CN110079340A - 一种焦炉上升管改造方法以及上升管换热器 - Google Patents
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Abstract
一种焦炉上升管改造方法以及上升管换热器，属于焦炉余热回收技术领域。所述焦炉上升管改造方法，包括如下步骤：改造直管段和三通；安装第一换热器；设置水冷夹套，一种上升管换热器，包括筒体、第一换热器、法兰组件和套筒，筒体为焦炉上升管的直管段和三通的钢铁外壳，筒体的内壁设置有耐高温陶瓷层，耐高温陶瓷层的表面设置有热反射涂料，第一换热器设置在筒体的内部，套筒设置在直管段的钢铁外壳的外部。所述焦炉上升管改造方法以及上升管换热器，将原有焦炉上升管改造成上升管换热器，上升管换热器不结焦、荒煤气通道阻力不增加，回收荒煤气高温显热，实现原有焦炉上升管再利用，降低成本，实现焦化厂经济利益的最大化。
Description
技术领域
本发明涉及焦炉余热回收技术领域，特别涉及一种焦炉上升管改造方法以及上升管换热器。
背景技术
焦炉生产过程中荒煤气温度高达750℃～820℃，回收高温荒煤气显热对于提高焦化厂经济效益非常重要。现有焦炉荒煤气余热利用技术都是将原有上升管拆除，换成新制作的上升管换热器，这样一来，原有的上升管就没有了用途，只能作为废品进行处理，失去了大部分的价值。并且原来上升管内部耐火层，表面粗糙易于结焦，对于焦化厂来说，需要在保证上升管不结焦、荒煤气阻力不变的前提条件下，回收高温荒煤气显热，最大程度的保留原有上升管的价值，如何解决这一系列的问题，使焦化厂的经济效益最大化，成为行业迫切需要解决的问题。
发明内容
为了解决焦化厂既要回收高温荒煤气显热，又要最大程度的保留原有上升管的价值等技术问题，本发明提供了一种焦炉上升管改造方法以及上升管换热器，将原有焦炉上升管改造成上升管换热器，上升管换热器不结焦、荒煤气通道阻力不增加，回收荒煤气高温显热，实现原有焦炉上升管再利用，降低成本，实现焦化厂经济利益的最大化。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种焦炉上升管改造方法，该焦炉上升管包括内壁均设有耐火材料层的直管段和三通，包括如下步骤：
改造直管段和三通，拆除直管段和三通内壁的耐火材料层，保留直管段和三通的钢铁外壳，在直管段和三通的钢铁外壳内壁设置耐高温陶瓷层，所述耐高温陶瓷层的表面涂刷热反射涂料；
安装第一换热器，在改造后的直管段和三通内部安装第一换热器，所述第一换热器通过法兰组件与三通连接，第一换热器进口和第一换热器出口均设置在法兰组件部分；
设置水冷夹套，在直管段的钢铁外壳的外部安装套筒，所述直管段的钢铁外壳及其上下两端的法兰与所述套筒形成水冷夹套，所述水冷夹套设有水冷夹套进口和水冷夹套出口。
在所述安装第一换热器步骤之前还包括步骤：在改造后的直管段的内部安装第二换热器，第二换热器进口和第二换热器出口均穿过直管段的钢铁外壳设置在其外部。
所述拆除直管段和三通内壁的耐火材料层步骤之后，将直管段和三通的钢铁外壳的直径扩大10％～50％。
所述将直管段和三通的钢铁外壳的直径扩大10％～50％包括如下步骤：将直管段两端的法兰拆下，将三通两端的法兰拆下，将三通和桥管连接管道拆开，将直管段和三通的钢铁外壳均分别剖开成为2个180°弧形半管，在对应的弧形半管之间焊接弧形钢板，使直管段和三通的钢铁外壳的直径均扩大10％～50％，将拆下的法兰均焊接圆环钢板，使法兰的直径均扩大10％～50％，将直径扩大后的三通和原桥管连接管道焊接连接，将直径扩大后的三通和对应的直径扩大后的的法兰焊接连接，将直径扩大后的直管段和对应的直径扩大后的的法兰焊接连接。
一种上升管换热器，由焦炉上升管按照焦炉上升管改造方法改造而成，包括筒体、第一换热器、法兰组件和套筒；所述筒体为焦炉上升管的直管段和三通的钢铁外壳，所述筒体的内壁设置有耐高温陶瓷层，所述耐高温陶瓷层的表面设置有热反射涂料，所述第一换热器设置在筒体的内部，所述第一换热器通过法兰组件与筒体连接，所述法兰组件底部与筒体的顶部连接，第一换热器设置有第一换热器进口和第一换热器出口，第一换热器进口和第一换热器出口均设置在法兰组件部分，所述套筒设置在直管段的钢铁外壳的外部，所述直管段的钢铁外壳及其上下两端的法兰与套筒形成水冷夹套，所述水冷夹套设置有水冷夹套进口和水冷夹套出口。
所述上升管换热器还包括第二换热器，所述第二换热器设置在筒体内部，第二换热器设置有第二换热器进口和第二换热器出口，第二换热器进口和第二换热器出口均穿过直管段的钢铁外壳设置在其外部。
所述第一换热器和第二换热器均分别采用盘管换热器、列管换热器、U型管换热器或者热管换热器。
所述第一换热器和第二换热器均分别采用盘管换热器、列管换热器或者U型管换热器时，所述第一换热器和第二换热器的换热管采用单层换热管或者采用外面设有保护套管的换热管，其中，所述第一换热器和第二换热器的换热管采用单层换热管时，所述单层换热管外表面热喷涂导热陶瓷涂层或者堆焊碳化铬耐磨陶瓷；所述第一换热器和第二换热器的换热管采用外面设有保护套管的换热管时，所述保护套管和换热管之间设有导热材料，所述保护套管的外表面热喷涂导热陶瓷涂层或者堆焊碳化铬耐磨陶瓷。
所述法兰组件包括金属筒，所述金属筒的上下两端均设置有法兰，所述金属筒与三通的顶部连接。
所述耐高温陶瓷层采用氧化锆重质浇注料浇注或者刚玉莫来石耐火砖，所述耐高温陶瓷层的厚度为5～30mm，所述热反射涂料采用耐温1800℃型号的热反射冶金涂料，涂刷热反射涂料的厚度为0.1～5mm。
本发明的有益效果：
本发明的一种焦炉上升管改造方法以及上升管换热器，将原有焦炉上升管进行改造，改造成上升管换热器，回收荒煤气高温显热，实现原有焦炉上升管再利用。改造之后的上升管换热器，拆除了原来厚度50～200mm的耐火材料层，换成5～30mm厚的耐高温陶瓷层，耐高温陶瓷层表面涂刷热反射涂料，提高了荒煤气流通通道直径、防止结焦、保证焦炉正常生产。第一换热器和第二换热器能有效回收荒煤气显热，提高余热利用效率。
附图说明
图1是本发明提供的实施例一的上升管换热器的结构示意图；
图2是本发明提供的实施例一的第一换热器的结构示意图；
图3是本发明提供的实施例一的第二换热器的结构示意图；
图4是本发明提供的实施例一的水冷夹套的结构示意图；
图5是本发明提供的实施例二的上升管换热器的结构示意图；
图6是本发明提供的实施例二的第一换热器的结构示意图；
图7是本发明提供的实施例二的第二换热器的结构示意图；
图8是本发明提供的实施例三的上升管换热器的结构示意图。
图中，1-第一换热器，2-法兰组件，3-套筒，4-直管段，5-三通，6-耐高温陶瓷层，7-热反射涂料，8-第二换热器，9-金属筒，10-第一换热器进口，11-第一换热器出口，12-金属筒上法兰，13-金属筒下法兰，14-直管段上法兰，15-直管段下法兰，16-三通上法兰，17-三通下法兰，18-第二换热器进口，19-第二换热器出口，20-水冷夹套进口，21-水冷夹套出口，22-桥管连接管道。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图8所示，本发明提供了一种焦炉上升管改造方法以及上升管换热器，将原有焦炉上升管进行改造，改造成上升管换热器，回收荒煤气高温显热，实现原有焦炉上升管再利用，提高了荒煤气流通通道直径、防止结焦、保证焦炉正常生产。
实施例一
焦炉上升管包括内壁设有耐火材料层的直管段4和内壁设有耐火材料层的三通3，本实施例中的焦炉上升管改造方法，包括如下步骤：
改造直管段4和三通3，拆除直管段4和三通3内壁的耐火材料层，保留直管段4和三通3的钢铁外壳，即保留直管段4和三通3的钢铁外壳的原直径，在直管段4和三通3的钢铁外壳内壁设置耐高温陶瓷层6，耐高温陶瓷层6的表面涂刷热反射涂料7；安装第二换热器8，在改造后的直管段4的内部安装第二换热器8，第二换热器8设置有第二换热器进口18和第二换热器出口19，第二换热器进口18和第二换热器出口19均穿过直管段4的钢铁外壳并设置在其外部；安装第一换热器1，在改造后的直管段4和三通3内部安装第一换热器1，第一换热器1通过法兰组件2与三通3连接，第一换热器1设置有第一换热器进口10和第一换热器出口11，第一换热器进口10和第一换热器出口11均设置在法兰组件2部分；设置水冷夹套，在直管段4的钢铁外壳的外部安装套筒3，直管段4的钢铁外壳及其上下两端的法兰与套筒3形成水冷夹套，水夹套设有水冷夹套进口20和水冷夹套出口21。
如图1所示，一种上升管换热器，由焦炉上升管按照焦炉上升管改造方法改造而成，包括筒体、第一换热器1、第二换热器8、法兰组件2和套筒3；筒体为焦炉上升管的直管段4的钢铁外壳和三通3的钢铁外壳，直管段上法兰14和三通下法兰17连接，筒体的内壁设置有耐高温陶瓷层6，耐高温陶瓷层6采用氧化锆重质浇注料浇注，耐高温陶瓷层6的厚度为5mm，耐高温陶瓷层6的表面涂刷热反射涂料7，热反射涂料7采用耐温1800℃型号的热反射冶金涂料，涂刷热反射涂料7的厚度为0.1mm，第二换热器8设置在筒体内部，第二换热器进口18和第二换热器出口19均穿过直管段4的钢铁外壳并设置在其外部，第一换热器1设置在筒体的内部，第一换热器1通过法兰组件2与筒体连接，法兰组件2底部与筒体的顶部连接，法兰组件2包括金属筒9，金属筒9上端设有金属筒上法兰12，金属筒9下端设有金属筒下法兰13，金属筒下法兰13与三通上法兰16连接，第一换热器进口10和第一换热器出口11均设置在法兰组件2部分，套筒3设置在直管段4的钢铁外壳的外部，如图1和4所示，套筒3与直管段4的钢铁外壳、直管段上法兰14和及直管段下法兰15形成水冷夹套，回收一部分热能并降低炉顶温度，水冷夹套设有水冷夹套进口20和水冷夹套出口21，水冷夹套出口21设置在水冷夹套的上部，水冷夹套进口20设置在水冷夹套的下部。如图2所示，第一换热器1采用U型管换热器，第一换热器1的换热管采用单层换热管，单层换热管的壁厚大于等于5mm，单层换热管外表面热喷涂导热陶瓷涂层，起到耐磨、防止结焦的作用。如图3所示，第二换热器8采用列管换热器，第二换热器8的换热管采用单层换热管，单层换热管的壁厚大于等于5mm，单层换热管外表面堆焊碳化铬耐磨陶瓷，起到耐磨、防止结焦的作用。
实施例二
焦炉上升管包括内壁设有耐火材料层的直管段4和内壁设有耐火材料层的三通3，本实施例中的焦炉上升管改造方法，包括如下步骤：
改造直管段4和三通3，拆除直管段4和三通3内壁的耐火材料层，保留直管段4和三通3的钢铁外壳；将直管段4和三通3的钢铁外壳的直径扩大10％，通过如下步骤实现：将直管段4的直管段上法兰14和直管段下法兰15拆下，将三通3的三通上法兰16和三通下法兰17拆下，将三通3和桥管连接管道22拆开，将直管段4和三通3的钢铁外壳均分别剖开成为2个180°弧形半管，在地面上画出直径扩大10％的圆形线，将2个半管垂直安置在扩大直径的圆形线上，保证三通3与桥管连接管道22连接的位置尺寸不变，在对应的弧形半管之间焊接弧形钢板，使直管段4和三通3的钢铁外壳的直径均扩大10％，将拆下的直管段上法兰14、直管段下法兰15、三通上法兰16和三通下法兰17均分别焊接圆环钢板，圆环钢板的内圆周与对应的法兰的外圆周焊接以使法兰的直径均扩大10％，将直径扩大后的三通3和原桥管连接管道22焊接连接，将直径扩大后的三通3与直径扩大后的三通上法兰16和三通下法兰17焊接连接，将直径扩大后的直管段4与直径扩大后的直管段上法兰14和直管段下法兰15焊接连接，完成安装；安装第二换热器8，在改造后的直管段4的内部安装第二换热器8，第二换热器进口18和第二换热器出口19均穿过直管段4的钢铁外壳并设置在其外部；安装第一换热器1，在改造后的直管段4和三通3内部安装第一换热器1，第一换热器1通过法兰组件2与三通3连接，第一换热器进口10和第一换热器出口11均设置在法兰组件2部分；设置水冷夹套，在直管段4的钢铁外壳的外部安装套筒3，直管段4的钢铁外壳及其上下两端的法兰与套筒3形成水冷夹套，水夹套设有水冷夹套进口20和水冷夹套出口21。
如图5所示，一种上升管换热器，由焦炉上升管按照焦炉上升管改造方法改造而成，包括筒体、第一换热器1、第二换热器8、法兰组件2和套筒3；筒体为焦炉上升管的直管段4的钢铁外壳和三通3的钢铁外壳，并将直管段4的钢铁外壳和三通3的钢铁外壳的直径均扩大10％，直管段上法兰14和三通下法兰17连接，筒体的内壁设置有耐高温陶瓷层6，耐高温陶瓷层6采用刚玉莫来石耐火砖，耐高温陶瓷层6的厚度为30mm，耐高温陶瓷层6的表面涂刷热反射涂料7，热反射涂料7采用耐温1800℃型号的热反射冶金涂料，涂刷热反射涂料7的厚度为5mm，第二换热器8设置在筒体内部，第二换热器进口18和第二换热器出口19均穿过直管段4的钢铁外壳并设置在其外部，第一换热器1设置在筒体的内部，第一换热器1通过法兰组件2与筒体连接，法兰组件2底部与筒体的顶部连接，法兰组件2包括金属筒9，金属筒9上端设有金属筒上法兰12，金属筒9下端设有金属筒下法兰13，金属筒下法兰13与三通上法兰16连接，第一换热器进口10和第一换热器出口11均设置在法兰组件2部分，套筒3设置在直管段4的钢铁外壳的外部，套筒3与直管段4的钢铁外壳、直管段上法兰14和及直管段下法兰15形成水冷夹套，回收一部分热能并降低炉顶温度，水冷夹套设有水冷夹套进口20和水冷夹套出口21，水冷夹套出口21设置在水冷夹套的上部，水冷夹套进口20设置在水冷夹套的下部。如图6所示，第一换热器1采用盘管换热器，第一换热器1的换热管采用单层换热管，单层换热管的壁厚大于等于5mm，单层换热管外表面热喷涂导热陶瓷涂层，起到耐磨、防止结焦的作用。如图7所示，第二换热器8采用盘管换热器，第二换热器8的换热管采用单层换热管，单层换热管的壁厚大于等于5mm，单层换热管外表面热喷涂导热陶瓷涂层，起到耐磨、防止结焦的作用。
实施例三
焦炉上升管包括内壁设有耐火材料层的直管段4和内壁设有耐火材料层的三通3，本实施例中的焦炉上升管改造方法，包括如下步骤：
改造直管段4和三通3，拆除直管段4和三通3内壁的耐火材料层，保留直管段4和三通3的钢铁外壳，即保留直管段4和三通3的钢铁外壳的原直径，在直管段4和三通3的钢铁外壳内壁设置耐高温陶瓷层6，耐高温陶瓷层6的表面涂刷热反射涂料7；安装第一换热器1，在改造后的直管段4和三通3内部安装第一换热器1，第一换热器1通过法兰组件2与三通3连接，第一换热器进口10和第一换热器出口11均设置在法兰组件2部分；设置水冷夹套，在直管段4的钢铁外壳的外部安装套筒3，直管段4的钢铁外壳及其上下两端的法兰与套筒3形成水冷夹套，水夹套设有水冷夹套进口20和水冷夹套出口21。
如图8所示，一种上升管换热器，由焦炉上升管按照焦炉上升管改造方法改造而成，包括筒体、第一换热器1、法兰组件2和套筒3；筒体为焦炉上升管的直管段4的钢铁外壳和三通3的钢铁外壳，直管段上法兰14和三通下法兰17连接，筒体的内壁设置有耐高温陶瓷层6，耐高温陶瓷层6采用氧化锆重质浇注料浇注，耐高温陶瓷层6的厚度为10mm，耐高温陶瓷层6的表面涂刷热反射涂料7，热反射涂料7采用耐温1800℃型号的热反射冶金涂料，涂刷热反射涂料7的厚度为2mm，第一换热器1设置在筒体的内部，第一换热器1通过法兰组件2与筒体连接，法兰组件2底部与筒体的顶部连接，法兰组件2包括金属筒9，金属筒9上端设有金属筒上法兰12，金属筒9下端设有金属筒下法兰13，金属筒下法兰13与三通上法兰16连接，第一换热器进口10和第一换热器出口11均设置在法兰组件2部分，套筒3设置在直管段4的钢铁外壳的外部，套筒3与直管段4的钢铁外壳、直管段上法兰14和及直管段下法兰15形成水冷夹套，回收一部分热能并降低炉顶温度，水冷夹套设有水冷夹套进口20和水冷夹套出口21，水冷夹套出口21设置在水冷夹套的上部，水冷夹套进口20设置在水冷夹套的下部，第一换热器1采用热管换热器，利用内置热管组回收高温荒煤气的显热。
本发明中，焦炉上升管为现有技术正在运行焦炉的上升管，包括直管段4和三通3，直管段4和三通3的内壁均分别设置有耐火材料层，将直管段4和三通3内壁的耐火材料层全部拆除，现有技术中耐火材料层的厚度为50～200mm。同一个上升管换热器中，第一换热器1和第二换热器8均分别采用现有技术中的盘管换热器、列管换热器、U型管换热器或者热管换热器，第一换热器1和第二换热器8可以采用相同类型的换热器也可以采用不同类型的换热器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)
1.一种焦炉上升管改造方法，该焦炉上升管包括内壁均设有耐火材料层的直管段和三通，其特征在于，包括如下步骤：
改造直管段和三通，拆除直管段和三通内壁的耐火材料层，保留直管段和三通的钢铁外壳，在直管段和三通的钢铁外壳内壁设置耐高温陶瓷层，所述耐高温陶瓷层的表面涂刷热反射涂料；
安装第一换热器，在改造后的直管段和三通内部安装第一换热器，所述第一换热器通过法兰组件与三通连接，第一换热器进口和第一换热器出口均设置在法兰组件部分；
设置水冷夹套，在直管段的钢铁外壳的外部安装套筒，所述直管段的钢铁外壳及其上下两端的法兰与所述套筒形成水冷夹套，所述水冷夹套设有水冷夹套进口和水冷夹套出口。
2.根据权利要求1所述的焦炉上升管改造方法，其特征在于，在所述安装第一换热器步骤之前还包括步骤：在改造后的直管段的内部安装第二换热器，第二换热器进口和第二换热器出口均穿过直管段的钢铁外壳设置在其外部。
3.根据权利要求1所述的焦炉上升管改造方法，其特征在于，所述拆除直管段和三通内壁的耐火材料层步骤之后，将直管段和三通的钢铁外壳的直径扩大10％～50％。
4.根据权利要求3所述的焦炉上升管改造方法，其特征在于，所述将直管段和三通的钢铁外壳的直径扩大10％～50％包括如下步骤：将直管段两端的法兰拆下，将三通两端的法兰拆下，将三通和桥管连接管道拆开，将直管段和三通的钢铁外壳均分别剖开成为2个180°弧形半管，在对应的弧形半管之间焊接弧形钢板，使直管段和三通的钢铁外壳的直径均扩大10％～50％，将拆下的法兰均焊接圆环钢板，使法兰的直径均扩大10％～50％，将直径扩大后的三通和原桥管连接管道焊接连接，将直径扩大后的三通和对应的直径扩大后的法兰焊接连接，将直径扩大后的直管段和对应的直径扩大后的法兰焊接连接。
5.一种上升管换热器，由焦炉上升管采用权利要求1所述的焦炉上升管改造方法改造而成，其特征在于，包括筒体、第一换热器、法兰组件和套筒；所述筒体为焦炉上升管的直管段和三通的钢铁外壳，所述筒体的内壁设置有耐高温陶瓷层，所述耐高温陶瓷层的表面设置有热反射涂料，所述第一换热器设置在筒体的内部，所述第一换热器通过法兰组件与筒体连接，所述法兰组件底部与筒体的顶部连接，第一换热器设置有第一换热器进口和第一换热器出口，第一换热器进口和第一换热器出口均设置在法兰组件部分，所述套筒设置在直管段的钢铁外壳的外部，所述直管段的钢铁外壳及其上下两端的法兰与套筒形成水冷夹套，所述水冷夹套设置有水冷夹套进口和水冷夹套出口。
6.根据权利要求5所述的一种上升管换热器，其特征在于，还包括第二换热器，所述第二换热器设置在筒体内部，第二换热器设置有第二换热器进口和第二换热器出口，第二换热器进口和第二换热器出口均穿过直管段的钢铁外壳设置在其外部。
7.根据权利要求6所述的一种上升管换热器，其特征在于，所述第一换热器和第二换热器均分别采用盘管换热器、列管换热器、U型管换热器或者热管换热器。
8.根据权利要求7所述的一种上升管换热器，其特征在于，所述第一换热器和第二换热器均分别采用盘管换热器、列管换热器或者U型管换热器时，所述第一换热器和第二换热器的换热管采用单层换热管或者采用外面设有保护套管的换热管，其中，所述第一换热器和第二换热器的换热管采用单层换热管时，所述单层换热管外表面热喷涂导热陶瓷涂层或者堆焊碳化铬耐磨陶瓷；所述第一换热器和第二换热器的换热管采用外面设有保护套管的换热管时，所述保护套管和换热管之间设有导热材料，所述保护套管的外表面热喷涂导热陶瓷涂层或者堆焊碳化铬耐磨陶瓷。
9.根据权利要求5所述的一种上升管换热器，其特征在于，所述法兰组件包括金属筒，所述金属筒的上下两端均设置有法兰，所述金属筒与三通的顶部连接。
10.根据权利要求5所述的一种上升管换热器，其特征在于，所述耐高温陶瓷层采用氧化锆重质浇注料浇注或者刚玉莫来石耐火砖，所述耐高温陶瓷层的厚度为5～30mm，所述热反射涂料采用耐温1800℃型号的热反射冶金涂料，涂刷热反射涂料的厚度为0.1～5mm。
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