CN108489328A - 自动清理焦炉荒煤气余热回收换热管焦油和积碳的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动清理焦炉荒煤气余热回收换热管焦油和积碳的装置。本发明技术要点是，换热管内壁为螺纹形凹槽结构，在换热管中心线上安装有一根旋转杆，旋转杆上端伸出换热管上端盖并与壳体外的驱动装置连接，旋转杆下端连接有一根清灰头夹持杆，清灰头夹持杆两端部安装有清灰头，清灰头与换热管内壁螺纹形凹槽间隙配合；清灰头夹持杆和清灰头在旋转杆带动下沿换热器内壁螺纹形凹槽做螺旋旋转往复运动，在旋转运动中清灰头清理粘附在换热管内壁的焦油和积碳，同时对荒煤气施加扰动。本发明解决了上升管内壁上焦油凝结和积碳导致的换热效率降低的问题，既能最大程度地回收荒煤气余热，又能保证换热器在复杂工况下连续正常地工作。
Description
技术领域
本发明属于炼焦过程中荒煤气余热资源回收与利用技术领域，具体涉及一种可自动清理焦炉荒煤气余热回收上升管(即换热管)焦油和积碳的装置。
背景技术
炼焦生产过程中产生的余热量大、能值高，具有很大的回收利用价值。目前，焦炉荒煤气的余热回收方式主要有两种：(1)更换焦炉上升管为水夹套上升管，通过水与荒煤气在上升管段的换热来回收余热；(2)将荒煤气导出后，利用余热回收装置进行集中回收。其中，水夹套管余热回收方式存在着上升管焊缝易开裂、漏水和漏气的危险。
虽然，采用余热回收装置集中回收荒煤气余热的方法效率很高，但目前常规的余热回收装置仅能用于较清洁的废气余热回收，而焦炉荒煤气换热降温后会生成焦油和积碳，容易堵塞余热回收装置的废气通道。
因此，现有荒煤气余热的处理工艺，不但不能将余热充分利用，而且在处理过程中还浪费了大量的循环氨水、煤气初冷器冷却用循环水和电能等能源介质，极大地浪费了资源，不利于企业的可持续发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种结构简单、操作方便、安全有效的自动清理焦炉荒煤气余热回收换热管焦油和积碳的装置。
本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该自动清理焦炉荒煤气余热回收换热管焦油和积碳的装置，换热器由壳体和多排多列换热管组成；换热管内壁为螺纹形凹槽结构，在换热管中心线上安装有一根旋转杆，旋转杆上端伸出换热管上端盖并与壳体外的驱动装置连接，旋转杆下端连接有一根清灰头夹持杆，清灰头夹持杆两端部安装有清灰头，清灰头与换热管内壁的螺纹形凹槽间隙配合；清灰头夹持杆和清灰头在旋转杆的带动下沿换热器内壁的螺纹形凹槽做螺旋旋转往复运动，在旋转运动中清灰头清理粘附在换热管内壁的焦油和积碳，同时对荒煤气施加扰动。
具体的，所述清灰头前端为斧头形，其与换热管内壁螺纹形凹槽间隙配合的前端面由两个大小不等的三角形曲面角对角组合而成，其与清灰头夹持杆连接的后端部为半圆柱形结构。
进一步的，清灰头的后端部半圆柱形结构上设有数个径向通孔，各径向通孔与清灰头后端部上靠近前端部的一个轴向吹灰口连通，各径向通孔与设置于清灰头夹持杆和旋转杆内的通道连通，通过该通道可通入高温压缩空气或硫酸溶液。
本发明与现有的清理焦炉荒煤气余热回收上升管焦油和积碳的装置相比，其有益效果是：解决了上升管内壁上焦油凝结和积碳导致的换热效率降低的问题，既能最大程度地回收荒煤气余热，又能保证换热器在复杂工况下连续正常地工作，从而实现荒煤气余热最大化回收利用的目的。
附图说明
图1是本发明实施例的纵剖主视图。
图2是图1的横剖俯视图。
图3是图2中Ⅰ处清灰头部分的放大图。
图4是清灰头的立体图。
图5是清灰头另一个角度的立体图。
图6是图4的仰视图。
图7是图4的俯视图。
图8是图4的主视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
参见图1、图2，本实施例中，换热管包括内壁1和外壁2，内壁1与外壁2之间的空腔3为水流动区域，外壁2与空气接触的外表面敷设有保温材料，7为上端盖，8为下端盖，内壁1的上、下两端分别通过法兰与荒煤气管道连接，换热管的上、下两端分别设有蒸汽出口和入水口。从图中可见，换热管内壁1的内表面加工有螺纹形凹槽9，利于煤焦油集中流出与收集；在换热管中心线上安装有一根旋转杆4，旋转杆4的上端伸出换热管上端盖7并与壳体外的驱动装置(图中未画出)连接，旋转杆4的下端连接有一根清灰头夹持杆5，清灰头夹持杆5的两端部安装有清灰头6，清灰头6与换热管内壁1的螺纹形凹槽9间隙配合，间隙为2～3mm；清灰头夹持杆5和清灰头6在旋转杆4的带动下沿换热器内壁的螺纹形凹槽9做螺旋旋转往复运动，在旋转运动中清灰头6清理粘附在换热管内壁1上的焦油和积碳，同时对荒煤气施加扰动，可减薄内壁处附面层厚度，增强对流换热。
参见图3至图8，本实施例中，清灰头6的前端为斧头形，其与换热管内壁螺纹形凹槽间隙配合的前端面由两个大小不等的三角形曲面角对角组合而成，其与清灰头夹持杆连接的后端部为半圆柱形结构。在清灰头6的后端部上设有三个径向通孔，各径向通孔与清灰头6后端部上靠近前端部的一个轴向吹灰口10连通，各径向通孔与设置于清灰头夹持杆和旋转杆内的通道连通，通过该通道可通入氮气或高温压缩空气或硫酸溶液。吹灰口通常用氮气清灰，用于将斧形清灰头清理的焦油和积碳及时清理；运行时可通入高温压缩空气，使附着在壁面的积碳在高温下再次燃烧，从而清除积碳；需要清理焦油时，从外部加入硫酸溶液，硫酸溶液通过清灰头后端部设置的径向通孔喷射在内壁上，壁面附着的煤焦油与硫酸发生化学反应，生成吡啶硫酸盐，随荒煤气流出上升管或被清灰头物理铲除，从而减少壁面附着的煤焦油量。
回收余热时，荒煤气从下端盖8一端的荒煤气入口进入，水从换热管下端的入水口进入，荒煤气夹带的热量通过换热器内壁1传递给水，水吸热后生成蒸汽或汽水混合物完成热量交换，水换热后经换热管上端的蒸汽出口后供给用户利用，荒煤气则从荒煤气出口进入化产回收工艺。
焦炉荒煤气含有大量的焦油和粉尘，进入换热管进行换热时由于温度的降低焦油易凝结在换热管内壁，并且在高温的作用下，部分焦油碳化，形成积碳，从而影响余热回收效率，本发明利用斧形清灰头在换热管内壁的凹槽移动，自动清理换热管内壁上的焦油和积碳，同时加大了对荒煤气的气流扰动，减少了内壁处附面层的厚度，从而提高了换热器的换热效率。
Claims (3)
1.一种自动清理焦炉荒煤气余热回收换热管焦油和积碳的装置，换热器由壳体和多排多列换热管组成；其特征在于：换热管内壁为螺纹形凹槽结构，在换热管中心线上安装有一根旋转杆，旋转杆上端伸出换热管上端盖并与壳体外的驱动装置连接，旋转杆下端连接有一根清灰头夹持杆，清灰头夹持杆两端部安装有清灰头，清灰头与换热管内壁的螺纹形凹槽间隙配合；清灰头夹持杆和清灰头在旋转杆的带动下沿换热器内壁的螺纹形凹槽做螺旋旋转往复运动，在旋转运动中清灰头清理粘附在换热管内壁的焦油和积碳，同时对荒煤气施加扰动。
2.根据权利要求1所述自动清理焦炉荒煤气余热回收换热管焦油和积碳的装置，其特征在于：所述清灰头前端为斧头形，其与换热管内壁螺纹形凹槽间隙配合的前端面由两个大小不等的三角形曲面角对角组合而成，其与清灰头夹持杆连接的后端部为半圆柱形结构。
3.根据权利要求1所述自动清理焦炉荒煤气余热回收换热管焦油和积碳的装置，其特征在于：清灰头的后端部半圆柱形结构上设有数个径向通孔，各径向通孔与清灰头后端部上靠近前端部的一个轴向吹灰口连通，各径向通孔与设置于清灰头夹持杆和旋转杆内的通道连通，通过该通道可通入氮气或高温压缩空气或硫酸溶液。
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