CN113583686B - 一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，包括管盖组件、上升管道和热换腔，所述上升管道的一侧顶部安装有出烟管，所述上升管道的内壁设置有热换腔，所述热换腔的内部盘旋安装有热换水管，所述上升管道的一侧底部安装有热气输出组件，所述热气输出组件的顶部安装热气回收组件。本发明通过空气压缩机通电运行可将空气输送到热换腔的内部，通过热换腔以及热换管内部压缩的空气可对排烟腔内部上升的荒煤气进行热量吸收，同时热换腔内部吸收热量的空气可对热换水管内部水源进行热换，利用空气和水源两种不同吸热值可进行不同热量值的回收，从而实现对排烟腔内部荒煤气热量进行充分回收。

Description

一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及装置

技术领域

本发明涉及焦炉上升管余热回收技术领域，具体为一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及装置。

背景技术

一种通常由耐火砖和耐火砌块砌成的炉子，用于使煤炭化以生产焦炭，用煤炼制焦炭的窑炉。是炼焦的主要热工设备，现代焦炉是指以生产冶金焦为主要目的、可以回收炼焦化学产品的水平室式焦炉，由炉体和附属设备构成，焦炉炉体由炉顶、燃烧室和炭化室、斜道区、蓄热室等部分，并通过烟道和烟囱相连，在焦炉进行排烟时会通过上升管进行排放，而焦炉产生的荒煤气含有大量的余热，因此需要对焦炉上升管荒煤气余热进行回收利用，但是，现有的余热回收装置通常采用水源热换的方式进行余热回收，而水源对热能的吸收有限，无法对荒煤气余热进行充分吸收，导致荒煤气余热遭到浪费，同时高热量的荒煤气余热排放到大气中，会造成大气温室效应破坏周围环境，且无法对焦炉进行高温氧气供给，而低温空气输送到焦炉会降低焦炉内部温度，引起焦炉内部温度出现波动，从而影响焦炉加工质量，同时现有的余热回收装置无法保证输出水源的温度，使其工作人员在对水源进行使用时会发生烫伤或者水源温度不达标的问题，降低了装置的安全性以及余热回收的恒温性。

因此亟需设计一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及装置，以解决上述背景技术中提出的现有的余热回收装置无法对荒煤气余热进行充分吸收，且无法对焦炉进行高温氧气供给，而低温空气输送到焦炉会降低焦炉内部温度，同时现有的余热回收装置无法保证输出水源的温度，使其工作人员在对水源进行使用时会发生烫伤或者水源温度不达标的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，包括管盖组件、上升管道和热换腔，所述上升管道的一侧顶部安装有出烟管，所述上升管道的中部设置有膨胀节，所述上升管道的正面安装有温度表，所述上升管道的内部设置有排烟腔，所述上升管道的内壁设置有热换腔，所述排烟腔的内部等距设置有贯通热换腔内部的热换管，所述热换腔的内部盘旋安装有热换水管，所述热换水管贯通安装有循环管，且循环管安装在上升管道外部的一侧，所述循环管的中部安装有排水组件，所述上升管道的一侧底部安装有热气输出组件，且热气输出组件延伸至热换腔的内部，所述热气输出组件的顶部安装热气回收组件，所述热气回收组件内安装有安装罩，所述安装罩的内部安装有排气阀，所述排气阀的顶部安装有单向气阀，所述单向气阀内安装有气阀管，所述气阀管的内部一侧安装有轴杆，所述轴杆的外侧安装有限位弹簧，所述轴杆的两侧通过轴件安装有气阀板，且限位弹簧的与气阀板的一侧卡槽抵触连接，所述上升管道的顶部安装有管盖组件，所述管盖组件内安装有管座，所述管座的一侧安装有防水盒，所述防水盒内部的顶部通过转盘安装有轴架，所述轴架的顶部安装有炉盖，所述轴架的一侧安装有从动齿盘，所述防水盒内部的底部安装有电机，所述电机的输出端安装有主动齿盘，且主动齿盘的顶部与从动齿盘的底部齿合连接，所述出烟管的外侧底部安装有空气输送组件，所述空气输送组件内安装有吊板，所述吊板的顶部安装有空气压缩机，所述空气压缩机的输出端与热换腔贯通连接。

优选的，所述管座的底部安装有连接盘，且连接盘的内部安装有螺栓。

优选的，所述上升管道的正面顶部安装有进水口，且进水口与热换水管贯通连接。

优选的，所述吊板的顶部两侧安装有两组吊杆，吊杆的顶部安装有箍架，且箍架套接在出烟管的外侧。

优选的，所述安装罩的一侧安装有PLC控制器，且排气阀的顶部通过管件与单向气阀的底部贯通连接。

优选的，所述热气输出组件内安装有热气输出管，热气输出管的顶部安装有气压腔，气压腔的正面安装有气压表。

优选的，所述排水组件内安装有安装座，安装座的正面安装有水温表，且安装座的一侧安装有排水阀，且排水阀的底部安装有温度控制器。

优选的，一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法，包括步骤一，检测设备运行；步骤二，余热回收利用；步骤三、气压以及温度监测；步骤四：恒温输送水源；使用步骤如下：

步骤一：在使用装置前需要通过电机通电运行带动主动齿盘进行旋转，通过主动齿盘与从动齿盘齿合连接可带动轴架进行旋转，利用轴架的旋转移动带动炉盖进行弧线移动，从而认可使炉盖与管座的顶部紧密连接，然后工作人员再做好使用前检查，查看温度表，气压表、水温表是否处于归零状态，同时检查排气阀以及排水阀是否处于关闭状态；

步骤二：在使用者使用装置时，通过进水口外接循环泵，通过外接循环泵通过进水口向热换水管内部注入水源，同时通过空气压缩机通电运行可将空气输送到热换腔的内部，荒煤气在排烟腔内部进行上升，通过热换腔以及热换管内部压缩的空气可对排烟腔内部上升的荒煤气进行热量吸收，同时吸收热量的空气可对热换水管内部水源进行热换；

步骤三：通过温度表以及气压表可分别对热换腔内部的热换空气的温度以及气压进行监测，在空气压缩机进行压缩空气进行输送时，通过气压表对热换腔内部的气压进行实时监测，气压表通过导线将电信号传递至安装罩一侧的PLC控制器，当PLC控制器器计算出热换腔内部气压达到进入气压设定值时，通过PLC控制器可控制空气压缩机停止运行，在温度表监测到热换腔内部的气温达到设定值时，温度表可通过导线将监测数据传递至安装罩一侧的PLC控制器，通过PLC控制器可控制排气阀打开，从而将热换腔内部达到温度的空气通过单向气阀进行输送到焦炉进行供氧或者输送到热换器端进行进一步的热换使用；

步骤四：热换水管的内部的水源流入循环管内部，通过水温表对循环管内部的水源进行实时的温度监测，并将检测到的电信号通过导线传递至排水阀底部的温度控制器，当温度控制器计算出循环管内部的水源温度达到设定值时，通过温度控制器控制排水阀打开，从而可将热换水管内部的热换水源进行输送使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及装置通过空气压缩机通电运行可将空气输送到热换腔的内部，通过热换腔以及热换管内部压缩的空气可对排烟腔内部上升的荒煤气进行热量吸收，同时热换腔内部吸收热量的空气可对热换水管内部水源进行热换，利用空气和水源两种不同吸热值可进行不同热量值的回收，从而实现对排烟腔内部荒煤气热量进行充分回收，避免高热量的荒煤气余热排放到大气中造成大气温室效应，保证了排气周围环境的安全，同时也可得到不同热量值的空气和水源，便于根据热能的使用需要进行区分使用。

2、该焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及装置通过热气回收组件和热气输出组件的配合可将热换腔内部达到设定温度的空气通过单向气阀进行输送到焦炉进行供氧或者输送到热换器端进行进一步的热换使用，高热量的空气进入焦炉内部不仅会提高焦炉燃烧所需要的氧气，同时也增加了焦炉内部温度，提高了焦炉热能转化速度，同时高热量的空气也避免降低焦炉内部温度出现波动，使其焦炉内部温度保持稳定，从而提高了焦炉加工质量。

3、该滑焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法及装置通过水温表对循环管内部的水源进行实时的温度监测，并将检测到的电信号通过导线传递至排水阀底部的温度控制器，当温度控制器计算出循环管内部的水源温度达到设定值时，通过温度控制器控制排水阀打开，从而可将热换水管内部的热换水源进行输送使用，保证了使用的水源温度保持在设定范围内，避免出现烫伤以及温度达不到使用温度的问题，提高了装置的安全性以及余热回收的恒温性。

附图说明

图1为本发明立体的结构示意图；

图2为本发明剖面的结构示意图；

图3为本发明正面的结构示意图；

图4为本发明管盖组件的结构示意图；

图5为本发明空气输送组件的结构示意图；

图6为本发明热气回收组件的结构示意图；

图7为本发明排水组件的结构示意图；

图8为本发明单向气阀结构示意图；

图9为本发明流程示意图。

图中：1、管盖组件；101、管座；102、防水盒；103、轴架；104、炉盖；105、从动齿盘；106、电机；107、主动齿盘；2、上升管道；201、出烟管；202、膨胀节；203、进水口；204、温度表；205、排烟腔；3、空气输送组件；301、箍架；302、吊杆；303、吊板；304、空气压缩机；4、热气回收组件；401、安装罩；402、排气阀；5、热气输出组件；501、热气输出管；502、气压腔；503、气压表；6、排水组件；601、安装座；602、水温表；603、排水阀；7、循环管；701、热换水管；8、热换腔；801、热换管；9、单向气阀；901、气阀管；902、轴杆；903、限位弹簧；904、气阀板。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供的一种实施例：

一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，包括管盖组件1、上升管道2和热换腔8，上升管道2的一侧顶部安装有出烟管201，上升管道2的中部设置有膨胀节202，上升管道2的正面安装有温度表204，上升管道2的内部设置有排烟腔205，上升管道2的内壁设置有热换腔8，排烟腔205的内部等距设置有贯通热换腔8内部的热换管801，热换腔8的内部盘旋安装有热换水管701，热换水管701贯通安装有循环管7，且循环管7安装在上升管道2外部的一侧，循环管7的中部安装有排水组件6，上升管道2的一侧底部安装有热气输出组件5，且热气输出组件5延伸至热换腔8的内部，热气输出组件5的顶部安装热气回收组件4，热气回收组件4内安装有安装罩401，安装罩401的内部安装有排气阀402，排气阀402的顶部安装有单向气阀9，单向气阀9内安装有气阀管901，气阀管901的内部一侧安装有轴杆902，轴杆902的外侧安装有限位弹簧903，轴杆902的两侧通过轴件安装有气阀板904，且限位弹簧903的与气阀板904的一侧卡槽抵触连接，上升管道2的顶部安装有管盖组件1，管盖组件1内安装有管座101，管座101的一侧安装有防水盒102，防水盒102内部的顶部通过转盘安装有轴架103，轴架103的顶部安装有炉盖104，轴架103的一侧安装有从动齿盘105，防水盒102内部的底部安装有电机106，电机106的输出端安装有主动齿盘107，且主动齿盘107的顶部与从动齿盘105的底部齿合连接，出烟管201的外侧底部安装有空气输送组件3，空气输送组件3内安装有吊板303，吊板303的顶部安装有空气压缩机304，空气压缩机304的输出端与热换腔8贯通连接。

管座101的底部安装有连接盘，且连接盘的内部安装有螺栓，管座101通过连接盘与螺栓的配合可固定在上升管道2的顶部，保证了管座101与上升管道2连接的密封性。

上升管道2的正面顶部安装有进水口203，且进水口203与热换水管701贯通连接，通过进水口203可进行热换水源进行输送到热换水管701，通过盘旋安装的热换水管701进行热交换，提高了热换效率。

吊板303的顶部两侧安装有两组吊杆302，吊杆302的顶部安装有箍架301，且箍架301套接在出烟管201的外侧，通过箍架301可将吊杆302底部的吊板303固定在出烟管201的底部，保证了吊板303安装的稳固性。

安装罩401的一侧安装有PLC控制器，且排气阀402的顶部通过管件与单向气阀9的底部贯通连接，PLC控制器通过导线可与排气阀402与气压表503电性连接，便于智能化控制热换腔8内部气压，保证了热换腔8内部气压保持稳定。

热气输出组件5内安装有热气输出管501，热气输出管501的顶部安装有气压腔502，气压腔502的正面安装有气压表503，热气输出管501可与热换腔8贯通连接，可便于热换腔8内部气压输送到气压腔502内部，使其气压腔502内部气压与热换腔8内部气压保持一致，便于气压表503对热换腔8内部气压进行实时监测。

排水组件6内安装有安装座601，安装座601的正面安装有水温表602，且安装座601的一侧安装有排水阀603，且排水阀603的底部安装有温度控制器，温度控制器通过导线可与排水阀603、水温表602电性连接，便于温度控制器智能化控制排水阀603和水温表602运行。

一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法，包括步骤一，检测设备运行；步骤二，余热回收利用；步骤三、气压以及温度监测；步骤四：恒温输送水源；使用步骤如下：

步骤一：在使用装置前需要电机106通过导线与外接控制器电信连接，控制电机106通电运行，通过电机106通电运行带动主动齿盘107进行旋转，通过主动齿盘107与从动齿盘105齿合连接可带动轴架103进行旋转，利用轴架103的旋转移动带动炉盖104进行弧线移动，从而认可使炉盖104与管座101的顶部紧密连接，然后工作人员再做好使用前检查，查看温度表204，气压表503、水温表602是否处于归零状态，同时检查排气阀402以及排水阀603是否处于关闭状态，且在对上升管道2内部进行检修或者清理时，工作人员通过外接控制器进行控制电机106运行，通过电机106通电运行带动主动齿盘107进行旋转，通过主动齿盘107与从动齿盘105齿合连接可带动轴架103进行旋转，利用轴架103的旋转移动带动炉盖104进行弧线移动，从而认可使炉盖104与管座101的顶部分离，从而可便于工作人员通过管座101对上升管道2内部检修进行检修或者清理，从而提高了工作人员的检修效率；

步骤二：在使用者使用装置时，通过进水口203外接循环泵，通过外接循环泵通过进水口203向热换水管701内部注入水源，同时通过热换腔8以及热换管801内部压缩的空气可对排烟腔205内部上升的荒煤气进行热量吸收，同时热换腔8内部吸收热量的空气可对热换水管701内部水源进行热换，利用空气和水源两种不同吸热值可进行不同热量值的回收，从而实现对排烟腔205内部荒煤气热量进行充分回收，避免高热量的荒煤气余热排放到大气中造成大气温室效应，保证了排气周围环境的安全，同时也可得到不同热量值的空气和水源，便于根据热能的使用需要进行区分使用；

步骤三：通过温度表204以及气压表503可分别对热换腔8内部的热换空气的温度以及气压进行监测，在空气压缩机304进行压缩空气进行输送时，通过气压表503对热换腔8内部的气压进行实时监测，且气压表503通过导线将电信号传递至安装罩401一侧的PLC控制器，当PLC控制器器计算出热换腔8内部气压达到进入气压设定值时，通过PLC控制器可控制空气压缩机304停止运行，实现装置智能化控制，同时在热换腔8内部气压随着气体温度升高而升高时，通过气压表503对热换腔8内部高温气压进行监测，将监测到气压表503对热换腔8内部高温气压达到设定值时，通过PLC控制器可控制排气阀402打开进行泄压，保证了热换腔8内部气压值在安全范围内，避免热换腔8内部气压过高造成安全隐患，提高了热换腔8内部气体在热交换时的安全性，同时在温度表204监测到热换腔8内部的气温达到设定值时，温度表204可通过导线将监测数据传递至安装罩401一侧的PLC控制器，通过PLC控制器可控制排气阀402打开，从而将热换腔8内部达到温度的空气通过单向气阀9进行输送到焦炉进行供氧或者输送到热换器端进行进一步的热换使用，高热量的空气进入焦炉内部不仅会提高焦炉燃烧所需要的氧气，同时也增加了焦炉内部温度，提高了焦炉热能转化速度，同时高热量的空气也避免降低焦炉内部温度出现波动，使其焦炉内部温度保持稳定，从而提高了焦炉加工质量，且单向气阀9可通过内部的轴杆902与限位弹簧903对气阀板904进行限位，使其气阀板904只能在一个方向进行移动，从而实现单向输送气体，有效避免焦炉内部的高温烟气通过单向气阀9进入安装罩401内部，避免对安装罩401内部装置造成高温损坏；

步骤四：热换水管701的内部的水源流入循环管7内部，通过水温表602对循环管7内部的水源进行实时的温度监测，并将检测到的电信号通过导线传递至排水阀603底部的温度控制器，当温度控制器计算出循环管7内部的水源温度达到设定值时，通过温度控制器控制排水阀603打开，从而可将热换水管701内部的热换水源进行输送使用，便于智能化控制水源输送，保证了使用的水源温度保持在设定范围内，避免出现烫伤以及温度达不到使用温度的问题，提高了装置的安全性以及余热回收的恒温性。

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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，包括管盖组件(1)、上升管道(2)和热换腔(8)，其特征在于：所述上升管道(2)的一侧顶部安装有出烟管(201)，所述上升管道(2)的中部设置有膨胀节(202)，所述上升管道(2)的正面安装有温度表(204)，所述上升管道(2)的内部设置有排烟腔(205)，所述上升管道(2)的内壁设置有热换腔(8)，所述排烟腔(205)的内部等距设置有贯通热换腔(8)内部的热换管(801)，所述热换腔(8)的内部盘旋安装有热换水管(701)，所述热换水管(701)贯通安装有循环管(7)，且循环管(7)安装在上升管道(2)外部的一侧，所述循环管(7)的中部安装有排水组件(6)，所述上升管道(2)的一侧底部安装有热气输出组件(5)，且热气输出组件(5)延伸至热换腔(8)的内部，所述热气输出组件(5)的顶部安装热气回收组件(4)，所述热气回收组件(4)内安装有安装罩(401)，所述安装罩(401)的内部安装有排气阀(402)，所述排气阀(402)的顶部安装有单向气阀(9)，所述单向气阀(9)内安装有气阀管(901)，所述气阀管(901)的内部一侧安装有轴杆(902)，所述轴杆(902)的外侧安装有限位弹簧(903)，所述轴杆(902)的两侧通过轴件安装有气阀板(904)，且限位弹簧(903)的与气阀板(904)的一侧卡槽抵触连接，所述上升管道(2)的顶部安装有管盖组件(1)，所述管盖组件(1)内安装有管座(101)，所述管座(101)的一侧安装有防水盒(102)，所述防水盒(102)内部的顶部通过转盘安装有轴架(103)，所述轴架(103)的顶部安装有炉盖(104)，所述轴架(103)的一侧安装有从动齿盘(105)，所述防水盒(102)内部的底部安装有电机(106)，所述电机(106)的输出端安装有主动齿盘(107)，且主动齿盘(107)的顶部与从动齿盘(105)的底部齿合连接，所述出烟管(201)的外侧底部安装有空气输送组件(3)，所述空气输送组件(3)内安装有吊板(303)，所述吊板(303)的顶部安装有空气压缩机(304)，所述空气压缩机(304)的输出端与热换腔(8)贯通连接；

所述上升管道(2)的正面顶部安装有进水口(203)，且进水口(203)与热换水管(701)贯通连接。

2.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，其特征在于：所述管座(101)的底部安装有连接盘，且连接盘的内部安装有螺栓。

3.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，其特征在于：所述吊板(303)的顶部两侧安装有两组吊杆(302)，吊杆(302)的顶部安装有箍架(301)，且箍架(301)套接在出烟管(201)的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，其特征在于：所述安装罩(401)的一侧安装有PLC控制器，且排气阀(402)的顶部通过管件与单向气阀(9)的底部贯通连接。

5.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，其特征在于：所述热气输出组件(5)内安装有热气输出管(501)，热气输出管(501)的顶部安装有气压腔(502)，气压腔(502)的正面安装有气压表(503)。

6.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管荒煤气余热回收利用装置，其特征在于：所述排水组件(6)内安装有安装座(601)，安装座(601)的正面安装有水温表(602)，且安装座(601)的一侧安装有排水阀(603)，且排水阀(603)的底部安装有温度控制器。

7.一种利用权利要求1的装置进行焦炉上升管荒煤气余热回收利用方法，包括步骤一，检测设备运行；步骤二，余热回收利用；步骤三、气压以及温度监测；步骤四：恒温输送水源；其特征在于：

步骤一：在使用装置前需要通过电机(106)通电运行带动主动齿盘(107)进行旋转，通过主动齿盘(107)与从动齿盘(105)齿合连接可带动轴架(103)进行旋转，利用轴架(103)的旋转移动带动炉盖(104)进行弧线移动，从而认可使炉盖(104)与管座(101)的顶部紧密连接，然后工作人员再做好使用前检查，查看温度表(204)，气压表(503)、水温表(602)是否处于归零状态，同时检查排气阀(402)以及排水阀(603)是否处于关闭状态；

步骤二：在使用者使用装置时，通过进水口(203)外接循环泵，通过外接循环泵通过进水口(203)向热换水管(701)内部注入水源，同时通过空气压缩机(304)通电运行可将空气输送到热换腔(8)的内部，荒煤气在排烟腔(205)内部进行上升，通过热换腔(8)以及热换管(801)内部压缩的空气可对排烟腔(205)内部上升的荒煤气进行热量吸收，同时吸收热量的空气可对热换水管(701)内部水源进行热换；

步骤三：通过温度表(204)以及气压表(503)可分别对热换腔(8)内部的热换空气的温度以及气压进行监测，在空气压缩机(304)进行压缩空气进行输送时，通过气压表(503)对热换腔(8)内部的气压进行实时监测，气压表(503)通过导线将电信号传递至安装罩(401)一侧的PLC控制器，当PLC控制器器计算出热换腔(8)内部气压达到进入气压设定值时，通过PLC控制器可控制空气压缩机(304)停止运行，在温度表(204)监测到热换腔(8)内部的气温达到设定值时，温度表(204)可通过导线将监测数据传递至安装罩(401)一侧的PLC控制器，通过PLC控制器可控制排气阀(402)打开，从而将热换腔(8)内部达到温度的空气通过单向气阀(9)进行输送到焦炉进行供氧或者输送到热换器端进行进一步的热换使用；

步骤四：热换水管(701)的内部的水源流入循环管(7)内部，通过水温表(602)对循环管(7)内部的水源进行实时的温度监测，并将检测到的电信号通过导线传递至排水阀(603)底部的温度控制器，当温度控制器计算出循环管(7)内部的水源温度达到设定值时，通过温度控制器控制排水阀(603)打开，从而可将热换水管(701)内部的热换水源进行输送使用。

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