CN102838997A - 焦炉荒煤气余热利用方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质炉烟气余热回收利用方法及装置，属于余热综合利用技术领域。技术方案是：中间筒（3）的内外两侧分别设有内筒（2）和外筒（4），内筒与中间筒之间构成内夹套，外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。本发明的积极效是：使换热面不腐蚀粘结焦油或絮状物堵塞，在换热面损坏时，工艺介质漏不入焦炉碳化室，具有节能效果突出、长周期稳定运行、安全可靠、维护修理简便等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种焦炉荒煤气余热利用方法和设备，属于焦炉荒煤气余热回收利用技术领域。
背景技术
目前，人们在工业领域积累了丰富的余热利用技术，焦炉荒煤气余热利用也是其中之一，然而，背景技术中，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。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。近年来，采用热管技术和导热油技术进行焦炉荒煤气余热利用，都不能长周期稳定运行，主要原因是：这些背景技术都没有克服焦炉煤气换热的困难，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。该文在第二部分内容的结尾自然段强调指出：“炼焦荒煤气余热回收利用技术在我国近30年的研究历程，其材料、结构不能满足现场工况要求，效率低寿命短，关键技术没有突破，至今尚无成熟、可靠、稳定的大工业化应用实例。”
中国实用新型专利201120069079.5，名称为“双层传热式焦炉上升管余热利用装置”，导热介质是固体导热块，存在问题是：不便充装和泄放，有缝隙导热差，无缝隙热应力挤压变形；如为固相粉末空间受热膨胀时下沉，遇冷不能完全返回，久而久之，上面出现空隙，下面出现挤压变形，导致破裂，使用寿命短。
发明内容
本发明目的是提供一种焦炉荒煤气余热利用方法和设备，导热介质便于充装泄放，根据换热状况选择导热介质使换热面不腐蚀、粘结焦油或絮状物堵塞，受热面损坏，也不向碳化室内漏工艺介质（水），延长使用寿命，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种焦炉荒煤气余热利用方法，在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，外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，即由内向外看内夹套完全遮挡外夹套；内夹套充满导热介质，外夹套充满工艺介质，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。
一种焦炉荒煤气余热利用设备，包含中间筒、内筒和外筒，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，外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，外夹套充满工艺介质，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；所述的工艺介质为液体或气体，所述的导热介质为气相或液相材料。
所述的工艺介质为液体或气体，例如：水或水蒸气、氮气等；所述的导热介质为气相或液相材料，例如：导热油或氩气、氮气、二氧化碳等。
所述中间筒的上端和下端设有上法兰和下法兰，分别与上升管桥管阀体、上升管底座相联；内夹套和外夹套为封闭腔体结构，內夹套腔体设有导热介质进口和导热介质出口，外夹套腔体设有工艺介质进口和工艺介质出口。
工作时高温的焦炉荒煤气流进上升管的内筒内，边向上流动，边与内夹套腔体内的导热介质换热，最后流出内筒，吸收荒煤气余热的导热介质将热量经中间筒传给外夹套里的工艺介质，由入口流入外夹套的工艺介质吸热后由出口流出，去下一工序。
本发明回收利用焦炉荒煤气余热的部位是在炉顶上升管底座法兰至上升管桥管阀体法兰之间，恰恰是焦炉上升管的位置，特别适用于旧焦炉的改造。回收的热量最终传递给了工艺介质，使工艺介质的温度升高或产生蒸汽，最重要的是采用增加内夹套的方法，成功地解决了传热面粘结焦油或絮状物堵塞和工艺介质（如水）的传热面损坏的问题，漏不入碳化室，这里需要解释一下:我们知道热量由高向低自动传导，在荒煤气向工艺介质传热过程中，荒煤气温度高于內夹套受热面内筒温度，内筒温度高于导热介质温度，导热介质温度高于外夹套受热面中间筒温度，中间筒温度高于工艺介质温度，于是新增內夹套内筒温度就高于外夹套中间筒温度，由于导热介质便于充装泄放，可根据换热状况选择导热介质使内筒温度提高到荒煤气露点温度以上时，荒煤气中焦油无法冷凝粘结在内筒表面，形成絮状物堵塞了；內夹套完全挡住外夹套如果外夹套受热面中间筒损坏，工艺介质只能漏人內夹套，却进不了碳化室。还有使用安全可靠；安装调试投入运行，不影响焦炉的正常生产。
采用本发明，为防止出现荒煤气出口温度偏高问题，把有效的余热全部合理回收，采用增大传热面的技术措施。例如：增加内筒和中间筒的传热面积；在内筒体、中间筒体表面增加翅片等；增加导热介质循环通道等。
本发明内夹套充满的导热介质为气相或液相材料，动性好不分层不沉积，没有缝隙导热差，没无缝隙热应力挤压变形，彻底解决了背景技术固相粉末存在的问题，固相粉末存在的问题：不便充装和泄放，有缝隙导热差，无缝隙热应力挤压变形；固相粉末空间受热膨胀时下沉，遇冷不能完全返回，久而久之，上面出现空隙，下面出现挤压变形，导致破裂。
本发明的积极效是：导热介质便于充装泄放，根据换热状况选择导热介质使换热面不腐蚀粘结焦油或絮状物堵塞，在换热面损坏时，工艺介质漏不入焦炉碳化室，具有节能效果突出、长周期稳定运行、安全可靠、维护修理简便等特点，解决了本领域长期渴望解决的技术问题。
附图说明
附图1是本发明实施例示意图；
图中：上法兰1、内筒2、中间筒3、外筒4、下法兰5、导热介质进出口6、9、工艺介质进出口7和8。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
一种焦炉荒煤气余热利用方法，在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，外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，外夹套充满工艺介质，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；所述的工艺介质为液体或气体，所述的导热介质为气相或液相材料。
一种焦炉荒煤气余热利用设备，包含中间筒3、内筒2和外筒4，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，外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，外夹套充满工艺介质，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。
所述中间筒的上端和下端设有上法兰1和下法兰5，分别与上升管桥管阀体、上升管底座相联；内夹套和外夹套为封闭腔体结构，內夹套腔体设有导热介质进口6和导热介质进口出口9，外夹套腔体设有工艺介质进口7和工艺介质出口8。
工作时高温的焦炉荒煤气流进上升管的内筒内，边向上流动，边与内夹套腔体内的导热介质换热，最后流出内筒，吸收荒煤气余热的导热介质将热量经中间筒传给外夹套里的工艺介质，外夹套工艺介质吸热后由出口流出，去下一工序。
附图说明：中间筒3分别与上法兰1下法兰5相连，中间筒3内有一内筒2并与内筒2形成封闭的內夹套，中间筒3外有一外筒4并与外筒4形成封闭的外夹套，內夹套比外夹套高，完全挡住外夹套，內夹套有导热介质进口6和导热介质出口9，外夹套有工艺介质进口7和工艺介质出口8，工作时高温焦炉荒煤气由下法兰5进入内筒2内，把热量传给內夹套里的导热介质，从上法兰1流出，吸收热量的导热介质再把热量传给外夹套里的工艺介质，此时导热介质是热载体，由工艺介质进口流入的工艺介质，吸热后，由工艺介质出口流出外夹套。
Claims (8)
1.一种焦炉荒煤气余热利用方法，其特征在于：在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，外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，外夹套充满工艺介质，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；所述的导热介质为气相或液相材料。
2.根据权利要求1所述之一种焦炉荒煤气余热利用方法，其特征在于所述的导热介质为导热油或氩气、氮气、二氧化碳。
3.根据权利要求1或2所述之一种焦炉荒煤气余热利用方法，其特征在于回收利用焦炉荒煤气余热的部位是在炉顶上升管底座法兰至上升管桥管阀体法兰之间，是焦炉上升管的位置。
4.根据权利要求1或2所述之一种焦炉荒煤气余热利用方法，其特征在于为防止出现荒煤气出口温度偏高问题，采用增大传热面的技术措施，包括：增加内筒和中间筒的传热面积；在内筒体、中间筒体表面增加翅片；增加导热介质循环通道。
5.一种焦炉荒煤气余热利用设备，其特征在于：包含中间筒（3）、内筒（2）和外筒（4），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，外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，外夹套充满工艺介质，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。
6.根据权利要求5所述之一种焦炉荒煤气余热利用设备，其特征在于所述中间筒的上端和下端设有上法兰（1）和下法兰（5），分别与上升管桥管阀体、上升管底座相联；内夹套和外夹套为封闭腔体结构，內夹套腔体设有导热介质进口（6）和导热介质进口出口（9），外夹套腔体设有工艺介质进口（7）和工艺介质出口（8）。
7.根据权利要求5或6所述之一种焦炉荒煤气余热利用设备，其特征在于在内筒体、中间筒体表面增加翅片。
8.根据权利要求5或6所述之一种焦炉荒煤气余热利用方法和设备，其特征在于增加导热介质循环通道。
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