CN103923665A - 一种新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管，结构分为两部分，第一部分上升管，第二部分蜂窝夹套，蜂窝夹套两端分别由夹套封口锥将蜂窝夹套和上升管焊接成一封闭空间，上升管与蜂窝夹套之间采用撑拉体结构，将上升管与蜂窝夹套牢固连接成一个整体，软水入口管与汽液两相出口管焊接在蜂窝夹套的下、上部。本发明的优点在于：提高上升管筒体外压稳定性和蜂窝夹套间的承压能力，为焦炉荒煤气余热回收提供一种新型高效换热上升管。

Description

一种新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管

技术领域：

本发明涉及冶金焦化行业焦炉荒煤气余热回收利用技术领域，尤其是新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管，在整体上采用加强措施，提高了上升管筒体的外压稳定性和蜂窝夹套间的承压能力，可在荒煤气余热回收利用中产生中压(≥1.6MPa)蒸汽。

背景技术：

目前国内公知的炼焦生产中产生大量的高温荒煤气(约750℃)，经上升管、桥管进入集气管用循环氨水冷却，循环氨水吸热而大量汽化，高温荒煤气在集气管内降为80～85℃，进入煤气净化车间处理，高温荒煤气带出的热量白白浪费。我国20世纪70年代以来，一直进行荒煤气余热回收的尝试，大部分是采用夹套式上升管结构，也称焦炉上升管汽化冷却装置来回收焦炉荒煤气的余热。软水在夹套式上升管中吸收荒煤气的余热汽化产生余热蒸汽，供生产或生活使用，但受到夹套式上升管结构的限制，上升管筒体承受外压能力小，只能产生0.2MPa～0.6MPa的低压蒸汽，后来由于设计、制造上的原因和系统安全性、稳定性和经济性等原因焦炉上升管汽化冷却装置纷纷停用。

至今没有找到成熟、可靠、高效、经济的焦炉荒煤气余热回收利用技术。为了更多更好的回收荒煤气的余热，并使系统安全性、稳定性和经济性大大提高，发明一种新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管。

发明内容：

为了克服上述焦炉夹套式上升管在荒煤气余热回收利用中的缺点，提高上升管筒体承压能力，本发明提供一种在焦炉荒煤气余热回收利用中可产生中压(≥1.6MPa)蒸汽的新型焦炉换热上升管，从而扩大了焦炉荒煤气余热回收利用的用途。

本发明的技术方案为：

一种新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管，结构分为上升管与蜂窝夹套两部分：

1)、上升管与蜂窝夹套之间采用撑拉体结构，该结构将上升管与夹套牢固连接成一个整体；

2)、撑拉体按正方形或菱形布置，众多的撑拉体结构在上升管与蜂窝夹套之间形成许多小的矩形或菱形空间，撑拉体与上升管焊接成为整体；

3)、上升管与蜂窝夹套的上下两端分别设计为锥形结构-夹套封口锥；夹套封口锥为折边式或圆弧式，夹套封口锥一侧与蜂窝夹套焊接，另一侧与上升管的外壁焊接固定，将蜂窝夹套与上升管焊接成一封闭空间；

4)、软水入口管与汽液两相出口管分别焊接在蜂窝夹套的下部和上部。

蜂窝夹套是以整体夹套为基础，采用某种加强措施来加强罐体的外压稳定性，以即节省材料又能提高夹套间的承压能力。蜂窝夹套的工作压力可达2.5～4MPa，而整体夹套的工作压力仅为0.6MPa，这表明原先夹套式上升管在荒煤气余热回收利用中只能产生压力≤0.6MPa，的低压蒸汽，而蜂窝夹套式焦炉换热上升管可在荒煤气余热回收利用中产生压力≥1.6MPa的中压蒸汽，从而扩大荒煤气余热回收利用的用途，如可以利用中压余热蒸汽发电等。新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管在满足现有焦炉生产设施的正常使用的同时满足焦炉荒煤气余热回收装置工艺的要求，降低工程改造投资。

此时夹套内介质的压力对上升管筒体壁厚的要求，只与相邻两个撑拉体的间距有关，而与上升管筒体直径无关，不会发生上升管筒体在介质压力的作用下因外压引起的失效现象，因此上升管筒体不需要考虑夹套中介质的压力引起失稳而进行外压计算，从而大大提高了蜂窝夹套与上升管的承压能力。

新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管结构在整体上采用加强措施，提高了上升管筒体的外压稳定性和夹套间的承压能力，可在荒煤气余热回收利用中产生大于1.6MPa中压蒸汽，提高了余热回收的经济效益，扩大焦炉荒煤气余热回收利用的用途。

本发明将原有上升管改为新型蜂窝夹套式换热上升管，提高了焦炉荒煤气余热回收装置的安全性、稳定性和经济性，具有设备结构简单，环保效益提高，节能效果显著，施工改造简便，工程投资降低等优点。

附图说明：

图1是新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管结构示意图；

图2是新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管蜂窝夹套式结构I部放大图。

图中：1、上升管，2、蜂窝夹套，3、夹套封口锥；4、软水入口管；5、汽液两相出口管；

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

在图1、图2所示实施例中，一种新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管，在满足现有焦炉生产设施的正常使用的同时满足焦炉荒煤气余热回收装置工艺的要求，降低工程改造投资。新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管结构分为两部分，第一部分上升管1，上升管1直径、高度和上下法兰连接尺寸与原焦炉上升管完全一致，与上升管1连接的设备可以正常使用，无需更换；第二部分蜂窝夹套2，在蜂窝夹套2上按正方形或菱形排列着很多冲压成型的蜂窝锥体，在蜂窝底部冲有圆孔，在圆孔周边处与上升管1筒体外壁焊接固定，形成蜂窝结构，并构成撑拉体，撑拉体使蜂窝夹套2与上升管1连接成为一个整体。上升管1与蜂窝夹套2的上下两端分别设计为锥形结构-夹套封口锥3；夹套封口锥3为折边式或圆弧式，夹套封口锥3一侧与蜂窝夹套2焊接，另一侧与上升管1的外壁焊接固定，将蜂窝夹套2与上升管1焊接成一封闭空间。夹套封口锥3形式为折边式或圆弧式两种，夹套封口锥3是用来密封蜂窝夹套2与上升管之间的间隙的。众多的蜂窝结构在蜂窝夹套2和上升管1筒体之间形成了许多小的矩形或菱形空间。软水入口管4与汽液两相出口管5分别焊接在蜂窝夹套2的下部和上部。

上升管1工作时可将蜂窝夹套2内介质压力对蜂窝夹套2和上升管1筒体的作用力看作为承受均布载荷周边固定的方形板或菱形板，板的边长等于相邻两个撑拉体的间距。此时蜂窝夹套2内介质的压力对上升管1筒体壁厚的要求，只与相邻两个撑拉体的间距有关，而与上升管1筒体直径无关，不会发生上升管1筒体在介质压力的作用下因外压引起的失效现象，因此上升管1筒体不需要考虑蜂窝夹套2中介质的压力引起失稳而进行外压计算，从而大大提高了蜂窝夹套2与上升管1的承压能力。

新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管在焦炉荒煤气余热回收系统中。工作时，软水由入口管4进入上升管1和蜂窝夹套2构成的矩形或菱形空间，通过上升管1的管壁与焦炉荒煤气进行热量交换，约750℃的荒煤气由上升管1下部法兰口进入上升管1冷却，冷却后的荒煤气由上升管1上部法兰口排出，软水吸收荒煤气的热量后汽化产生的汽液两相的混合物即饱和蒸汽和饱和水从汽液两相出口管5排出。此时蜂窝夹套2内介质的压力对上升管1筒体壁厚的要求只与相邻两个撑拉体的间距有关，而与上升管1筒体直径无关，不会发生上升管1筒体在介质压力的作用下因外压引起的失效现象，因此上升管1筒体不需要考虑夹套2中介质的压力引起失稳而进行外压计算，从而大大提高了上升管1与蜂窝夹套2的承压能力。蜂窝夹套式结构在整体上采用加强措施，提高了上升管1筒体的外压稳定性和蜂窝夹套2间的承压能力，可在荒煤气余热回收利用中产生大于1.6MPa中压蒸汽，从而扩大荒煤气余热回收利用的用途。

Claims (4)

1.一种新型蜂窝夹套式焦炉换热上升管，其特征在于：结构分为上升管(1)与蜂窝夹套(2)两部分。

2.根据权利要求1所述的焦炉换热上升管，其特征在于：

1)、上升管(1)与蜂窝夹套(2)之间采用撑拉体结构，该结构将上升管(1)与夹套(2)牢固连接成一个整体；

2)、众多的撑拉体结构在上升管(1)与蜂窝夹套(2)之间形成许多小的空间，撑拉体与上升管(1)焊接成为整体；

3)、上升管(1)与蜂窝夹套(2)的上下两端分别设计为锥形结构-夹套封口锥(3)；夹套封口锥(3)一侧与蜂窝夹套(2)焊接，另一侧与上升管(1)的外壁焊接固定，将蜂窝夹套(2)与上升管(1)焊接成一封闭空间；

4)、软水入口管(4)与汽液两相出口管(5)分别焊接在蜂窝夹套(2)的下部和上部。

3.根据权利要求1所述的焦炉换热上升管，其特征在于：所述的撑拉体按正方形或菱形布置，众多的撑拉体结构在上升管(1)与蜂窝夹套(2)之间形成许多小的矩形或菱形空间。

4.根据权利要求1所述的焦炉换热上升管，其特征在于：所述的夹套封口锥(3)为折边式或圆弧式。