CN108467737A - 一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备 - Google Patents
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Abstract
一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备，包括上升管内筒、上升管外筒、换热盘管，在上升管内筒和上升管外筒的上下两端设置有连接法兰，换热盘管螺旋形缠绕在上升管内筒的外侧；在换热盘管与上升管内筒之间设置有传热垫板，所述传热垫板的内壁与上升管内筒的外壁紧密贴合，所述传热垫板的外壁形状与螺旋缠绕在其上的换热盘管的形状相吻合，在换热盘管与上升管外筒之间填充有绝缘层，在上升管外筒的底部设有放空口。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：改善之间的传热条件，提高荒煤气热量的回收率；避免形成荒煤气中的焦油在冷壁冷凝现象；节约余热回收装置的制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及焦炉高温荒煤气余热回收利用技术领域，尤其涉及一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备。
背景技术
焦炉出来的高温荒煤气温度～750℃左右，所带出的热量相当于焦炉炼焦消耗的总热量的三分之一，为便于后续工序的净化，荒煤气需降温至80～83℃送到煤气精制系统，如何回收高温荒煤气的热量进行了大量的探讨，但是由于荒煤气的固有特性，现有技术方案中的方法和结构在工业生产中存在重大运行缺陷和安全隐患，比如，现有技术中公开的水夹套汽化方式，水及水蒸气的混合物走夹套间，高温荒煤气走夹套内筒，其存在的主要的缺陷是：(一)由于夹套内筒外壁是水及水蒸气的混合物，夹套内筒壁是冷壁，荒煤气中的焦油在夹套内筒内壁冷凝，逐渐沥青–石墨化引起上升管堵塞；(二)夹套中的水过热或干烧宜引起的事故,事故引起的泄漏给焦炉带来危害；(三)上升管换热器通常属于压力容器或锅炉，一座焦炉上有几十到上百孔碳化室，即焦炉上有几十个或上百个上升管换热器压力容器或锅炉，给生产管理带来很大的压力，并且压力容器或锅炉需要定期监检而焦炉必须连续生产。
申请号为201520772829.3的专利文件公开了“一种螺旋盘管套筒式焦炉荒煤气显热回收装置”，该装置是在上升内筒与上升外筒之间的空腔中螺旋盘绕螺旋盘管。该装置虽然采用了螺旋盘管的换热结构，但是螺旋盘管与上升内管之间为线接触，其导热效果不理想。
申请号为201020667321.4的专利文件公开的“多螺旋盘管式焦炉上升管余热利用装置”，申请号为201410795216.1的专利文件公开的“焦炉荒煤气上升管显热回收装置及回收方法”，以上专利技术均是采用上升内筒与上升外筒之间盘绕螺旋盘管的结构，并在上升内筒与上升外筒之间填充粉状导热介质，该专利技术存在的技术缺陷是：在实际应用中，粉状导热介质在螺旋盘管与上升内筒之间是无法填实的，存在孔隙，仍然会影响上升内管与螺旋盘管之间的导热效率。
申请号为201621243607.3的专利文件公开了“一种焦炉荒煤气上升管换热器”，其采用了一种内壁与螺旋盘管结构相吻合的上升内筒，可以使上升内筒与盘管大面积贴合，达到高效导热的目的，但是该结构对上升内管的性能要求较高：因上升内管内部要接触高温荒煤气，故而要求其具有较高的耐腐蚀性、耐高温性及良好的强度和刚度，而其内部要与螺旋盘管高效导热，需耐高温、紧密贴合(柔软性)、高导热但却不需要耐腐蚀，其对上升内筒的材质要求很高且制造难度大成本高。
发明内容
本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提出一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备，包括上升管内筒、上升管外筒、换热盘管，在上升管内筒和上升管外筒的上下两端设置有连接法兰，换热盘管螺旋形缠绕在上升管内筒的外侧；在换热盘管与上升管内筒之间设置有传热垫板，所述传热垫板的内壁与上升管内筒的外壁紧密贴合，所述传热垫板的外壁形状与螺旋缠绕在其上的换热盘管的形状相吻合，在换热盘管与上升管外筒之间填充有绝缘层，在上升管外筒的底部设有放空口。
所述传热垫板为铜垫板或铝垫板。
所述换热盘管内的冷却介质是水或水蒸气或氮气或导热油。
所述换热盘管的直径为Dn30-80mm。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用螺旋盘管传导式设备，盘管的直径一般小于100mm(通常直径Dn30～Dn80)，盘管承压高，管内可以承受中、高压介质，可以回收高参数的余热热量，安全性好，一般不属于压力容器或锅炉范畴便于生产操作管理。
2)上升管内筒和换热盘管设有传热垫板，可以增加换热盘管和上升管内筒之间的接触面积，改善之间的传热条件，提高荒煤气热量的回收率。
3)换热盘管不与荒煤气直接接触，避免形成荒煤气中的焦油在冷壁的冷凝现象。
4)由于换热盘管在上升管内筒和外筒之间，意外事故泄露状态泄露的冷却介质也是泄露到上升管内筒外也不会进入焦炉里影响焦炉操作。
5)本发明采用奥氏体不锈钢筒作为上升管内筒，在上升管内筒与螺旋换热盘管之间加设铜或铝质的、与换热盘管形状相吻合的传热垫板，既能实现上升管内筒的耐高温、耐腐蚀性，又能实现上升管内筒与螺旋换热盘管之间的高效导热，同时节约了余热回收装置的制作成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的A向视图。
图3是图1中B处的局部放大图。
图中：1-上连接法兰、2-绝热层、3-换热盘管、4-上升管外筒、5-传热垫板、6-上升管内筒、7-放空口、8-下连接法兰、9-冷却介质入口、10-冷却介质出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明：
如图1所示，一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备，包括上升管内筒6、上升管外筒4、换热盘管3，在上升管内筒6和上升管外筒4的上下两端设置有连接法兰(上连接法兰1和下连接法兰8)，换热盘管3螺旋形缠绕在上升管内筒6的外侧；在换热盘管3与上升管内筒6之间设置有传热垫板5，所述传热垫板5的内壁与上升管内筒6的外壁紧密贴合，所述传热垫板5的外壁形状与螺旋缠绕在其上的换热盘管3的形状相吻合，在换热盘管3与上升管外筒4之间填充有绝缘层2，在上升管外筒的底部设有放空口。
上连接法兰1处设有荒煤气上升管出口、下连接法兰8处设有荒煤气上升管入口。
所述传热垫板5为铜垫板或铝垫板。
传热垫板5设在上升管内筒6外表面和换热盘管3中心线之间，传热垫板5内表面和上升管内筒6外表形状相同且紧密贴靠，传热垫板5外表和换热盘管3外表面形状相同且紧密贴靠，换热盘管3中心线和上升管外筒4内表面之间设绝热层2。
由于上升管内筒6是与高温煤气直接接触，因此要求其耐腐蚀且耐高温，本发明可采用奥氏体不锈钢材质。而紧贴在上升管内筒6上并缠绕有换热盘管3的导热垫板5不与高温煤气接触，但要求其传热率高、耐高温且硬度低柔软，故而采用铜或铝。
所述换热盘管3内的冷却介质是水或水蒸气或氮气或导热油。
所述换热盘管3的直径为Dn30-80mm。
高温荒煤气通过上升管内筒6，冷却介质通过换热盘管3内。高温荒煤气将热量传给上升管内筒6、上升管内筒6再传给传热垫板5、传热垫板5再传给换热盘管3、换热盘管3再传给换热盘管内的冷却介质带出回收利用。
下面以水蒸气作为冷却介质为例，来说明本发明的结构和工作过程，如图1所示，利用一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备装置，进行余热回收的过程是：
1)荒煤气走上升管内筒6，荒煤气上升管入口温度为650–750℃，出口处温度400–500℃；
2)高温荒煤气将热量传给上升管内筒6、上升管内筒6再传给传热垫板5、传热垫板5再传给换热盘管3、换热盘管3再传给换热盘管内的水蒸气带出回收利用；
3)水蒸气走换热盘管内3，水蒸气入口温度为250–300℃，出口温度400–500℃；
4)底部放空口7起平衡上升管内筒6与上升管外筒4之间的压力作用，同时排放意外泄露的冷却介质避免其通过内筒流入焦炉。
上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备，包括上升管内筒、上升管外筒、换热盘管，在上升管内筒和上升管外筒的上下两端设置有连接法兰，换热盘管螺旋形缠绕在上升管内筒的外侧；其特征在于，在换热盘管与上升管内筒之间设置有传热垫板，所述传热垫板的内壁与上升管内筒的外壁紧密贴合，所述传热垫板的外壁形状与螺旋缠绕在其上的换热盘管的形状相吻合，在换热盘管与上升管外筒之间填充有绝缘层，在上升管外筒的底部设有放空口。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备，其特征在于，所述传热垫板为铜垫板或铝垫板。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备，其特征在于，所述换热盘管内的冷却介质是水或水蒸气或氮气或导热油。
4.根据权利要求1所述的一种螺旋盘管传导式荒煤气余热回收设备，其特征在于，所述换热盘管的直径为Dn30-80mm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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