CN107367171B - 一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管 - Google Patents

一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管，包括依次连接的连接横管、螺旋竖管、除焦段、连接竖管；所述连接横管的底部倾斜设置；所述除焦段包括余热烟气管道、一组换热板、冷水管道、热水管道、集焦管、除焦装置、排焦管，所述一组换热板交替设置于余热烟气管道上壁和下壁上，换热板的迎风面内为冷水介质通道与冷水管道连接，换热板的背风面内为热水介质通道与热水管道连接，冷水介质通道和热水介质通道互相连接，除焦装置设于换热板的迎风面上，排焦管设于余热烟气管道下侧壁上且与集焦管连接。该桥管结构简单、成本低廉，不仅防腐蚀效果好，而且还具有很好的除焦效果。

Description

一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管
技术领域
本发明属于焦炉设备领域，特别涉及一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管。
背景技术
焦炉能对煤炭做高温干馏处理，将其高效地转换为焦炭、焦炉煤气、煤焦油、粗苯等产物，是高效的能量转换窑炉。在焦炉支出热中，650℃-700℃荒煤气的带出热约占36％，具有极高的回收利用价值。目前，通常采用降温处理工艺来实现荒煤气的工业应用，传统工艺为：向高温荒煤气喷洒大量70℃-75℃循环氨水使其降温，实现余热回收，然而，这会导致高温荒煤气带出热因循环氨水的大量蒸发而浪费。
在20世纪80年代，日本大部分焦化厂曾将导热油用于上升管回收荒煤气带出热：他们将上升管做成夹套管，导热油通过夹套管与高温荒煤气间接换热，被加热的高温导热油可用于多种用途，例如蒸氨、蒸馏煤焦油、干燥入炉煤等等。后来，我国济钢曾在五孔上升管进行了类似的试验；我国武钢、马钢、鞍钢、涟钢、北京焦化厂、沈阳煤气二厂、本钢一铁、平顶山焦化厂等多家企业曾在上升管采用水汽化冷却技术回收这部分热量；此外，也有企业采用以氮气为介质、与高温荒煤气间接换热的方法。
焦炉荒煤气显热占整个焦炉的热支出的36％左右，温度在650℃以上，至今未有熟可靠的回收利用装置投入运行，也未有在桥管处回收荒煤气余热装置及技术。现有的桥管为一段圆弧管，连接90度夹角的三通横向出口和集气管竖向入口，仅起到烟道连通的作用。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管。
技术方案：本发明提供的一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管，包括依次连接的连接横管(1)、螺旋竖管(2)、除焦段(3)、连接竖管(4)；所述连接横管(1)的底部倾斜设置；所述螺旋竖管(2)包括螺旋形加热器(24)以及自内而外依次设置的螺旋形内管壁(21)、隔热层(22)、外管壁(23)，所述内管壁(21)、隔热层(22)之间设有螺旋形加热器(24)和换热管(25)；所述除焦段(3)包括余热烟气管道(31)、一组换热板(32)、冷水管道(33)、热水管道(34)、集焦管(35)、除焦装置(36)、排焦管(37)，所述一组换热板(32)交替设置于余热烟气管道(31)上壁和下壁上，换热板(32)的迎风面内为冷水介质通道(38)与冷水管道(33)连接，换热板(32)的背风面内为热水介质通道(39)与热水管道(34)连接，冷水介质通道(38)和热水介质通道(39)互相连接，除焦装置(36)设于换热板(32)的迎风面上，排焦管(37)设于余热烟气管道(31)下侧壁上且与集焦管(35)连接。
作为改进，所述换热板(32)的迎风面由高效导热集焦复合材料制成，所述高效导热集焦复合材料制成至少由以下重量份的组份制成：铁100份、铬11.6-12.9份、镍5.42-5.94份、硅0.66-0.87份、碳0.48-0.59份、锰0.66-0.85份、氮化钛0.4-0.8份、碳纳米管1-2份、氮化硅0.5-1.5份、纳米铜1-3份、纳米氧化铝0.5-1.5份。
作为另一种改进，所述换热板(32)的背风面上设有隔热层。
作为另一种改进，所述连接横管(1)、螺旋竖管(2)、除焦段(3)、连接竖管(4)的内壁设有防腐蚀涂层，所述防腐蚀涂层由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料8-12份，硅溶胶5-8份，钛酸酯偶联剂3-6份，石墨烯3-6份、纳米铜1-2份、纳米锌2-4份、壳聚糖1-3份、水20-30份。
作为另一种改进，所述连接横管(1)、连接竖管(4)的外壁设有隔热层。
本发明还提供了一种用于焦炉烟道废气余热回收桥管的复合材料，至少由以下重量份的组份制成：铁100份、铬11.6-12.9份、镍5.42-5.94份、硅0.66-0.87份、碳0.48-0.59份、锰0.66-0.85份、氮化钛0.4-0.8份、碳纳米管1-2份、氮化硅0.5-1.5份、纳米铜1-3份、纳米氧化铝0.5-1.5份。
有益效果：本发明提供的桥管结构简单、成本低廉，不仅防腐蚀效果好，而且还具有很好的除焦效果。
附图说明
图1为本发明防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管的结构示意图；
图2为螺旋竖管的局部放大图；
图3为除焦段的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管作出进一步说明。
实施例1
防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管，包括依次连接的连接横管(1)、螺旋竖管(2)、除焦段(3)、连接竖管(4)。
所述连接横管(1)、螺旋竖管(2)、除焦段(3)、连接竖管(4)的内壁设有防腐蚀涂层，所述防腐蚀涂层由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料10份，硅溶胶6.5份，钛酸酯偶联剂4.5份，石墨烯4.5份、纳米铜1.5份、纳米锌3份、壳聚糖2份、水25份。
所述连接横管(1)、连接竖管(4)的外壁设有隔热层。
所述连接横管(1)的底部倾斜设置。
所述螺旋竖管(2)包括螺旋形加热器(24)以及自内而外依次设置的螺旋形内管壁(21)、隔热层(22)、外管壁(23)，所述内管壁(21)、隔热层(22)之间设有螺旋形加热器(24)和换热管(25)。
所述除焦段(3)包括余热烟气管道(31)、一组换热板(32)、冷水管道(33)、热水管道(34)、集焦管(35)、除焦装置(36)、排焦管(37)，所述一组换热板(32)交替设置于余热烟气管道(31)上壁和下壁上，换热板(32)的迎风面内为冷水介质通道(38)与冷水管道(33)连接，换热板(32)的背风面内为热水介质通道(39)与热水管道(34)连接，冷水介质通道(38)和热水介质通道(39)互相连接，除焦装置(36)设于换热板(32)的迎风面上，排焦管(37)设于余热烟气管道(31)下侧壁上且与集焦管(35)连接。
所述换热板(32)的迎风面由高效导热集焦复合材料制成，所述高效导热集焦复合材料制成至少由以下重量份的组份制成：铁100份、铬12.4份、镍5.67份、硅0.78份、碳0.55份、锰0.76份、氮化钛0.6份、碳纳米管1.5份、氮化硅1.0份、纳米铜2份、纳米氧化铝1.0份。所述换热板(32)的背风面上设有隔热层。
该装置的工作原理：烟气经过连接横管进入螺旋竖管2内，在竖管2内设置换热管，一方面可吸收余热，另一方面可使烟气温度降低，在竖管内初步结焦除焦，结焦后可加热使结焦掉落；烟气随后进入除焦段，在除焦段内回收部分余热，同时，由于温度降低在换热板的迎风面上大量结焦，迎风面由特殊材质制成，不仅换热效率非常高，而且其中还加入了碳纳米管、纳米氧化铝、纳米氧化锰，有利于结焦，利用除焦装置除焦；除焦后的烟气通过连接竖管输出。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处仅在于：
所述防腐蚀涂层由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料10份，硅溶胶6.7份，钛酸酯偶联剂4.3份，石墨烯4.7份、纳米铜1.7份、纳米锌2.8份、壳聚糖2.2份、水25份；
所述高效导热集焦复合材料制成至少由以下重量份的组份制成：铁100份、铬12.6份、镍5.69份、硅0.80份、碳0.57份、锰0.78份、氮化钛0.5份、碳纳米管1.7份、氮化硅0.8份、纳米铜2.2份、纳米氧化铝0.8份。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处仅在于：
所述防腐蚀涂层由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料10份，硅溶胶6.3份，钛酸酯偶联剂4.7份，石墨烯4.3份、纳米铜1.3份、纳米锌3.2份、壳聚糖1.8份、水25份；
所述高效导热集焦复合材料制成至少由以下重量份的组份制成：铁100份、铬12.2份、镍5.65份、硅0.76份、碳0.53份、锰0.74份、氮化钛0.7份、碳纳米管1.3份、氮化硅1.2份、纳米铜1.8份、纳米氧化铝1.2份。
实施例4
与实施例1基本相同，不同之处仅在于：
所述防腐蚀涂层由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料8份，硅溶胶8份，钛酸酯偶联剂3份，石墨烯6份、纳米铜1份、纳米锌2份、壳聚糖3份、水30份；
所述高效导热集焦复合材料制成至少由以下重量份的组份制成：铁100份、铬11.6份、镍5.42份、硅0.87份、碳0.48份、锰0.85份、氮化钛0.4份、碳纳米管1份、氮化硅0.5份、纳米铜3份、纳米氧化铝1.5份。
实施例5
与实施例1基本相同，不同之处仅在于：
所述防腐蚀涂层由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料12份，硅溶胶5份，钛酸酯偶联剂6份，石墨烯3份、纳米铜2份、纳米锌4份、壳聚糖1份、水20份；
所述高效导热集焦复合材料制成至少由以下重量份的组份制成：铁100份、铬12.9份、镍5.94份、硅0.87份、碳0.59份、锰0.66份、氮化钛0.8份、碳纳米管2份、氮化硅1.5份、纳米铜1份、纳米氧化铝0.5份。
对比例1
复合材料1由以下重量份的组分制成：铁100份、铬12.4份、镍5.67份、硅0.78份、碳0.55份、锰0.76份；
复合材料2由以下重量份的组分制成：铁100份、铬12.4份、镍5.67份、硅0.78份、碳0.55份、锰0.76份、碳纳米管1.5份；
复合材料3由以下重量份的组分制成：铁100份、铬12.4份、镍5.67份、硅0.78份、碳0.55份、锰0.76份、氮化硅1.0份；
复合材料4由以下重量份的组分制成：铁100份、铬12.4份、镍5.67份、硅0.78份、碳0.55份、锰0.76份、纳米铜2份；
复合材料5由以下重量份的组分制成：铁100份、铬12.4份、镍5.67份、硅0.78份、碳0.55份、锰0.76份、纳米氧化铝1.0份；
复合材料6由以下重量份的组分制成：铁100份、铬12.4份、镍5.67份、硅0.78份、碳0.55份、锰0.76份、氮化钛0.5份。
对比例2
复合材料涂层1由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料10份，硅溶胶6.5份，钛酸酯偶联剂4.5份，石墨烯4.5份、壳聚糖2份、水25份；
复合材料涂层2由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料10份，硅溶胶6.5份，钛酸酯偶联剂4.5份、纳米铜1.5份、壳聚糖2份、水25份；
复合材料涂层3由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料10份，硅溶胶6.5份，钛酸酯偶联剂4.5份、纳米锌2.5份、壳聚糖2份、水25份；
测试实施例1至5、对比例1-2的复合材料的性能，见下表。
腐蚀速度采用盐雾法测试。

Claims (4)

1.一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管，其特征在于：包括依次连接的连接横管(1)、螺旋竖管(2)、除焦段(3)、连接竖管(4)；所述连接横管(1)的底部倾斜设置；所述螺旋竖管(2)包括螺旋形加热器(24)以及自内而外依次设置的螺旋形内管壁(21)、隔热层(22)、外管壁(23)，所述内管壁(21)、隔热层(22)之间设有螺旋形加热器(24)和换热管(25)；所述除焦段(3)包括余热烟气管道(31)、一组换热板(32)、冷水管道(33)、热水管道(34)、集焦管(35)、除焦装置(36)、排焦管(37)，所述一组换热板(32)交替设置于余热烟气管道(31)上壁和下壁上，换热板(32)的迎风面内为冷水介质通道(38)与冷水管道(33)连接，换热板(32)的背风面内为热水介质通道(39)与热水管道(34)连接，冷水介质通道(38)和热水介质通道(39)互相连接，除焦装置(36)设于换热板(32)的迎风面上，排焦管(37)设于余热烟气管道(31)下侧壁上且与集焦管(35)连接；所述连接横管(1)、螺旋竖管(2)、除焦段(3)、连接竖管(4)的内壁设有防腐蚀涂层，所述防腐蚀涂层由以下重量份的组份制成：磷酸盐基料8-12份，硅溶胶5-8份，钛酸酯偶联剂3-6份，石墨烯3-6份、纳米铜1-2份、纳米锌2-4份、壳聚糖1-3份、水20-30份。
2.根据权利要求1所述的一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管，其特征在于：所述换热板(32)的迎风面由高效导热集焦复合材料制成，所述高效导热集焦复合材料制成至少由以下重量份的组份制成：铁100份、铬11.6-12.9份、镍5.42-5.94份、硅0.66-0.87份、碳0.48-0.59份、锰0.66-0.85份、氮化钛0.4-0.8份、碳纳米管1-2份、氮化硅0.5-1.5份、纳米铜1-3份、纳米氧化铝0.5-1.5份。
3.根据权利要求1所述的一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管，其特征在于：所述换热板(32)的背风面上设有隔热层。
4.根据权利要求1所述的一种防腐蚀防结焦焦炉烟道废气余热回收桥管，其特征在于：所述连接横管(1)、连接竖管(4)的外壁设有隔热层。
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