CN107990738A - 一种在线单独切断上升管热器供水的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种在线单独切断上升管换热器供水的系统及方法，将至多五个上升管换热器编为一组，使所述上升管换热器并列安装于进水支管和回流支管之间，至少一根分节的应急管与同组中的上升管换热器的毛细回流管、毛细进水管连接，应急管两端分别连接补水泵和排水管网，应急管包括若干节段和安装于各节段、补水泵、排水管网之间的截止阀。用于在不大幅增加上升管换热器系统管网总净重的情况下，在线单独切断上升管换热器的供水。

Description

一种在线单独切断上升管热器供水的系统及方法

技术领域

本发明涉及余热利用装置领域，尤其是涉及一种在线单独切断上升管换热器供水的系统及方法。

背景技术

焦炉上升管焦化室出口荒煤气温度约为750℃左右，荒煤气经上升管后进入桥管，在桥管段经喷洒的氨水冷却后进入集气管，此时荒煤气温度降低到85℃。由荒煤气带走的热量占炼焦总热量的36％。为回收此部分热量，目前，国内采用四种形式的上升管余热利用系统：1、上升管外壁上焊接环形夹套，在夹套下部通入软水，在夹套内水与热荒煤气换热，煤气温度降到450-500℃，水则吸热变成汽水混合物，在夹套上部排出并通过管道送至汽包，汽包内经过汽水分离后，低压饱和蒸汽(一般为0.4-0.7MPa)外供，而饱和水通过管道自流送入上升管夹套下部循环使用；2、上升管夹套结构，与汽化上升管相似，区别在于吸收上升管荒煤气余热的介质是导热油或是蒸汽,导热油循环使用；3、分离式热管回收上升管荒煤气热量的技术；4、外套管+盘管形式，与上升管汽化冷却原理相似。

若采用第1、2、4形式的上升管余热利用系统，按照《废热锅炉手册》进行管线布置时，最多每5根上升管为一组，设上升管进水支管、和上升管汽水混合物回流支管，上升管进水支管分别通过毛细进水管、一次进水阀、二次进水阀连通每根上升管的饱和水入口，每根上升管蒸汽出口分别通过毛细蒸汽管、一次回流阀、二次回流阀连通上升管汽水混合物回流支管。

在现有的工艺管线中，如图1所示由于上升管换热器的加热介质为配合煤干馏挥发出的高温、易燃、易爆、有毒的烟气，且在单侧集气管的焦炉上，流经上升管换热器的烟气在结焦初期至结焦末期的时间段内持续产生，不能向大气放散。若在该时间段内发生上升管换热器内夹套或盘管爆管，只能关闭相应上升管换热器的一次进水阀602、二次进水阀603和一次回流阀503、二次回流阀504，等待上升管下焦炉炭化室内的配合煤进入结焦末期产生的烟气大幅减少时，才能更换爆管的上升管(855号)。由于一次进水阀、二次进水阀和一次回流阀、二次回流阀长期处于高温、高速流体的工作环境下，且数量多达几百个难以持续保养，或由于加工的原因阀芯精度不够，常常出现一次进水阀、二次进水阀或一次回流阀、二次回流阀关不严的状态使爆管后的上升管(855号)仍持续向炭化室内漏入饱和水损坏焦炉炉墙，若爆管时相应的炭化室处于结焦初期，那么需要等待几个小时以上待炭化室内配合煤被漏入的饱和水降温至200℃以下或待炭化室内配合煤接近结焦末期，才能更换上升管。若关闭上升管进水支管600总进水阀601或进水总管阀门会导致同组的其他上升管换热器(850号)或全焦炉的其他上升管换热器(835号、840号、845号等)缺水，最终导致被迫缺水的上升管(835号、840号、845号、850号等)一起被高温烟气损毁爆管如2012年武钢焦化的上升管余热利用系统。

现有工艺管线中也有在一次回流阀503前的毛细管505上设置安全阀和在一次进水阀602后的毛细管606上设置放空阀的方案，用于在关闭进水和回流阀门仍漏水时泄压，但由于回流支管501内的蒸汽压力大温度高，进水支管604内为强制循环后送来的高压饱和水，仅通过放散泄压仍不能确保漏出的水不流入上升管换热器内。若将全部一次阀、二次阀换成耐高温的锥形阀能够解决该问题，但由于锥形阀昂贵，阀门数量多投资太大，且阀门太多难以自动保养维护阀门的正常功能。需利用现有管线开发更经济的切断方式和方法。急需一种在连通上升管换热器的一次进水阀、二次进水阀或一次回流阀、二次回流阀处于关不严状态下，能不切断其它上升管换热器供水且切断爆管的上升管换热器供水的系统及方法。

更为重要的是，如图2所示，上升管换热器系统管网及集气管均安装在与焦炉一侧的钢柱700连接的支架701上，增加备用管网会造成进一步增加焦炉一侧钢柱700的承重量，使焦炉上部拉紧焦炉两侧钢柱700的横拉条702承受的拉力增加，使横拉条702在拉力作用下屈服失效。那么需在不大幅增加原有上升管换热器系统管网净重的情况下，利用原有管网实现在线单独切断上升管换热器供水的目的。

发明内容

本发明提出一种不切断同炉或同组其它上升管换热器供水且切断爆管的在线单独切断上升管换热器供水的系统及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供一种在线单独切断上升管换热器供水的系统，将至多五个上升管换热器编为一组，使所述上升管换热器并列安装于进水支管和回流支管之间，所述进水支管通过总进水阀连接进水总管，还依次通过一次进水阀和毛细进水管连接所述上升管换热器的下部进水口；

所述回流支管通过总回流阀连接回流总管，还依次通过一次回流阀和毛细回流管连接所述上升管换热器的上部蒸汽出口；

还包括至少一根应急管，所述应急管两端分别连接补水泵和排水管网，每根应急管包括若干节段和安装于各节段、补水泵、排水管网之间的截止阀，所述节段分别与对应的上升管换热器的毛细回流管通过放散支管及安全阀连通于所述一次回流阀前，所述节段还同时分别与对应上升管换热器的毛细进水管通过补水支管及补水阀连通位于所述一次进水阀后；

所述回流支管还通过备用放散管及备用放散阀连接所述应急管的下一节段。

作为本发明中在线单独切断上升管换热器供水的系统，优选的，所述进水支管和一次进水阀之间的管道上还连接有安装二次放空阀的支管。

作为本发明中在线单独切断上升管换热器供水的系统，优选的，所述一次回流阀前的毛细回流管上还连接有安装二次放散阀的支管。

作为本发明中在线单独切断上升管换热器供水的系统，优选的，所述应急管为一根。

作为本发明中在线单独切断上升管换热器供水的系统，进一步的，所述应急管为两根。

优选的，所述进水支管还连接一次放空阀。

基于一种在线单独切断上升管换热器供水的系统，还包括一种在线单独切断上升管换热器供水的方法，包括以下步骤：a1.关闭与上升管换热器通过毛细进水管连通的一次进水阀，关闭设于应急管节段后的截止阀，并向应急管供水；

a2.打开与步骤a1中所述上升管换热器并联的上升管换热器的连通的补水阀；

a3.关闭与步骤a1中所述上升管换热器并联的上升管换热器连通的一次进水阀，关闭与进水支管连通的总进水阀；

a4.打开连接于回流支管和应急管下一节段之间的备用放散管上的备用放散阀，并同时关闭与回流支管连通的总回流阀；

a5.关闭连接所述上升管换热器的一次回流阀，同时打开连接毛细回流管的二次放散阀；

a6.打开一次放空阀及所述上升管换热器一次进水阀前支管上的二次放空阀的支管。

优选的，一种在线单独切断上升管换热器供水的方法，或包括以下步骤：

b1.关闭与上升管换热器通过毛细进水管连通的一次进水阀；

b2.关闭上升管换热器组内与上升管换热器毛细回流连通的回流阀，且打开与上升管换热器对应的支路安全阀，并同时关闭与回流支管连通的总回流阀门；

b3.打开连接毛细回流管的二次放散阀。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：1.应急管两端分别连接补水泵和排水管网，且应急管分为若干节段，各节段及各节段与补水泵、与排水管网之间设有截止阀，通过关闭应急管节段之间的截止阀，可将应急管分为两段，一段与同组上升管换热器中不需切断供水的上升管换热器的毛细进水管连通，用于为同组上升管换热器中不需切断供水的上升管换热器继续供水；另一段通过备用放散管及阀门与回流支管连通用于为同组上升管换热器中不需切断供水的上升管换热器导出蒸发后的蒸汽。这样就可以关闭与上升管换热器组连接的总回流阀和总进水阀，使疑似关不严的一次回流阀后、一次进水阀前管道中的蒸汽、强制循环水的系统压力大幅降低，达到单独切断上升管换热器供水不影响相邻上升管换热器供水的目的，同时方便安全的更换一次进水阀和一次回流阀。2.可免去安装二次进水阀、二次回流阀，对二次进水阀、二次回流阀的公差等级、耐压程度、加工进度的要求大幅降低，节约了成本。3.仅需选用少量加工精度高、耐压、耐磨、切断效果好的总回流阀、总进水阀就可保证系统安全，方便检修，少量的关键阀门也方便自动维护保养，降低了保养装置的建造成本。4.通过设置二次放散阀可用于观察冒出的蒸汽量判断上升管换热器供水是被切断的程度，可使被切断供水的上升管换热器单独放散，不与回流支管连通，最大程度减少当一次回流阀关不严时的蒸汽反窜。5.通过设置二次放空阀可用于观察进水支管中的余压，同时在相邻上升管换热器的一次进水阀同时关不严时，用于进一步泄压，降低被切断供水的上升管换热器一次进水阀前系统压力。6.能在不大幅增加上升管换热器系统管网总净重的情况下，在线单独切断上升管换热器的供水。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中的上升管换热器供水的系统的结构示意图。

图2为背景技术中的上升管换热器系统承重结构示意图。

图3为本发明的实施例1中的一种在线单独切断上升管换热器供水的系统的结构示意图。

图4为本发明的实施例1和2中的一种在线单独切断上升管换热器供水的方法的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参见图3所示，本发明公开了一种在线单独切断上升管换热器供水的系统,将至多五个上升管换热器编为一组，使所述上升管换热器并列安装于进水支管406和回流支管306之间，高温烟气从炭化室101流入上升管换热器100底部，经桥管200导入集气管201。饱和水经进水总管408经各总进水阀407，分配至各组上升管换热器进水支管406，再经毛细进水管403、一次进水阀404通入上升管换热器100内的换热层，换热层内的水与高温烟气在上升管换热器100内交换热量转化成汽水混合物，然后经毛细回流管304、一次回流阀302进入各组上升管换热器回流支管306，再通过各总回流阀308进入回流总管307。

位于各一次回流阀302前的毛细回流管304还通过各支路安全阀301连接应急管405。

一次进水阀404前的毛细进水管403上还设有安装有放空阀402的支管，安装有放空阀402的支管和一次进水阀404之间的还通过应急补水阀401连接应急管405，上升管换热器进水支管406上还连接安装有一次放空阀409的支管。

不多于五根上升管换热器100为一组，分别经毛细进水管403、一次进水阀404和毛细回流管304、一次回流阀302连通进水支管406和回流支管306。

进水支管406和一次进水阀404之间的管道上还连接有安装二次放空阀410的支管。

一次回流阀302前的毛细回流管304上还连接有安装二次放散阀310的支管。

应急管405至少设置一根，应急管两端分别连接补水泵和排水管网，每根应急管405分为若干节段41和安装于各节段间、节段与补水泵间、节段与排水管网之间的截止阀42，所述节段分别与对应的上升管换热器的毛细回流管304通过放散支管及安全阀301连通于一次回流阀302前，所述节段还同时分别与对应上升管换热器的毛细进水管403通过补水支管及补水阀401连通位于一次进水阀404后；

回流支管306还通过备用放散管31及备用放散阀32连接所述应急管的下一节段41_n+1。

所述应急管405为一根。

参见图4，当需要切断进入所述上升管换热器100的饱和水和从所述上升管换热器100流出的汽水混合物时，为保证在所述一次回流阀302和/或一次进水阀404关不严的情况下仍能切断通过进水毛细管403进入上升管换热器的饱和水或通过毛细蒸汽管304返流至上升管换热器的汽水混合物。本发明提供一种在线单独切断上升管换热器供水的方法，包括以下步骤:

a1.关闭与上升管换热器通过毛细进水管403_a连通的一次进水阀404a，用于初步切断需暂停供水的上升管换热器的供水，关闭设于所述应急管节段后的截止阀42，并向应急管405供水,用于隔断应急管的前后节段，本节段41_n用于供水，下一节段41_n+1用于放散蒸汽；

a2.打开与步骤a1中所述上升管换热器并联的上升管换热器的连通的补水阀401_b，用于向同组上升管换热器中无需切断供水的上升管换热器供水；

a3.关闭与步骤a1中所述上升管换热器并联的上升管换热器连通的一次进水阀404_b，关闭与所述进水支管406连通的总进水阀407，用于切断进水支管向同组内上升管换热器的供水，由于上升管换热器系统采用强制循环泵供水，进水支管内的水压较大，一次进水阀稍有不严密的情况就会大量漏水，因总进水阀407数量较少，可选用密封性可靠的闸阀，大幅降低进水支管内的水压，由于将应急管405与每根上升管换热器连通，并在连通的支管上安装应急补水阀，可保持同组内的其它上升管换热器仍有供水；

a4.打开连接于所述回流支管306和所述应急管下一节段41_n+1之间的备用放散管31上的备用放散阀32，并同时关闭与所述回流支管306连通的总回流阀308，同组中未切断供水的上升管换热器连接安全阀301_b能在蒸汽压力作用下自动弹开，用于将同组中未切断供水的上升管换热器所产生的蒸汽导出至应急管的下一节段405_n+1，并切断回流支管与回流总管的连接，由于回流总流总管连接汽包及蒸汽管网系统压力较高，关闭总回流阀后可大幅降低回流支管内的压力，防止蒸汽从未关严的一次回流阀302_a大量反窜回上升管换热器；

a5.关闭连接所述上升管换热器的一次回流阀302_a，同时打开连接所述毛细回流管的二次放散阀310_a，切断回流支管与毛细回流管的连接，此时及时一次回流阀稍有关不严，反窜出的少量蒸汽也可通过二次放散阀310_a放散；

a6.打开一次放空阀409及所述上升管换热器一次进水阀404_a前支管上的二次放空阀410_a的支管，用于确认上升管换热器被切断供水的程度，同时放空进水支管内溢出的余水。

实施例2，一种在线单独切断上升管换热器供水的方法，或包括以下步骤：

b1.关闭与上升管换热器通过毛细进水管403_a连通的一次进水阀404_a；

b2.关闭上升管换热器组内与上升管换热器毛细回流连通的回流阀302_a，且打开与上升管换热器对应的支路安全阀301_a，并同时关闭与所述回流支管306连通的总回流阀门308，同组中未切断供水的上升管换热器连接安全阀301_b能在蒸汽压力作用下自动弹开，使产生的蒸汽经应急管放散；

b3.打开连接所述毛细回流管的二次放散阀310a，将切断供水的上升管换热器与同组的其他上升管换热器隔离。

本发明再利用了现有技术方案中的连接安全阀301后的放散总管，用来在所述各组上升管汽水混合物回流支管306和上升管进水管道支管406之间任一换热支路出现漏水，关不严需切断总回流阀308和总进水阀407情况下作为同组其他换热支路的应急供水和回流回路。

本发明所述线单独切断上升管换热器供水的方法还可用于更换漏水阀门。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在线单独切断上升管换热器供水的系统，将至多五个上升管换热器编为一组，使所述上升管换热器并列安装于进水支管(406)和回流支管(306)之间，其特征在于：

所述进水支管(406)通过总进水阀(407)连接进水总管(408)，还依次通过一次进水阀(404)和毛细进水管(403)连接所述上升管换热器的下部进水口；

所述回流支管(306)通过总回流阀(308)连接回流总管(307)，还依次通过一次回流阀(302)和毛细回流管(304)连接所述上升管换热器的上部蒸汽出口；

还包括至少一根应急管(405)，所述应急管两端分别连接补水泵和排水管网，每根应急管(405)包括若干节段(41)和安装于各节段、补水泵、排水管网之间的截止阀(42)，所述节段分别与对应的上升管换热器的毛细回流管(304)通过放散支管及安全阀(301)连通于所述一次回流阀(302)前，所述节段还同时分别与对应上升管换热器的毛细进水管(403)通过补水支管及补水阀(401)连通位于所述一次进水阀(404)后；

所述回流支管(306)还通过备用放散管(31)及备用放散阀(32)连接所述应急管的下一节段(41_n+1)。

2.根据权利要求1所述的在线单独切断上升管换热器供水的系统，其特征在于，所述进水支管(406)和一次进水阀(404)之间的管道上还连接有安装二次放空阀(410)的支管。

3.根据权利要求1所述的在线单独切断上升管换热器供水的系统，其特征在于，所述一次回流阀(302)前的毛细回流管(304)上还连接有安装二次放散阀(310)的支管。

4.根据权利要求1所述的在线单独切断上升管换热器供水的系统，其特征在于，所述应急管(405)为一根。

5.根据权利要求1所述的在线单独切断上升管换热器供水的系统，其特征在于，所述应急管(405)为两根。

6.根据权利要求1所述的在线单独切断上升管换热器供水的系统，其特征在于，所述进水支管(406)还连接一次放空阀(409)。

7.一种在线单独切断上升管换热器供水的方法，其特征在于：包括以下步骤：a1.关闭与上升管换热器通过毛细进水管(403_a)连通的一次进水阀(404_a)，关闭设于应急管节段后的截止阀(42)，并向应急管(405)供水；

a2.打开与步骤a1中所述上升管换热器并联的上升管换热器的连通的补水阀(401_b)；

a3.关闭与步骤a1中所述上升管换热器并联的上升管换热器连通的一次进水阀(404_b)，关闭与进水支管(406)连通的总进水阀(407)；

a4.打开连接于回流支管(306)和所述应急管下一节段(41_n+1)之间的备用放散管(31)上的备用放散阀(32)，并同时关闭与回流支管(306)连通的总回流阀门(308)；

a5.关闭连接所述上升管换热器的一次回流阀(302_a)，同时打开连接毛细回流管的二次放散阀(310_a)；

a6.打开一次放空阀(409)及所述上升管换热器一次进水阀(404_a)前支管上的二次放空阀(410_a)的支管。

8.一种在线单独切断上升管换热器供水的方法，其特征在于：包括以下步骤：b1.关闭与上升管换热器通过毛细进水管(403_a)连通的一次进水阀(404_a)；

b2.关闭上升管换热器组内与上升管换热器毛细回流管连通的回流阀(302_a)，且打开与上升管换热器对应的支路安全阀(301_a)，并同时关闭与回流支管(306)连通的总回流阀门(308)；

b3.打开连接毛细回流管的二次放散阀(310_a)。