CN104531173A - 焦炉荒煤气上升管显热回收装置及回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了焦炉荒煤气上升管显热回收装置及回收方法，它包括内筒和外筒，所述内筒和外筒构成夹套空间，所述夹套空间内设有螺旋盘管和熔盐导热介质，所述熔盐导热介质填充于夹套空间与螺旋盘管之间的空隙。具有以下优点：解决现有荒煤气余热回收技术漏水、导热介质变质等问题。

Description

焦炉荒煤气上升管显热回收装置及回收方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金节能减排、二次能源回收技术领域，特别涉及一种焦炉荒煤气上升管显热回收装置及回收方法。
背景技术
炼焦生产过程中有着大量的余热、余能资源，焦炉热支出绝大部分都是可利用的余热，其中：焦炭显热占37%～40%，废气显热占18%～20%，荒煤气显热占30%～35%，三项余热合计占90%左右，即占焦化生产能耗的近70%。按2010年焦炭产量3.88亿吨计算，我国焦炉余热资源总量约1.6亿吨标煤，可以回收利用的约占30%～50%，即4800万～8000万吨标煤，其中荒煤气显热约1600万～2700万吨标煤。不管对于焦化企业还是余热回收设备制造企业，焦炉荒煤气余热回收都是值得关注和投入的方向，具有广阔的市场前景。
目前绝大部分焦炉采用喷洒氨水的方式对荒煤气进行冷却，在将600～750℃的荒煤气冷却至80～100℃的同时，产生了大量80℃左右的氨水，致使荒煤气中大量的中温余热被白白浪费掉，而且消耗了大量氨水和电能。
为回收荒煤气显热，国内外相继发展了上升管汽化水夹套、分离式热管、上升管导热油夹套、上升管内填充导热介质与盘管换热等技术。上升管汽化水夹套技术在使用中出现了夹套焊缝破裂导致水漏入炭化室的问题，而且受安全限制所产蒸汽参数较低，因此以前曾使用的十几家焦化企业目前基本停用；分离式热管技术结构复杂，需在多处斜穿上升管内壁，推广受到限制；起源于日本的上升管导热油夹套技术存在长期高温下导热油变质影响传热的问题，而且其使用温度受到限制，通常其工作温度不超过400℃；近几年部分焦化企业开发了在上升管内外筒之间填充粉末状导热介质（如氮化铝），将上升管内筒导入的荒煤气显热由导热介质传给其间盘管中的给水产生饱和蒸气的技术，该技术构思新颖，但由于导热介质粉末与内筒和盘管之间接触热阻很大，其换热效果受到影响，试验中出现上升管根部因冷却不够而焊缝开裂，荒煤气直接进入上升管内外筒之间烧坏盘管的现象。另外，现有的荒煤气显热回收技术最常出现的还有根部结焦问题，影响受热面换热，严重时甚至堵塞荒煤气通道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种焦炉荒煤气上升管显热回收装置及回收方法，解决现有荒煤气余热回收技术漏水、导热介质变质等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的焦炉荒煤气上升管显热回收装置，它包括内筒和外筒，所述内筒和外筒构成夹套空间，所述夹套空间内设有螺旋盘管和熔盐导热介质，所述熔盐导热介质填充于夹套空间与螺旋盘管之间的空隙。选用熔盐作为夹套空间的导热介质，耐热稳定好，熔盐不爆炸，不燃烧，腐蚀性低，600℃以下时几乎不产生蒸汽，即使泄露其蒸汽也无毒性，常压下即可达较高的使用温度，非常适合用于回收荒煤气显热。
作为优选，所述内筒在下部外翻后与外筒焊接，外筒在上部内翻折边后与内筒焊接。内筒在下部外翻后与外筒焊接，使焊缝不与高温荒煤气接触，可以避免以往水夹套技术经常出现的焊缝受热开裂现象。
作为优选，所述外筒上设置有安全阀接口、熔盐进口、熔盐出口、工艺介质进口和工艺介质出口，所述工艺介质进口位于外筒底部，与螺旋盘管的下方管口连接；工艺介质出口位于外筒顶部，与螺旋盘管的上方管口连接；安全阀接口和熔盐出口位于外筒的顶部，熔盐进口位于外筒的底部；所述内筒上设置有熔盐排放口，熔盐排放口位于内筒的底部。
作为优选，所述夹套空间中的熔盐导热介质为由硝酸钠+硝酸钾组成的二元熔盐或由硝酸钾+亚硝酸钠+硝酸钠组成的三元熔盐。具体选择何种熔盐和熔盐配比视焦炉荒煤气性质和所要生产的蒸汽参数而定。
作为优选，所述内筒垂直处的底部焊接有支撑筒。
作为优选，所述螺旋盘管为单头或者多头。
本发明提供的焦炉荒煤气上升管显热回收方法，具体步骤为：
1）焦炉荒煤气从下至上由内筒内壁所形成的通道中流过；
2）工艺介质从工艺介质进口进入，从下至上流过螺旋盘管；
3）焦炉荒煤气将热量通过内筒内壁面传给夹套空间中的熔盐导热介质，熔盐导热介质将热量传给螺旋盘管中的工艺介质，工艺介质受热蒸发产生蒸汽或被加热成过热蒸汽，然后从工艺介质出口流出；
4）从工艺介质出口流出的工艺介质进入其后的锅筒进行汽水分离得到饱和蒸汽，或者进入蒸汽主管道送往汽轮机发电。
作为优选，所述工艺介质为给水或饱和蒸汽。
采用以上结构后，本发明的焦炉荒煤气上升管显热回收装置及回收方法与现有技术相比，具有以下优点：
1）导热介质稳定性好，不会在高温环境下变质而影响传热效果。本发明选用熔盐作为夹套空间的导热介质，耐热稳定好。以三元熔盐（53%硝酸钾、40%亚硝酸钠、7%硝酸钠）为例，其熔点为142℃，沸点为680℃，在荒煤气显热回收的温度范围内性质稳定。
2）安全性好。熔盐不爆炸，不燃烧，腐蚀性低，600℃以下时几乎不产生蒸汽，即使泄露其蒸汽也无毒性，常压下即可达较高的使用温度，非常适合用于回收荒煤气显热。
3）本发明的夹套空间结构合理，内筒在下部外翻后与外筒焊接，使焊缝不与高温荒煤气接触，可以避免以往水夹套技术经常出现的焊缝受热开裂现象。
4）可产生更高温度的蒸汽，提高余热回收效率和品位。与导热油相比，在相同的压力下熔盐可获得更高的使用温度，常压下可达500℃以上，其传热系数是其他载热体的2倍左右。同时，本发明采用了螺旋盘管的换热方式，给水行程长，换热系数高。因此，进一步说明本发明可产生更高温度的蒸汽，提高余热回收效率和品位。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中Ⅰ处放大图；
图3为图1中Ⅱ处放大图。
其中：1、支撑筒，2、熔盐排放口，3、工艺介质进口，4、外筒，5、内筒，6、螺旋盘管，7、熔盐导热介质，8、熔盐出口，9、安全阀接口，10、工艺介质出口，11、熔盐进口。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：
如图1-3所示，本实施例提供的焦炉荒煤气上升管显热回收装置，由内筒5、外筒4、支撑筒1、螺旋盘管6和熔盐导热介质7组成，内筒5和外筒4构成夹套空间，熔盐导热介质7和螺旋盘管6置于夹套空间中，熔盐导热介质7填充于夹套空间与螺旋盘管6之间的空隙。
内筒5在下部外翻180°后与外筒4焊接，外筒4在上部内翻折边后与内筒5焊接。
所述外筒4上设置有安全阀接口9、熔盐进口11、熔盐出口8、工艺介质进口3和工艺介质出口10，所述工艺介质进口3位于外筒底部，与螺旋盘管6的下方管口连接；工艺介质出口10位于外筒顶部，与螺旋盘管6的上方管口连接；安全阀接口9和熔盐出口8位于外筒4的顶部，熔盐进口11位于外筒4的底部；所述内筒5上设置有熔盐排放口2，熔盐排放口2位于内筒5的外翻处。螺旋盘管6为单头。熔盐排放口2用于检修或更换时将熔盐导热介质放出。焦炉荒煤气上升管显热回收装置工作时，熔盐进口11、熔盐出口8可封住，形成单独的熔盐夹套空间，或通过管道与熔盐泵连接，形成循环回路。
所述内筒5垂直处的底部与支撑筒1焊接。
所述夹套空间中的熔盐导热介质7为由硝酸钠+硝酸钾组成的二元熔盐或由硝酸钾+亚硝酸钠+硝酸钠组成的三元熔盐。
焦炉荒煤气上升管显热回收方法，其工作过程为：
1）炼焦过程中，焦炉荒煤气从炭化室逸出，从下至上由内筒5内壁所形成的通道中流过；
2）工艺介质为给水，给水从工艺介质进口3进入，从下至上流过螺旋盘管6；
3）焦炉荒煤气将热量通过内筒5壁面传给夹套空间中的熔盐导热介质7，熔盐导热介质7将吸收的热量传给螺旋盘管6中的给水，给水受热蒸发产生蒸汽形成汽水混合物，从工艺介质出口10流出后进入其后的锅筒进行汽水分离，得到饱和蒸汽。
实施例2：
焦炉荒煤气上升管显热回收装置与实施例1中的焦炉荒煤气上升管显热回收装置结构相同，不同的是在焦炉荒煤气上升管显热回收方法中使用的工艺介质不同。
焦炉荒煤气上升管显热回收方法，其工作过程为：
1）炼焦过程中，焦炉荒煤气从炭化室逸出，从下至上由内筒5内壁所形成的通道中流过；
2）工艺介质为饱和蒸汽，饱和蒸汽从工艺介质进口3进入，从下至上流过螺旋盘管6；
3）焦炉荒煤气将热量通过内筒5壁面传给夹套空间中的熔盐导热介质7，熔盐导热介质7将吸收的热量传给螺旋盘管6中的饱和蒸汽，饱和蒸汽被加热成过热蒸汽后从工艺介质出口10流出，然后进入其后的蒸汽主管道送往汽轮机发电。

Claims (8)

1.一种焦炉荒煤气上升管显热回收装置，它包括内筒和外筒，其特征在于：所述内筒和外筒构成夹套空间，所述夹套空间内设有螺旋盘管和熔盐导热介质，所述熔盐导热介质填充于夹套空间与螺旋盘管之间的空隙。
2.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气上升管显热回收装置，其特征在于：所述内筒在下部外翻后与外筒焊接，外筒在上部内翻折边后与内筒焊接。
3.根据权利要求2所述的焦炉荒煤气上升管显热回收装置，其特征在于：所述外筒上设置有安全阀接口、熔盐进口、熔盐出口、工艺介质进口和工艺介质出口，所述工艺介质进口位于外筒底部，与螺旋盘管的下方管口连接；工艺介质出口位于外筒顶部，与螺旋盘管的上方管口连接；安全阀接口和熔盐出口位于外筒的顶部，熔盐进口位于外筒的底部；所述内筒上设置有熔盐排放口，熔盐排放口位于内筒的底部。
4.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气上升管显热回收装置，其特征在于：所述夹套空间中的熔盐导热介质为由硝酸钠+硝酸钾组成的二元熔盐或由硝酸钾+亚硝酸钠+硝酸钠组成的三元熔盐。
5.根据权利要求2所述的焦炉荒煤气上升管显热回收装置，其特征在于：所述内筒垂直处的底部焊接有支撑筒。
6.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气上升管显热回收装置，其特征在于：所述螺旋盘管为单头或者多头。
7.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气上升管显热回收装置的回收方法，其特征在于：具体步骤为：
焦炉荒煤气从下至上由内筒内壁所形成的通道中流过；
工艺介质从工艺介质进口进入，从下至上流过螺旋盘管；
焦炉荒煤气将热量通过内筒内壁面传给夹套空间中的熔盐导热介质，熔盐导热介质将热量传给螺旋盘管中的工艺介质，工艺介质受热蒸发产生蒸汽或被加热成过热蒸汽，然后从工艺介质出口流出；
从工艺介质出口流出的工艺介质进入其后的锅筒进行汽水分离得到饱和蒸汽，或者进入蒸汽主管道送往汽轮机发电。
8.根据权利要求7所述的焦炉荒煤气上升管显热回收装置的回收方法，其特征在于：所述工艺介质为给水或饱和蒸汽。
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