽包和设于汽包内的冷凝管道，冷凝管道的入口端通过气体工质管路与蒸发器装置的工质出口连通，冷凝管道的出口端通过液体工质管路与蒸发器装置的工质入口连通；受热面域内设有填充腔，填充腔内设有相变材料层。本发明通过将焦炉导气管路（上升管、桥管）改造成分体式热管的蒸发器，通过该分体式热管回收焦炉煤气余热；通过在受热面域内设置相变材料层，可避免对余热回收装置产生周期性的热冲击而造成设备损坏，从而有效提高余热回收效果以及生产的稳定性。
【IPC分类】C10B27-00
【公开号】CN104845645
【申请号】CN201510214849
【发明人】施万玲, 盖东兴
【申请人】中冶南方工程技术有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月30日