CN202993141U - 基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉 - Google Patents

基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，属于余热锅炉和工业余热回收利用领域，该煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉在煅后焦出料管高温段外部贴附热管，热管内的液态工质通过热管壁和内侧水冷壁与高温煅后焦换热，受热蒸发为气态工质并送入到锅筒内的冷却端。热管可根据温度煅后焦冷却过程分为不同的温度区间，将煅后焦的高温余热导出到锅筒内，并将水加热蒸发以制取饱和蒸气或过热蒸汽，蒸汽则从上部蒸汽出口送往下游蒸汽用户。本实用新型采用全新设计的余热回收制蒸汽装置，将原有被白白排放掉的物料余热加以回收，可用于蒸汽发电、工业用汽和供暖等，提高炭素厂能源利用效率、实现减排节水效益。

Description

基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉
技术领域
本实用新型属于余热锅炉和工业余热回收利用领域，特别涉及一种基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉。
背景技术
炭素厂作为高耗能、高污染、高排放的工业部门，在为电解铝提供阳极产品的同时，也存在大量各类余热被白白浪费掉的“三高”问题，其中煅烧炉为将石油焦进行煅烧除去硫、挥发分等组分，成为煅后焦这一半成品，是经过进一步焙烧制成炭素的主要原料之一。煅后焦在煅烧炉中的温度达到1200℃左右，通过出料口处的水套式换热器结构进行冷却降温，最终温度降低到约100～200℃后送出，可大幅降低煅后焦被氧化的可能性，保证煅后焦质量符合下游生产工序的要求。其中煅后焦在水套式换热器内由冷却循环水冷却到所需温度，而冷却循环水由冷却塔等降温后循环使用。
传统的用于冷却煅后焦的水套式换热器的结构如图1所示，该水套式换热器可分为高温段和低温段两部分，其中低温段水套式换热器7由低温段内侧水冷壁5与低温段外壳壁8相互连接围成，该低温段水套式换热器7的下部与冷却循环水回水B相连，冷却循环水回水B经由低温段冷却水进水管11进入换热器，通过低温段内侧水冷壁9被夹套式结构围成的内腔中的高温煅后焦2加热。低温段水套式换热器7的上部则通过连通管6与高温段水套式换热器3a的下部循环水进口相连，必要时还可在高温段水套式换热器3a的下部设置高温段冷却水进水管11a以提高高温段循环水流量，上述冷却水则通过高温段内侧水冷壁5被夹套式结构围成的内腔中的高温煅后焦2加热，进而从上部冷却水出口送出，冷却水出水D则送往下游冷却塔进行冷却，冷却水回水B及C则返回低温段水套式换热器7和高温段水套式换热器3a继续冷却煅后焦。
但是，传统的水套式冷却方式实际存在的问题是，大量低品位余热被从冷却塔白白排掉了而未加以回收利用，虽然在某些炭素厂内采用该余热承担厂区内供暖、供生活热水等回收部分余热，但是考虑到厂区内采暖面积及热负荷有限、生活热水所需加热量更小，因此绝大多数热能仍被白白排放掉，而且耗费大量水资源及循环电力等。因此，传统的单纯冷却方式已不符合节能节资、循环利用的社会可持续发展要求。
因此，有必要探寻全新的煅后焦出料段冷却方式和余热回收综合利用的设计方案及其结构，以达到充分利用余热资源、提高节能环保效益的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，创造性地将煅后焦蕴含的大量余热转化为蒸汽这一高品位、可利用的高品位能源形式。
本实用新型的具体描述是：基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的分布式余热锅炉由多个煅后焦出料段外部贴附式热管余热回收制蒸汽装置通过锅筒连接而成，其中每个煅后焦出料段外部贴附式热管余热回收制蒸汽装置由一组或多组高温型热管组成，外绕贴附于在连接于煅烧炉1下部出料口的高温煅后焦2的出料管的外部，由外部贴附式热管管束23、第一联箱19和/或第二联箱20、热管冷却端22、制蒸汽的锅筒21和连接管路组成，外部贴附式热管管束23的管内为相变工质，其中第一联箱19和/或第二联箱20的下部进口与回液管18相连，回液管18内的液态工质通过外部贴附式热管管束23的管壁和内侧水冷壁5与缓慢下行的高温煅后焦2换热后，变为高温气态工质并从第一联箱19的上部蒸汽出口送出，并通过供气管14与设置于制蒸汽的锅筒21处的热管冷却端22相连，锅筒21下部给水口与凝结循环水回水H相连，上部出汽口送出蒸汽供汽G。
该装置还包括在所述的煅后焦内埋取热式余热回收制蒸汽装置的下部连接一个低温段水套式换热器7，其中，由低温段内侧水冷壁9与低温段外壳壁8相互连接围成低温段水套式换热器7，该低温段水套式换热器7的下部与冷却循环水回水B相连，冷却循环水回水B通过低温段内侧水冷壁9被低温段水套式换热器7围成的内腔中的高温煅后焦2加热，低温段水套式换热器7的上部则与低温段冷却水出水管12相连。
所述的外部贴附式热管管束23的横截面采用圆形、椭圆形或扁管式结构。
所述的联箱24的横截面采用圆形结构。
所述的热管冷却端22采用内部换热管束方式。
所述的热管冷却端22所采用的内部换热管束的横截面采用圆形或椭圆形结构。
所述的热管冷却端22采用外部贴附方式。
所述的热管冷却端22所采用的外部贴附方式的换热管横截面采用圆形、椭圆形或扁管式结构。
本实用新型的特点及有益效果：
本实用新型采用外部贴附式热管余热回收结构，回收煅后焦中的大量余热并制取较高能量品位的蒸汽，将原有被白白排放掉的物料余热加以回收，可用于蒸汽发电、工业用汽和供暖等，提高炭素厂能源利用效率、实现减排节水效益，具有较高的经济社会效益和工程实用价值。
附图说明
图1是传统的用于冷却煅后焦的水套式换热器结构示意图；
图2是本实用新型所采用的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉的实施例结构示意图；
图1、2中各部件编号与名称如下：
煅烧炉1、高温煅后焦2、煅后焦出料段水套式换热器3a、外壳壁4、内侧水冷壁5、连通管6、低温段水套式换热器7、低温段外壳壁8、低温段内侧水冷壁9、煅后焦冷却出料口10、低温段冷却循环水回水管11、高温段冷却水出水管11a、低温段冷却水出水管12、高温段冷却水出水管12a、供气管14、保温层16、回液管18、第一联箱19、第二联箱20、锅筒21、热管冷却端22、热管管束23、冷却后的煅后焦A、冷却循环水回水B、高温段冷却循环水回水C、冷却水出水D、低温段冷却水出水E、蒸汽供汽G、凝结循环水回水H。
具体实施方式
本实用新型提出的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，结合附图及实施例详细说明。
本实用新型的具体实施例如下：
本实用新型的具体描述是：基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的分布式余热锅炉由多个煅后焦出料段外部贴附式热管余热回收制蒸汽装置通过锅筒连接而成，其中每个煅后焦出料段外部贴附式热管余热回收制蒸汽装置由一组或多组高温型热管组成，外绕贴附于在连接于煅烧炉1下部出料口的高温煅后焦2的出料管的外部，由外部贴附式热管管束23、第一联箱19和/或第二联箱20、热管冷却端22、制蒸汽的锅筒21和连接管路组成，外部贴附式热管管束23的管内为相变工质，其中第一联箱19和/或第二联箱20的下部进口与回液管18相连，回液管18内的液态工质通过外部贴附式热管管束23的管壁和内侧水冷壁5与缓慢下行的高温煅后焦2换热后，变为高温气态工质并从第一联箱19的上部蒸汽出口送出，并通过供气管14与设置于制蒸汽的锅筒21处的热管冷却端22相连，锅筒21下部给水口与凝结循环水回水H相连，上部出汽口送出蒸汽供汽G。
该装置还包括在所述的煅后焦内埋取热式余热回收制蒸汽装置的下部连接一个低温段水套式换热器7，其中，由低温段内侧水冷壁9与低温段外壳壁8相互连接围成低温段水套式换热器7，该低温段水套式换热器7的下部与冷却循环水回水B相连，冷却循环水回水B通过低温段内侧水冷壁9被低温段水套式换热器7围成的内腔中的高温煅后焦2加热，低温段水套式换热器7的上部则与低温段冷却水出水管12相连。
外部贴附式热管管束23的横截面采用扁管式结构。
所述的联箱24的横截面采用圆形结构。
所述的热管冷却端22采用内部换热管束方式，内部换热管束的横截面采用圆形结构。
需要说明的是，本实用新型提出了采用外部贴附式热管换热结构实现煅后焦余热回收制取蒸汽的结构设计，而按照此一设计方案可有不同的具体实施措施，例如采取各种热管管束的管型、管径、壁厚与管长组合等，以及其它类似的简单变形的实施方式均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的分布式余热锅炉由多个煅后焦出料段外部贴附式热管余热回收制蒸汽装置通过锅筒连接而成，其中每个煅后焦出料段外部贴附式热管余热回收制蒸汽装置由一组或多组高温型热管组成，外绕贴附于在连接于煅烧炉（1）下部出料口的高温煅后焦（2）的出料管的外部，由外部贴附式热管管束（23）、第一联箱（19）和/或第二联箱（20）、热管冷却端（22）、制蒸汽的锅筒（21）和连接管路组成，外部贴附式热管管束（23）的管内为相变工质，其中第一联箱（19）和/或第二联箱（20）的下部进口与回液管（18）相连，回液管（18）内的液态工质通过外部贴附式热管管束（23）的管壁和内侧水冷壁（5）与缓慢下行的高温煅后焦（2）换热后，变为高温气态工质并从第一联箱（19）的上部蒸汽出口送出，并通过供气管（14）与设置于制蒸汽的锅筒（21）处的热管冷却端（22）相连，锅筒（21）下部给水口与凝结循环水回水（H）相连，上部出汽口送出蒸汽供汽（G）。
2.如权利要求1所述的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，还包括在所述的煅后焦内埋取热式余热回收制蒸汽装置的下部连接一个低温段水套式换热器（7），其中，由低温段内侧水冷壁（9）与低温段外壳壁（8）相互连接围成低温段水套式换热器（7），该低温段水套式换热器（7）的下部与冷却循环水回水（B）相连，冷却循环水回水（B）通过低温段内侧水冷壁（9）被低温段水套式换热器（7）围成的内腔中的高温煅后焦（2）加热，低温段水套式换热器（7）的上部则与低温段冷却水出水管（12）相连。
3.如权利要求1所述的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的外部贴附式热管管束（23）的横截面采用圆形、椭圆形或扁管式结构。
4.如权利要求1所述的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的联箱（24）的横截面采用圆形结构。
5.如权利要求1所述的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的热管冷却端（22）采用内部换热管束方式。
6.如权利要求5所述的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的热管冷却端（22）所采用的内部换热管束的横截面采用圆形或椭圆形结构。
7.如权利要求1所述的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的热管冷却端（22）采用外部贴附方式。
8.如权利要求7所述的基于炭素厂煅烧炉煅后焦外贴热管换热的分布式余热锅炉，其特征在于，所述的热管冷却端（22）所采用的外部贴附方式的换热管横截面采用圆形、椭圆形或扁管式结构。
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