CN111234845A - 一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，它涉及焦炉换热技术领域；所述水夹套层中设有封环，且封环将水夹套层分隔成两个相互独立空间，分别为上升管换热器封环下段和封环上段；所述水夹套层上段的外壁设有上段出口、上段入口；所述水夹套层的外壁设有下段出口、下段入口；所述下段出口、下段入口位于封环的下方；所述水夹套层的内壁设有内钢筒；所述内钢筒与水夹套层的内壁之间设有蓄热层。它结构设计合理，操作方便，灵活稳定；解决了传统上升管夹套式换热器无法避免局部热应力的问题，避免了鼓包、开裂等安全事故的发生。

Description

一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构

技术领域

本发明属于焦炉换热技术领域，具体涉及一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构。

背景技术

目前，随着焦化厂对资源回收利用的高度重视，荒煤气的余热回收是降低焦炉能耗的主要途径之一，现有工艺是将炭化室逸出的650℃-850℃高温荒煤气经过上升管换热器进入集气管以回收余热。传统焦炉上升管夹套式换热器换热效率高，但是因上升管夹套式换热器先天结构原因，易在上升管出口附近出现局部热应力集中现象，从而导致上升管在此处发生鼓胀、撕裂现象，严重影响系统生产安全和经济效益。

发明内容

为解决现有焦炉上升管水夹套换热器出口附近易发生局部热应力集中的问题；本发明的目的在于提供一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，它结构设计合理，操作方便，灵活稳定；解决了传统上升管夹套式换热器无法避免局部热应力的问题，避免了鼓包、开裂等安全事故的发生。

本发明的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，它包含水箱、除氧水水泵、除氧器、给水泵、汽包、强制循环水泵、上升管换热器、减压器；所述上升管换热器包含水夹套层、封环、上段出口、下段出口、上段入口、下段入口、蓄热层、内钢筒、膨胀节、外钢筒、保温层；所述水夹套层中设有封环，且封环将水夹套层分隔成两个相互独立空间，分别为上升管换热器封环下段和封环上段；所述水夹套层上段的外壁设有上段出口、上段入口；所述水夹套层的外壁设有下段出口、下段入口；所述下段出口、下段入口位于封环的下方；所述水夹套层的内壁设有内钢筒；所述内钢筒与水夹套层的内壁之间设有蓄热层；所述外钢筒设置在水夹套层的外壁，且所述的外钢筒的外壁设有保温层；所述水夹套层的中部设有膨胀节；强制循环水泵的进水端与汽包连接；强制循环水泵的出水端与上升管换热器封环的下段入口连接；所述给水泵的一路与汽包连接，另一路与上升管换热器封环的上段入连接；上升管换热器封环的上段出口与减压器连接；减压器与除氧器连接，除氧器通过除氧水水泵与除氧水箱连接。

作为优选，所述封环的上段设有除氧水冷却层，保证出口侧与法兰连接处的内钢筒处于材料允许温度范围内，避免局部高温引起局部热应力，同时可回收部分热量用于热力除氧。

作为优选，所述封环高度为5mm左右，坡度不小于10％。

作为优选，所述封环的顶端位于下段出口的顶端，封环的底端位于相邻封环下段出口中间。

作为优选，所述下段出口的数量为2～4个，且均匀布置在水夹套层1的外壁。

作为优选，所述下段出口出口口径为65～120mm，下段出口数量多、分布均匀、口径较大，充分保证汽水混合物能够快速顺利地排出上升管换热器封环下段，避免汽水混合物蒸汽和饱和水分离、停滞。

作为优选，所述上段出口处设有温度测量装置，可实时获取蓄热层内壁壁温。

作为优选，所述上段入口处设有电动阀门，可调节开度大小。

本发明的原理：通过设置多个出口、设置封环将上升管水夹套层分隔成两个相互独立空间，封环具有较大坡度，对顺利排出蒸汽、避免蒸汽停滞死角具有较大作用；封环上段有除氧水冷却，保证出口侧与法兰连接处的内钢筒处于材料允许温度范围内，避免局部高温引起局部热应力，同时可回收部分热量用于热力除氧；通过以上方案，解决了传统上升管夹套式换热器无法避免局部热应力的问题，避免了鼓包、开裂等安全事故的发生。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

一、同时设置多个均匀布置的下段出口，从而保证汽水混合物能迅速排出，同时确保无蒸汽停滞死角，避免因蒸汽停滞导致局部无法冷却而导致局部高温，从而因局部热应力集中导致胀管等事故发生；

二、封环具有较大坡度，对顺利排出蒸汽、避免蒸汽停滞死角具有较大作用；封环上段有除氧水冷却，保证出口侧与法兰连接处的内钢筒处于材料允许温度范围内，避免局部高温引起局部热应力，同时可回收部分热量用于热力除氧；

三、解决了传统上升管夹套式换热器无法避免局部热应力的问题，避免了鼓包、开裂等安全事故的发生。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明中封环结构的侧视图；

图4为本发明中封环的另一种结构立体图；

图5为发明的操作系统图；

图中：水夹套层1、封环2、上段出口3、下段出口4、上段入口5、下段入口6、蓄热层7、内钢筒8、膨胀节9、外钢筒10、保温层11；除氧水箱13、除氧水水泵14、除氧器15、给水泵16、汽包17、强制循环水泵18、上升管换热器19、减压器20。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图1～图5所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含水箱13、除氧水水泵14、除氧器15、给水泵16、汽包17、强制循环水泵18、上升管换热器19、减压器20；所述上升管换热器19包含水夹套层1、封环2、上段出口3、下段出口4、上段入口5、下段入口6、蓄热层7、内钢筒8、膨胀节9、外钢筒10、保温层11；所述水夹套层1中设有封环2，且封环2将水夹套层分隔成两个相互独立空间，分别为上升管换热器封环下段和封环上段；所述水夹套层1上段的外壁设有上段出口3、上段入口5；所述水夹套层1的外壁设有下段出口4、下段入口6；所述下段出口4、下段入口6位于封环2的下方；所述水夹套层1的内壁设有内钢筒8；所述内钢筒8与水夹套层1的内壁之间设有蓄热层7；所述外钢筒10设置在水夹套层1的外壁，且所述的外钢筒10的外壁设有保温层11；所述水夹套层1的中部设有膨胀节9；强制循环水泵18的进水端与汽包17连接；强制循环水泵18的出水端与上升管换热器封环的下段入口6连接；所述给水泵16的一路与汽包17连接，另一路与上升管换热器封环的上段入口5连接；上升管换热器封环的上段出口3与减压器20连接；减压器20与除氧器15连接，除氧器15通过除氧水水泵14与除氧水箱13连接。

其中，所述封环2的上段设有除氧水冷却层，保证出口侧与法兰连接处的内钢筒处于材料允许温度范围内，避免局部高温引起局部热应力，同时可回收部分热量用于热力除氧。所述封环2高度为5mm左右，坡度不小于10％。所述封环2的顶端位于下段出口4的顶端，封环2的底端位于相邻封环下段出口中间。所述下段出口4的数量为2～4个，且均匀布置在水夹套层1的外壁。所述下段出口4出口口径为65～120mm，下段出口4数量多、分布均匀、口径较大，充分保证汽水混合物能够快速顺利地排出上升管换热器封环下段，避免汽水混合物蒸汽和饱和水分离、停滞。

另外，所述上段出口3处设有温度测量装置，可实时获取蓄热层7内壁壁温；所述上段入口5处设有电动阀门，可调节开度大小。

具体实施时，上升管换热器的下段出口数量2～4个，沿径向均匀布置，出口口径65～120mm，下段出口数量多、分布均匀、口径较大，充分保证汽水混合物能够快速顺利地排出上升管换热器封环下段，避免汽水混合物蒸汽和饱和水分离、停滞。

另外，封环顶端位于上升管换热器下段出口的顶端，底端位于相邻封环下段出口中间，7封环高5mm，7封环坡度10％，封环为消掉锥顶的圆锥面，正投影纬圆环，刚好和上升管用于流动冷凝水的夹套环形空间切合，形成封堵，从而保证汽水混合物能迅速排出，上升管顶端部分因为高度比较短，里面的循环水吸热有限不会形成蒸汽；确保无蒸汽停滞死角，避免因蒸汽停滞导致局部无法冷却而导致局部高温，从而因局部热应力集中导致胀管等事故发生。

进一步地，上段出口处设有温度测量装置，可实时获取蓄热层内壁壁温，通过温度信号控上段入口阀门的开度大小，从而保证蓄热层内壁壁温稳定在500摄氏度左右。

进一步地，上段出口的水经减压后进入除氧器，对除盐水进行热力除氧。

本具体实施方式操作时，从强制循环水泵18来的饱和水进入上升管换热器封环的下段入口6，吸热后变为汽水混合物从上升管换热器封环处的下段出口4流出；从给水泵16出来的除氧水一路进入汽包17，另一路进入上升管换热器封环的上段入口5，吸热后从上升管换热器封环的上段出口3流出，确保上升管换热器出口侧与法兰连接处的内钢筒8处于材料允许温度范围内，避免局部高温引起局部热应力；从上升管换热器封环的上段出口3流出的水，经过减压器20减压器后进入除氧器15，对来自水箱13的除盐水进行热力除氧，充分节能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：它包含水箱(13)、除氧水水泵(14)、除氧器(15)、给水泵(16)、汽包(17)、强制循环水泵(18)、上升管换热器(19)、减压器(20)；所述上升管换热器(19)包含水夹套层(1)、封环(2)、上段出口(3)、下段出口(4)、上段入口(5)、下段入口(6)、蓄热层(7)、内钢筒(8)、膨胀节(9)、外钢筒(10)、保温层(11)；所述水夹套层(1)中设有封环(2)，且封环(2)将水夹套层分隔成两个相互独立空间，分别为上升管换热器封环下段和封环上段；所述水夹套层(1)上段的外壁设有上段出口(3)、上段入口(5)；所述水夹套层(1)的外壁设有下段出口(4)、下段入口(6)；所述下段出口(4)、下段入口(6)位于封环(2)的下方；所述水夹套层(1)的内壁设有内钢筒(8)；所述内钢筒(8)与水夹套层(1)的内壁之间设有蓄热层(7)；所述外钢筒(10)设置在水夹套层(1)的外壁，且所述的外钢筒(10)的外壁设有保温层(11)；所述水夹套层(1)的中部设有膨胀节(9)；强制循环水泵(18)的进水端与汽包(17)连接；强制循环水泵(18)的出水端与上升管换热器封环的下段入口(6)连接；所述给水泵(16)的一路与汽包(17)连接，另一路与上升管换热器封环的上段入口(5)连接；上升管换热器封环的上段出口(3)与减压器(20)连接；减压器20)与除氧器(15)连接，除氧器(15)通过除氧水水泵(14)与除氧水箱(13)连接。

2.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述封环(2)的上段设有除氧水冷却层。

3.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述封环(2)高度为5mm左右，坡度不小于10％。

4.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述封环(2)的顶端位于下段出口(4)的顶端，封环(2)的底端位于相邻封环下段出口中间。

5.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述下段出口(4)的数量为2～4个，且均匀布置在水夹套层(1)的外壁。

6.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述下段出口(4)出口口径为65～120mm。

7.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述上段出口(3)处设有温度测量装置。

8.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述上段入口(5)处设有电动阀门。

9.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述组合机构操作时，从强制循环水泵(18)来的饱和水进入上升管换热器封环的下段入口(6)，吸热后变为汽水混合物从上升管换热器封环处的下段出口(4)流出；从给水泵(16)出来的除氧水一路进入汽包(17)，另一路进入上升管换热器封环的上段入口(5)，吸热后从上升管换热器封环的上段出口(3)流出，确保上升管换热器出口侧与法兰连接处的内钢筒(8)处于材料允许温度范围内，避免局部高温引起局部热应力；从上升管换热器封环的上段出口(3)流出的水，经过减压器(20)减压器后进入除氧器(15)，对来自水箱(13)的除盐水进行热力除氧。

10.根据权利要求1所述的一种消除焦炉上升管夹套换热器局部热应力的组合结构，其特征在于：所述上升管换热器(19)通过设置多个出口、设置封环将上升管水夹套层分隔成两个相互独立空间，封环具有较大坡度，对顺利排出蒸汽、避免蒸汽停滞死角具有较大作用；封环上段有除氧水冷却，保证出口侧与法兰连接处的内钢筒处于材料允许温度范围内，避免局部高温引起局部热应力，同时可回收部分热量用于热力除氧。

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