CN112254551A - 一种焦炉用上升管换热器安全运行系统 - Google Patents

一种焦炉用上升管换热器安全运行系统 Download PDF

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马庆磊
张家立
王贾杰
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Abstract

本发明属于换热器设备技术领域，涉及一种焦炉用上升管换热器安全运行系统。该系统包括壁温监测装置、超温超压泄放装置、流量监测装置和控制系统；上升管换热器包括具有一定壁厚的筒体，壁温监测装置包括上测温元件和下测温元件，上测温元件和下测温元件设置在筒体筒壁内部；超温超压泄放装置包括设置在筒体上的测压装置和泄放装置；流量监测装置包括流量监测元件和进水调节阀组，控制系统分别与上测温元件、下测温元件、测压装置、泄放装置、流量监测元件和进水阀调节组电连接。该安全运行系统可以有效监测上升管换热器内部、外部环境，可以有效预防干烧、超温等情况的发生，保障上升管换热器安全可靠的运行，提高换热装置的安全性和稳定性。

Description

一种焦炉用上升管换热器安全运行系统
技术领域
本发明属于换热器设备技术领域，涉及焦化行业焦炉荒煤气余热回收利用系统，具体涉及一种焦炉用上升管换热器安全运行系统。
背景技术
炼焦工艺主要是炼焦煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏，生产焦炭，同时产生大量挥发出来的荒煤气，从焦炉炭化室推出的950～1050℃红焦带出的显热占焦炉支出热的37％；650～800℃焦炉荒煤气带出显热占焦炉支出热的36％；180～230℃焦炉烟道废气带出热占焦炉支出热的17％；炉体表面热损失占焦炉支出热的10％。
为了回收高温荒煤气的热量，现有技术中采用上升管换热器利用除盐水与荒煤气进行换热，产生蒸汽供用户使用。但由于焦炉生产工况特殊，受高温、粉尘、煤气等因素的影响，荒煤气余热利用系统大多相对简单。尤其是上升管通常设置表面测温，但无法了解上升管换热器内部漏水、干烧等异常情况，且上升管表面温度无法准确反映内筒的温度，无法确定内筒的实际温度，存在安全隐患。目前急需一种可以确保上升管换热器安全运行的系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本发明提供一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，可以有效监测上升管换热器内部、外部环境，可以有效预防干烧、超温等情况的发生，保障上升管换热器安全可靠的运行，提高换热装置的安全性和稳定性。
本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，用于安装在上升管换热器上，包括壁温监测装置、超温超压泄放装置、流量监测装置和控制系统；
所述上升管换热器包括具有一定壁厚的筒体、荒煤气进口、荒煤气出口、进水口和出水口，所述筒体上方设有上连接法兰，所述筒体下放设有下连接法兰，所述进水口设置在筒体侧下方，所述出水口设置在筒体侧上方；
所述壁温监测装置包括上测温元件和下测温元件，所述上测温元件和下测温元件设置在筒体筒壁内部；
所述超温超压泄放装置包括设置在筒体上的测压装置和泄放装置，所述测压装置设置在筒体筒壁内部，所述泄放装置一端设置在进水口和出水口连通的换热通道中，所述泄放装置穿过筒体侧壁、置于筒体外部；
所述流量监测装置包括设置在进水口的流量监测元件和进水调节阀组，所述流量监测元件设置在进水控制阀上，所述进水控制阀设置在与进水口连通的进水支管上；所述进水调节阀组设置在进水支管上、偏离进水口的一端；
所述控制系统分别与上测温元件、下测温元件、测压装置、泄放装置、流量监测元件和进水阀调节组电连接。
该种上升管换热器安全运行系统对用于焦炉中余热回收的上升管可以实施监测筒体内壁壁温，当上升管换热器内筒温度超过设计温度时，可以通过增大进水量加强换热，并同时通过流量监测装置调节上升管进口流量，确保换热稳定进行；或者打开泄放装置，泄放压力，确保内筒不带压运行，泄压过程中通过测压装置实时监测内筒内部压力；该运行系统通过壁温检测、超温泄放、流量监控等操作，可确保上升管换热器不超温、不干烧、流量可控，保证上升管余热回收系统安全、平稳运行。
进一步的，所述筒体筒壁上方具有一容置上测温元件的上凹腔，筒体筒壁下方具有一容置下测温元件的下凹腔；所述上连接法兰上设有与上凹腔连通的上通孔，所述下连接法兰上设有与下凹腔连通的下通孔；所述上测温元件贴合在上凹腔中，所述下测温元件贴合在下凹腔中。引入的上测温元件和下测温元件分别贴合在筒体内，且不与上升管内部荒煤气、以及筒体筒壁中换热介质接触，不易损坏，测量准确性高。
进一步的，所述泄放装置出口处设有安全瓶和缓冲罐，所述缓冲罐包括罐底、罐顶和设置在罐底和灌顶件可伸缩的伸展部，所述罐底上设有自动排空阀；所述泄放装置出口与安全瓶通过第一连接管连接，所述安全瓶与缓冲罐通过第二连接管连通。
泄放装置后端引入安全瓶和缓冲罐，缓冲罐的设置在泄压时对压力具有引流作用，同时给操作人员增加处理异常的缓冲时间，避免直接向外部释放压力导致安全事故，在上升管内进行高压泄放时，安全性高，稳定性好。
更进一步的，所述缓冲罐上还具有压力传感器和报警器，所述压力传感器与报警器电连接，所述压力传感器与报警器与控制系统电连接。缓冲罐上引入的压力传感器和报警器，在缓冲罐内压力达到设定值时，报警提醒操作人员达到警戒值，对上升管换热装置进行强制干预，确保上升管安全运行。
进一步的，所述进水调节阀组包括进水管电磁阀、第一开度阀、第二开度阀，所述进水管电磁阀上设有与控制系统电连接的控制电机；
所述进水支管上还设有进水旁管，所述进水旁管上设有第三开度阀。引入进水旁管大量向筒体中注入水，引入进水管电磁阀，在需要精准控制换热量时，自动调节，换热速率快，精准可控。
进一步的，所述上升管具有若干个，所述壁温监测装置、超温超压泄放装置、流量监测装置与上升管一一对应；若干温监测装置、超温超压泄放装置、流量监测装置分别于控制系统电连接。该种安全运行系统可以同时对多个上升管进行处理，使用效率高。
本发明的有益效果是：
1、该种上升管换热器安全运行系统对用于焦炉中余热回收的上升管可以实施监测筒体内壁壁温，当上升管换热器内筒温度超过设计温度时，可以通过增大进水量加强换热，并同时通过流量监测装置调节上升管进口流量，确保换热稳定进行；或者打开泄放装置，泄放压力，确保内筒不带压运行，泄压过程中通过测压装置实时监测内筒内部压力；该运行系统通过壁温检测、超温泄放、流量监控等操作，可确保上升管换热器不超温、不干烧、流量可控，保证上升管余热回收系统安全、平稳运行。
2、引入的上测温元件和下测温元件分别贴合在筒体内，且不与上升管内部荒煤气、以及筒体筒壁中换热介质接触，不易损坏，测量准确性高；泄放装置后端引入安全瓶和缓冲罐，缓冲罐的设置在泄压时对压力具有引流作用，同时给操作人员增加处理异常的缓冲时间，避免直接向外部释放压力导致安全事故，在上升管内进行高压泄放时，安全性高，稳定性好；缓冲罐上引入的压力传感器和报警器，在缓冲罐内压力达到设定值时，报警提醒操作人员达到警戒值，对上升管换热装置进行强制干预，确保上升管安全运行；引入进水旁管大量向筒体中注入水，引入进水管电磁阀，在需要精准控制换热量时，自动调节，换热速率快，精准可控；该种安全运行系统可以同时对多个上升管进行处理，使用效率高。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明上升管结构示意图；
图3为本发明缓冲罐结构示意图；
其中：1为上升管，11为筒体，12为荒煤气进口，13为荒煤气出口，14为进水口，15为出水口，16为上连接法兰，161为上通孔，17为下连接法兰，171为下通孔，18为上凹腔，19为下凹腔，2为壁温监测装置，21为上测温元件，22为下测温元件，3为超温超压泄放装置，31为测压装置，32为泄放装置，33为缓冲罐，331为罐底，332为灌顶，333为伸展部，334为自动排空阀，335为压力传感器，336为报警器，34为安全瓶，35为第一连接管，36为第二连接管，4为流量监测装置，41为流量监测元件，42为进水调节阀组，421为进水管电磁阀，422为第一开度阀，423为第二开度阀，424为控制电机，425为进水旁管，426为第三开度阀，43为进水支管，5为控制系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，用于安装在上升管1换热器上，包括壁温监测装置2、超温超压泄放装置323、流量监测装置4和控制系统5；
参照图2，所述上升管1换热器包括具有一定壁厚的筒体11、荒煤气进口12、荒煤气出口13、进水口14和出水口15，所述筒体11上方设有上连接法兰16，所述筒体11下放设有下连接法兰17，所述进水口14设置在筒体11侧下方，所述出水口15设置在筒体11侧上方；所述壁温监测装置2包括上测温元件21和下测温元件22，所述上测温元件21和下测温元件22设置在筒体11筒壁内部；所述筒体11筒壁上方具有一容置上测温元件21的上凹腔18，筒体11筒壁下方具有一容置下测温元件22的下凹腔19；所述上连接法兰16上设有与上凹腔18连通的上通孔161，所述下连接法兰17上设有与下凹腔19连通的下通孔171；所述上测温元件21贴合在上凹腔18中，所述下测温元件22贴合在下凹腔19中；
参照图1、图3，所述超温超压泄放装置323包括设置在筒体11上的测压装置31和泄放装置32，所述测压装置31设置在筒体11筒壁内部，所述泄放装置32一端设置在进水口14和出水口15连通的换热通道中，所述泄放装置32穿过筒体11侧壁、置于筒体11外部；所述泄放装置32出口处设有安全瓶34和缓冲罐33，所述缓冲罐33包括罐底331、罐顶和设置在罐底331和灌顶332件可伸缩的伸展部333，所述罐底331上设有自动排空阀334；所述泄放装置32出口与安全瓶34通过第一连接管35连接，所述安全瓶34与缓冲罐33通过第二连接管36连通；所述缓冲罐33上还具有压力传感器335和报警器336，所述压力传感器335与报警器336电连接，所述压力传感器335与报警器336与控制系统5电连接；
所述流量监测装置4包括设置在进水口14的流量监测元件41和进水调节阀组42，所述流量监测元件41设置在进水控制阀上，所述进水控制阀设置在与进水口14连通的进水支管43上；所述进水调节阀组42设置在进水支管43上、偏离进水口14的一端；所述进水调节阀组42包括进水管电磁阀421、第一开度阀422、第二开度阀423，所述进水管电磁阀421上设有与控制系统5电连接的控制电机424；所述进水支管43上还设有进水旁管425，所述进水旁管425上设有第三开度阀426；
所述控制系统5分别与上测温元件21、下测温元件22、测压装置31、泄放装置32、流量监测元件41和进水阀调节组电连接。
所述上升管1具有若干个，所述壁温监测装置2、超温超压泄放装置323、流量监测装置4与上升管1一一对应；若干温监测装置、超温超压泄放装置323、流量监测装置4分别于控制系统5电连接。
该种上升管换热器安全运行系统对用于焦炉中余热回收的上升管可以实施监测筒体内壁壁温，当上升管换热器内筒温度超过设计温度时，可以通过增大进水量加强换热，并同时通过流量监测装置调节上升管进口流量，确保换热稳定进行；或者打开泄放装置，泄放压力，确保内筒不带压运行，泄压过程中通过测压装置实时监测内筒内部压力；该运行系统通过壁温检测、超温泄放、流量监控等操作，可确保上升管换热器不超温、不干烧、流量可控，保证上升管余热回收系统安全、平稳运行。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，用于安装在上升管换热器上，其特征在于：包括壁温监测装置、超温超压泄放装置、流量监测装置和控制系统；
所述上升管换热器包括具有一定壁厚的筒体、荒煤气进口、荒煤气出口、进水口和出水口，所述筒体上方设有上连接法兰，所述筒体下放设有下连接法兰，所述进水口设置在筒体侧下方，所述出水口设置在筒体侧上方；
所述壁温监测装置包括上测温元件和下测温元件，所述上测温元件和下测温元件设置在筒体筒壁内部；
所述超温超压泄放装置包括设置在筒体上的测压装置和泄放装置，所述测压装置设置在筒体筒壁内部，所述泄放装置一端设置在进水口和出水口连通的换热通道中，所述泄放装置穿过筒体侧壁、置于筒体外部；
所述流量监测装置包括设置在进水口的流量监测元件和进水调节阀组，所述流量监测元件设置在进水控制阀上，所述进水控制阀设置在与进水口连通的进水支管上；所述进水调节阀组设置在进水支管上、偏离进水口的一端；
所述控制系统分别与上测温元件、下测温元件、测压装置、泄放装置、流量监测元件和进水阀调节组电连接。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，其特征在于：所述筒体筒壁上方具有一容置上测温元件的上凹腔，筒体筒壁下方具有一容置下测温元件的下凹腔；所述上连接法兰上设有与上凹腔连通的上通孔，所述下连接法兰上设有与下凹腔连通的下通孔；
所述上测温元件贴合在上凹腔中，所述下测温元件贴合在下凹腔中。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，其特征在于：所述泄放装置出口处设有安全瓶和缓冲罐，所述缓冲罐包括罐底、罐顶和设置在罐底和灌顶件可伸缩的伸展部，所述罐底上设有自动排空阀；
所述泄放装置出口与安全瓶通过第一连接管连接，所述安全瓶与缓冲罐通过第二连接管连通。
4.根据权利要求3所述的一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，其特征在于：所述缓冲罐上还具有压力传感器和报警器，所述压力传感器与报警器电连接，所述压力传感器与报警器与控制系统电连接。
5.根据权利要求1所述的一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，其特征在于：所述进水调节阀组包括进水管电磁阀、第一开度阀、第二开度阀，所述进水管电磁阀上设有与控制系统电连接的控制电机；
所述进水支管上还设有进水旁管，所述进水旁管上设有第三开度阀。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种焦炉用上升管换热器安全运行系统，其特征在于：所述上升管具有若干个，所述壁温监测装置、超温超压泄放装置、流量监测装置与上升管一一对应；若干温监测装置、超温超压泄放装置、流量监测装置分别于控制系统电连接。
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