CN104930881A - 一种自动除垢式焦油换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动除垢式焦油换热器，该焦油换热器包括壳体(1)，壳体(1)的内部腔室中横向设置有多根换热管(2)，煤焦油通入换热管(2)中，换热介质通入壳体(1)的内部腔室中，换热管(2)中的煤焦油与壳体(1)的内部腔室中的换热介质进行热交换，换热管(2)中活动设置有自动除垢器(3)，煤焦油在换热管(2)中流动时可驱动自动除垢器(3)运行，以清除换热管(2)中的污垢。本发明的自动除垢式焦油换热器采用自动除垢器设计，通过煤焦油循环泵输入的动能带动自动除垢器螺旋线除垢条旋转，通过除垢条和除垢条上的柔性芒刺对换热器的管程壁的刮擦，实现自动除垢，解决了焦油换热器容易堵塞，导致系统停机的问题。

Description

一种自动除垢式焦油换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种自动除垢式焦油换热器。

背景技术

在低阶煤清洁转化提质过程中，副产的煤焦油需要降温到78℃左右，形成液态煤焦油，然后从顶部进入激冷塔，与从底部进入激冷塔的热解气逆向流动、直接接触，热解气的温度降低并冷凝出煤焦油，而为了实现煤焦油的循环利用，则需要使用换热器对冷凝出的煤焦油进行换热。

目前存在的问题是：1)焦油粘度大，导致换热器堵塞。2)焦油中含颗粒性煤粉，容易沉积结垢，导致换热器堵塞。3)焦油容易形成油膜层，导致低换热效率。下面是几种现有的换热器：

公开号为CN104315885A的中国发明专利公开了一种水冷换热器，该换热器包括塔体、进风装置和布水器。其中，所述塔体内设有出水管，出水管穿出塔体外部，出水管与塔体密闭设置，并向上连接若干个螺旋状散热管；所述出水管上方设有布水管，布水管上均布设有若干个布水器，布水器包括第一喷头和第二喷头，且第一喷头和第二喷头镜像设置，第一喷头内侧设有若干个第一喷水孔，第二喷头内侧设有若干个第二喷水孔。该发明减小了集水池的体积，节约了生产成本，增加了经济效益，喷淋效果好，加大了冷却面积，散热效果好，集水池上方设有过滤网，可以过滤工作中产生的杂物，防止水管堵塞，结构紧凑，操作方便。

公开号为CN104315893A的中国发明专利公开了一种换热器，该换热器包括冷却罐体、纵向折流板和上端盖。其中，所述冷却罐体的截面为方形，冷却罐体内沿水平横向间隔设有四组列管，每组列管沿水平纵向至少设有两个，其中，每相邻的两组列管之间设有纵向折流板，左侧的纵向折流板设置在第一组列管与第二组列管之间，中间的纵向折流板设置在第二组列管与第三组列管之间，右侧的纵向折流板设置在第三组列管与第四组列管之间。该发明结构简单、设有多组列管且占用空间小，冷却管程长，冷却效果好；螺旋状的列管使热媒流与冷媒流之间的热交换接触面积增加，热媒流与冷媒流形成逆流，在整个流动过程中热媒与冷媒都具有较大的温差，热交换效果好。

上述现有的换热设备主要存在以下几方面的缺点：1)换热设备发生结垢堵塞时，需要停机检修；2)换热设备无法解决高粘度焦油堵塞管道的问题；3)换热设备无法解决不停产、不退出设备、需要备用换热器的问题，无法实现进行在线清洗；4)换热设备换热效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、换热效率高的自动除垢式焦油换热器。

为实现上述目的，本发明的一种自动除垢式焦油换热器的具体技术方案为：

一种自动除垢式焦油换热器，包括壳体，壳体的内部腔室中横向设置有多根换热管，煤焦油通入换热管中，换热介质通入壳体的内部腔室中，换热管中的煤焦油与壳体的内部腔室中的换热介质进行热交换，换热管中活动设置有自动除垢器，煤焦油在换热管中流动时可驱动自动除垢器运行，以清除换热管中的污垢。

与现有设备相比，本发明的自动除垢式焦油换热器的优点在于：

1)本发明的自动除垢式焦油换热器采用焦油走管程，其它换热介质走壳程的方式，增加了换热面积，提高了换热效率。

2)本发明的自动除垢式焦油换热器采用自动除垢器设计，通过煤焦油循环泵输入的动能带动自动除垢器螺旋线除垢条旋转，通过除垢条和除垢条上的柔性芒刺对换热器的管程壁的刮擦，实现自动除垢，解决了焦油换热器容易堵塞，导致系统停机的问题。

3)本发明的自动除垢式焦油换热器通过曲线除垢条的旋转，可以搅拌和扰动煤焦油流体，将管程壁附近的层流扰动成紊流，减少热阻，提高换热效率。

附图说明

图1为本发明的自动除垢式焦油换热器的主视图；

图2为本发明的自动除垢式焦油换热器的局部剖视图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种自动除垢式焦油换热器做进一步详细的描述。

如图1和图2所示，本发明的自动除垢式焦油换热器包括壳体1。其中，壳体1的内部腔室中横向设置有多根换热管2，煤焦油通入换热管2中，换热介质(例如，蒸汽和水)通入壳体1的内部腔室中，换热管2中的煤焦油与壳体1的内部腔室中的换热介质进行热交换。此外，换热管2中还活动设置有自动除垢器3，煤焦油在换热管2中流动时可驱动自动除垢器3运行，以清除换热管2中的污垢。

进一步，如图1所示，壳体1包括中部壳体11和设置在中部壳体11两端的壳体封头12。其中，中部壳体11和壳体封头12的连接处设置有封头法兰盘13，换热管2横向设置在中部壳体11内，换热管2的端部位于封头法兰盘13中，且换热管2与壳体封头12的内部腔室相连通。

进一步，中部壳体11一端的壳体封头12上设置有煤焦油进口14和煤焦油出口15。其中，煤焦油进口14位于壳体封头12的上部，煤焦油出口15位于壳体封头12的下部，且壳体封头12的内部腔室中设置有能够将煤焦油进口14和煤焦油出口15分隔开的分隔挡板16。此外，中部壳体11的上部设置有换热介质进口17，下部设置有换热介质出口18，且中部壳体11的内部腔室中还设置有多个折流板(图中未示)。

下面结合图1，对本发明的自动除垢式焦油换热器的热交换过程进行简要说明：

首先，煤焦油通过煤焦油进口14通入到壳体封头12的内部腔室中，并进而流入到与壳体封头12的内部腔室相连通的换热管2中(具体来说，如图1所示，是与壳体封头12的内部腔室的上半部分相连通的换热管2中)，而换热介质则从换热介质进口17流入到中部壳体11的内部腔室中，换热管2中的煤焦油与中部壳体11的内部腔室中的换热介质便会发生热交换。

接着，换热管2中的煤焦油会流入到中部壳体11另一端的壳体封头12的内部腔室中，并进而流入到与壳体封头12的内部腔室相连通的换热管2中(具体来说，如图1所示，是与壳体封头12的内部腔室的下半部分相连通的换热管2中)，换热管2中的煤焦油便会与中部壳体11的内部腔室中的换热介质再次发生热交换。

最后，换热管2中的煤焦油会流入到与煤焦油出口15相连通的壳体封头12的内部腔室中，并从煤焦油出口15流出，而与换热管2中的煤焦油完成热交换后的换热介质则从换热介质出口18流出。

进一步，如图2所示，设置在换热管2中的自动除垢器3包括转轴31和除垢条32。其中，转轴31设置在换热管2的两个端部位置处，具体来说，壳体封头12的内部腔室中设置有支持架34，转轴31通过轴承35设置在支持架34上。

进一步，除垢条32为螺旋线形，设置在两端的转轴31之间，且位于换热管2的内部，煤焦油在换热管2中流动时可驱动除垢条32转动，以清除换热管2中的污垢。此外，除垢条32上还设置有柔性芒刺33，且柔性芒刺33朝向换热管2的内壁面延伸设置，除垢条32转动时可通过柔性芒刺33刮擦换热管2的内壁面。应注意的是，如图1所示，本发明中的中部壳体11的内部腔室中的每一根换热管2中都设置有一个除垢条32。

下面结合图1和图2，对本发明的自动除垢式焦油换热器的具体操作步骤进行简要说明：

煤化工厂在系统启动，开机准备期间，可从换热介质进口17处向中部壳体11的内部腔室中通入蒸汽，以便预热换热管2中的煤焦油，增大换热管2中原来剩余的煤焦油的流动性。

系统开机后，停止通入蒸汽，待冷却后再向中部壳体11的内部腔室中通入水，而冷凝后的高温煤焦油则由煤焦油循环泵从煤焦油进口14处通入到壳体封头12的内部腔室中，并进而流入换热管2中，高流速(≥2米/秒)的煤焦油可带动换热管2中的除垢条32转动。

由此，通过除垢条32和除垢条32上的柔性芒刺33的搅拌，增加了高粘度煤焦油的流动性。同时，通过除垢条32和除垢条32上的柔性芒刺33的扰动，破坏了换热管2的管壁附近的层流层，形成紊流，减少了煤焦油与管壁之间的热阻，增加了煤焦油与水之间的换热效率。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种自动除垢式焦油换热器，其特征在于，包括壳体(1)，壳体(1)的内部腔室中横向设置有多根换热管(2)，煤焦油通入换热管(2)中，换热介质通入壳体(1)的内部腔室中，换热管(2)中的煤焦油与壳体(1)的内部腔室中的换热介质进行热交换，换热管(2)中活动设置有自动除垢器(3)，煤焦油在换热管(2)中流动时可驱动自动除垢器(3)运行，以清除换热管(2)中的污垢。

2.根据权利要求1所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，自动除垢器(3)包括转轴(31)和除垢条(32)，转轴(31)设置在换热管(2)的两个端部位置处，除垢条(32)设置在两端的转轴(31)之间，且位于换热管(2)的内部，煤焦油在换热管(2)中流动时可驱动除垢条(32)转动，以清除换热管(2)中的污垢。

3.根据权利要求2所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，除垢条(32)为螺旋线形。

4.根据权利要求2或3所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，除垢条(32)上设置有柔性芒刺(33)，且柔性芒刺(33)朝向换热管(2)的内壁面延伸设置，除垢条(32)转动时可通过柔性芒刺(33)刮擦换热管(2)的内壁面。

5.根据权利要求4所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，壳体(1)的内部腔室中的每一根换热管(2)中都设置有除垢条(32)。

6.根据权利要求2所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，壳体(1)包括中部壳体(11)和设置在中部壳体(11)两端的壳体封头(12)，中部壳体(11)和壳体封头(12)的连接处设置有封头法兰盘(13)，换热管(2)横向设置在中部壳体(11)内，换热管(2)的端部位于封头法兰盘(13)中，且换热管(2)与壳体封头(12)的内部腔室相连通。

7.根据权利要求6所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，壳体封头(12)的内部腔室中设置有支持架(34)，自动除垢器(3)中的转轴(31)通过轴承(35)设置在支持架(34)上。

8.根据权利要求6所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，中部壳体(11)一端的壳体封头(12)上设置有煤焦油进口(14)和煤焦油出口(15)，煤焦油进口(14)位于壳体封头(12)的上部，煤焦油出口(15)位于壳体封头(12)的下部，且壳体封头(12)的内部腔室中设置有能够将煤焦油进口(14)和煤焦油出口(15)分隔开的分隔挡板(16)。

9.根据权利要求8所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，中部壳体(11)的上部设置有换热介质进口(17)，下部设置有换热介质出口(18)，换热介质从换热介质进口(17)流入到中部壳体(11)的内部腔室中，并与换热管(2)中的煤焦油完成热交换后从换热介质出口(18)流出。

10.根据权利要求1所述的自动除垢式焦油换热器，其特征在于，通入到壳体(1)的内部腔室中的换热介质为蒸汽和水，且蒸汽和水为分别通入。