CN102494549B - 一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及设备，属于焦炉荒煤气余热回收利用技术领域。技术方案是：一台集中汽包，收集分离所有焦炉上升管对应的换热器汽水，分离的蒸汽经集中汽包的蒸汽出口，送到下一工序使用；分离的水由集中汽包的水出口经循环水泵打入给水总管，并经每个接管分配到所有焦炉上升管对应的换热器中，在换热器内吸热，部分汽化后经接管流入回水总管中，汽化后的汽水混合物经回水总管流进集中汽包；再进行汽水分离，分离的蒸汽流出去下一工序使用，分离的水再进入下一循环。本发明的积极效果是：非常便于操作控制，只需操作控制一个集中汽包，相比操作控制数十个、上百个汽包，非常方便和简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及设备，属于焦炉荒煤气余热回收利用技术领域。
背景技术
就热能利用而言，自英国工业革命数百年来，在工业领域积累了丰富的背景技术。然而，这些背景技术自焦炭企业使用碳化室法烧制焦炭以来，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。例如，采用水夹套法等，都没有成功。近些年来，采用热管技术和导热油技术都不能长周期稳定运行，主要问题是：这些背景技术都没有克服过焦炉荒煤气换热的困难，出现换热面粘结焦油，絮状物堵塞，换热面漏水影响焦炭生产；或是当换热系统其它部分故障停止工作时，碳化室法，一炉焦没有生产完，是不能在中途短时间内停炉的，所以出现热管爆管，导热油过热结焦等问题。这些现状在2010年9月14日《中国冶金报》中所刊登的一篇由丰恒夫撰写的“炼焦荒煤气余热回收任重道远”文章中作了详细的说明，该文共包括三部分的内容：一是炼焦荒煤气余热利用的必要性；二是我国炼焦荒煤气余热利用进程；三是加快炼焦荒煤气余热回收技术的研发。背景技术中，中国发明专利申请“焦炉荒煤气上升管余热回收装置”，申请号200810122711.0（CN101614498B），提出了一种用分离式热管回收焦炉荒煤气上升管余热的装置，该技术原理可行，但是从发明提出申请至今，三年多时间仍没有见到在工业生产中成功推广应用的报道。究其原因，一是存在设计者预料不到的困难，如操控难、粘结焦油等；由于该方案是将分离式热管的放热端放入汽包内，汽包属汽水分离容器，需要有压力表，液位计，温度计，安全阀等，运行中这些仪表都是指导操作工控制调节的依据；每座焦炉都有数十上百支上升管，每个上升管的放热段都置于对应的汽包内，汽包数量太多，需要的仪表数量相应也太多，在正常的故障率下，修校调换任务太重，假使仪表没有故障，这么多的汽包调节控制安全运行需要的人力也太多，这些对研究传热原理的设计人员而讲是预料不到的；其二是上升管外壳内的吸热端的结构需要两次倾斜穿入穿出内壁，这样的结构复杂难以制造，更主要的是上升管工作负荷变化时承受热膨胀变形、热应力的能力较差，运行中拉裂故障多。
发明内容
本发明目的是提供一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及设备，使换热面不腐蚀、粘结焦油或絮状物堵塞，能承受较大的热膨胀变形和热应力，各上升管传热系统工况或故障互不干扰，且非常便于操作控制，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法，包含如下工艺步骤：①设集中汽包，在焦炉顶上布置的所有上升管对应的换热器内产生的汽水混合物都经回水总管进入同一集中汽包内分离汽水，分离的蒸汽经集中汽包的蒸汽出口，送到下一工序使用；②分离的水由集中汽包的水出口经循环水泵打入给水总管，并经每个接管又回到上升管对应的换热器中，在换热器内吸热，部分汽化后经接管流入回水总管中，又经回水总管流进集中汽包；③再进行汽水分离，分离的蒸汽流出去下一工序使用，分离的水再进入下一循环。
荒煤气由焦炉顶进入上升管，把热量传给传热面封闭空间内的介质，介质吸热后，靠自燃对流循环和循环水泵强制循环，流到每支上升管对应的换热器内，把热量传给换热器的水，使吸热的水部分汽化，汽化后的汽水混合物经回水总管流到集中汽包内进行汽水分离。
采用本发明，一座焦炉所有的上升管内荒煤气余热，首先传给上升管内分离式热管的吸热端，靠自然对流循环传到换热器里将热量传给水，使水吸热部分汽化（这里的换热器就成了分离式热管的放热端了）统一经回水管流到集中汽包进行汽水分离，由于只有一个集中汽包，故只需操作控制一个集中汽包，相比操作控制数十个、上百个汽包，非常方便和简单，易于实现。在集中汽包出水口处设循环水泵，将水打入给水总管，进行强制对流，保证汽水循环通畅可靠。
一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用设备，包含集中汽包、给水总管和回水总管、在焦炉顶上布置的所有上升管和与上升管对应的换热器，一个集中汽包通过给水总管和回水总管分别与多个换热器连接；所说的上升管内的换热面与换热器形成一个独立封闭的空间，工作时向该封闭空间内注入工作液，工作液在上升管内换热面吸收荒煤气余热，依靠自然循环到换热器，将热量传给水，使水部分汽化，汽化后的汽水混合物经回水总管流到集中汽包内进行汽水分离，分离的水经给水总管再分别回到多个换热器。
每座焦炉炉顶上升管及对应的换热器连续安排成两组，分别布置在炉顶的左侧和右侧，中间留有空档，即中间空档的左边连续布置一组数十个上升管及对应的换热器，中间空档的右边一组连续布置数十个上升管及对应的换热器，集中汽包为了工艺配管方便，设置在中间空档处，这样两侧连续布置的上升管对应的换热器，便于与集中汽包联接。
本发明所述的换热器，就其结构而言应属公知技术，这里做为分离式热管的放热端与集中式汽包的给水换热，而带有换热面的上升管的结构，供选用的现有技术也很多，只要能承受工况下的热膨胀变形，以及在变形下的各种热应力即可。
因为只用一台集中汽包，有的上升管对应的换热器距集中汽包较远，凭自然对流进行汽水循环已不可靠，因此可在集中汽包出水口处设循环水泵，将水打入给水总管，进行强制对流，保证汽水循环通畅可靠。如果不设水泵进行强制循环，可以把集中汽包设置在较高的位置；但是抬高集中汽包设备的安装、维护、巡视或修理更换都增加了不必要的困难。
本发明的积极效果是：使换热面不腐蚀、粘结焦油或絮状物堵塞，能承受较大的热膨胀变形和热应力，各上升管传热系统工况或故障互不干扰，且非常便于操作控制，由于只有一个集中汽包，故只需操作控制一个集中汽包，相比操作控制数十个、上百个汽包，非常方便和简单，易于实现，解决了本领域长期希望解决的技术问题。
附图说明
附图1是本发明实施例示意图；
图中：1.左n 换热器给水接管；2.左n上升管；3.左三换热器给水接管；4.左三上升管；5.左二换热器给水管；6.左二上升管；7.左一换热器给水管；8.左一上升管；9.左侧给水总管；10.左侧补水管；11.12.13.14.循环水泵；15.右侧补水管；16.右侧给水总管；17.右一换热器给水接管；18.右一上升管；19.右二换热器给水接管；20.右二上升管；21.右三换热器给水接管；22.右三上升管；23.右n换热器给水接管；24.右n上升管；25.右n换热器；26.右n出口接管；27.右三换热器；28.右三出口接管；29.右二换热器；30.右二出口接管；31.右一换热器；32.右一出口接管；33. 集中汽包 34.右侧回水总管；35.左侧回水总管；36.左一换热器；37.左一出口接管；38.左二换热器；39.左二出口接管；40.左三换热器；41.左三出口接管；42.左n换热器；43.左n出口接管；44.蒸汽出口。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
本实施例中，焦炉炉顶的中间空档处，设有集中汽包33，循环水泵11、12、13、14将水从集中汽包的出水口抽出，打到左侧给水总管9，右侧给水总管16中，经左侧换热器给水接管1、3、5……7和右侧换热器给水接管17、19、21……23，分配到左右两侧所有的换热器31、29、27……25和36、38、40……42中，在换热器中吸热部分汽化，汽水混合物经左右两侧换热器出口接管37、39、41……43和32、30、28……26，流入左侧回水总管35和右侧回水总管34中。并经34、35流入集中汽包33中进行汽水分离，分离的蒸汽经蒸汽出口44去下一工序，分离的水经汽包出水口进入循环水泵，进行下一循环。
Claims (2)
1.一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法，其特征在于包含如下工艺步骤：①设集中汽包，在焦炉顶上布置的所有上升管对应的换热器内产生的汽水混合物都经回水总管进入同一集中汽包内分离汽水，分离的蒸汽经集中汽包的蒸汽出口，送到下一工序使用；②分离的水由集中汽包的水出口经循环水泵打入给水总管，并经每个接管又回到上升管对应的换热器中，在换热器内吸热，部分汽化后经接管流入回水总管中，又经回水总管流进集中汽包；③再进行汽水分离，分离的蒸汽流出去至下一工序使用，分离的水再进入下一循环；荒煤气由焦炉顶进入上升管，把热量传给上升管内的换热面与换热器形成的一个独立封闭的传热面封闭空间内的介质，介质吸热后，靠循环水泵强制循环，流到每支上升管对应的换热器内，把热量传给换热器的水，使吸热的水部分汽化，汽化后的汽水混合物经回水总管流到集中汽包内进行汽水分离；每座焦炉炉顶上升管及对应的换热器连续安排成两组，分别布置在炉顶的左侧和右侧，中间留有空档，即中间空档的左边连续布置一组数十个上升管及对应的换热器，中间空档的右边一组连续布置数十个上升管及对应的换热器，集中汽包设置在中间空档处。
2.一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用设备，其特征是：包含集中汽包、给水总管和回水总管、在焦炉顶上布置的所有上升管和与上升管对应的换热器，一个集中汽包通过给水总管和回水总管分别与多个换热器连接；所说的上升管内的换热面与换热器形成一个独立封闭的空间，工作时向该封闭空间内注入工作液，工作液在上升管内换热面吸收荒煤气余热，依靠循环水泵强制循环到换热器，将热量传给水，使水部分汽化，汽化后的汽水混合物经回水总管流到集中汽包内进行汽水分离，分离的水经给水总管再分别回到多个换热器；每座焦炉炉顶上升管及对应的换热器连续安排成两组，分别布置在炉顶的左侧和右侧，中间留有空档，即中间空档的左边连续布置一组数十个上升管及对应的换热器，中间空档的右边一组连续布置数十个上升管及对应的换热器，集中汽包设置在中间空档处；在集中汽包出水口处设循环水泵，将水打入给水总管，进行强制对流。
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