CN203295429U - 新型焦炉上升管余热回收换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型焦炉上升管余热回收换热器，包括外套筒，所述外套筒的内壁连接有内套筒，形成双套筒结构，所述内套筒的中心处设有中心管，所述外套筒、内套筒和中心管的底部设有分流及汇流通道，所述内套筒的内壁和中心管的外壁均设有受热面；所述外套筒和内套筒的顶部连接处设有波纹管折流区，中心管的顶部设有中心管折流区；所述外套筒、内套筒和中心管内均设有螺旋回流通道。本实用新型在保证焦炉安全运行和不影响荒煤气的其他工艺要求的前提下，上升管换热器能有效回收荒煤气的60%以上的余热量，并且减少了用于荒煤气减温的氨水用量，同时也减少了荒煤气净化工艺流程中产生的有毒有害废水。

Description

新型焦炉上升管余热回收换热器

技术领域

本实用新型涉及一种炼焦工艺过程中溢出的荒煤气余热回收装置，尤其是涉及一种新型焦炉上升管余热回收换热器。

背景技术

炼焦工艺流程中产生的余热资源的高效回收利用，是建立资源节约、环境友好的绿色焦化厂节能的主要方向，也是降低焦炉能耗的主要途径之一。但是，我国对二次能源品质潜力的挖掘、价值的开发以及低品质余热余能利用支撑技术与装备开发滞后，例如250～300℃的余热资源尚未有效地利用。

目前钢铁企业尚有30％的余热、余能未被回收利用，其中，焦化过程约有50千克/吨焦。从炭化室经上升管逸出的650℃～700℃荒煤气带出热占焦炉总热量36％。为了冷却高温的荒煤气必须喷洒大量70℃～75℃循环氨水，高温荒煤气因循环氨水的大量蒸发而被冷却至82℃～85℃，再经初冷器冷却至22℃～35℃，荒煤气带出热被白白浪费。目前荒煤气的余热回收还处于研发阶段，如用导热油夹套管、热管、锅炉、半导体温差发电和水套管等技术，来回收荒煤气带出热，但是有些方法和方式还达不到工业生产应用。

实用新型内容

本实用新型为了解决目前炼焦工艺过程中荒煤气带出的余热被浪费的问题，为此提供了一种新型焦炉上升管余热回收换热器，用于回收从焦炉炭化室经上升管逸出的650℃～700℃荒煤气带出热量，这部分热量占据焦炉输入总热量的36％。

一种新型焦炉上升管余热回收换热器，包括外套筒2，所述外套筒2的内壁连接有内套筒3，形成双套筒结构，所述内套筒3的中心处设有中心管6，所述外套筒2、内套筒3和中心管6的底部设有分流及汇流通道12，所述内套筒3的内壁4和中心管6的外壁5均设有光滑的受热面。

所述内套筒3和外套筒2的顶部连接有法兰1，所述外套筒2和内套筒3的顶部连接处设有波纹管折流区8，中心管6的顶部设有中心管折流区9。所述双套筒的顶部连接法兰处采用波纹结构，可防止双套筒内管壁温度随荒煤气流量而变化，所产生的应力，保证换热器安全运行。

所述外套筒2、内套筒3和中心管6内均设有螺旋回流通道10，所述螺旋回流通道10内设有若干肋片12，所述肋片12为螺旋槽式，所述肋片12的螺旋角为3°～4°，高度为48.5mm。

所述分流及汇流通道12的一端设有惰性冷却气体的进口11，另一端设有出口7，其中惰性气体可以为空气或者氮气。

从焦化室溢出的荒煤气通过焦炉炉顶的上升管换热器时，将荒煤气的热量传递给了在上升管换热器内外双套筒内壁的受热面和中心管外壁的受热面，冷却气体从换热器的底部入口分成二路进入到外套筒及中心筒的中间通道内，由下而上，然后分别再至上而下，加热后的冷却气体通过底部出口汇集到主集气管。这种进气和出气结构可以防止荒煤气侧的换热器的筒壁和管壁受冷却气体进入聚冷，而使得荒煤气内焦油析出，在高温状态下聚合成石墨。同时双套筒结构的内壁和中心管的外壁呈光滑表面，有利于荒煤气流通，不易于析出焦油挂焦。双套筒及中心管的螺旋回流通道的尺寸和倾角按照被加热介质设定的出口温度及换热量而设定，可根据冷却气体的流量及流动阻力等物性参数来控制荒煤气与冷却气体之间的换热量，保证荒煤气在上升管换热器的套筒内壁及中心管外壁温度可控制在不结焦温度水平。

本实用新型与其它形式的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器相比较，适合焦化工艺荒煤气工况变化，其结构形式采用内外套筒以及中心管回流通道型式的受热面的多股螺旋回流通道结构型式具有强化换热效果,并且受热面积布置在上升管的有限空间内有所增加并且更为合理，提高了高温段荒煤气与冷却气体之间的换热效果，冷却气体能有效地获取荒煤气的热量，同时可以通过改变冷却气体流量来控制荒煤气的出口温度，避免了荒煤气在急剧降温的状态下，荒煤气中焦油析出造成上升管管壁结焦，影响焦炉安全运行。

本实用新型所采用的冷却气体为惰性气体，氮气或空气，并且换热器的结构尺寸与所处的原焦炉上升管尺寸相符合，对原有焦炉结构不作改动，便于安装。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型在保证焦炉安全运行和不影响荒煤气的其他工艺要求的前提下，上升管换热器能有效回收荒煤气的60%以上的余热量，并且减少了用于荒煤气减温的氨水用量，同时也减少了荒煤气净化工艺流程中产生的有毒有害废水。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的示意图;

图2是本实用新型中分流及汇流通道的示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1和图2所示的新型焦炉上升管余热回收换热器，包括外套筒2，所述外套筒2的内壁连接有内套筒3，形成双套筒结构，所述内套筒3的中心处设有中心管6，所述外套筒2、内套筒3和中心管6的底部设有分流及汇流通道12，所述分流及汇流通道12的一端设有惰性冷却气体的进口11，另一端设有出口7，其中惰性气体可以为空气或者氮气。

所述内套筒3和外套筒2的顶部连接有法兰1，所述外套筒2和内套筒3的顶部连接处设有波纹管折流区8，中心管6的顶部设有中心管折流区9。所述双套筒的顶部连接法兰处采用波纹结构，可防止双套筒内管壁温度随荒煤气流量而变化，所产生的应力，保证换热器安全运行。

所述外套筒2、内套筒3和中心管6内均设有螺旋回流通道10，所述螺旋回流通道10内设有若干肋片12，所述肋片12为螺旋槽式，所述肋片12的螺旋角为3°～4°，高度为48.5mm。

从焦化室溢出的荒煤气通过焦炉炉顶的上升管换热器时，将荒煤气的热量传递给了在上升管换热器内外双套筒内壁的受热面和中心管外壁的受热面，冷却气体从换热器的底部入口分成二路进入到外套筒及中心筒的中间通道内，由下而上，然后分别再至上而下，加热后的冷却气体通过底部出口汇集到主集气管。这种进气和出气结构可以防止荒煤气侧的换热器的筒壁和管壁受冷却气体进入聚冷，而使得荒煤气内焦油析出，在高温状态下聚合成石墨。同时双套筒结构的内壁和中心管的外壁呈光滑表面，有利于荒煤气流通，不易于析出焦油挂焦。双套筒及中心管的螺旋回流通道的尺寸和倾角按照被加热介质设定的出口温度及换热量而设定，可根据冷却气体的流量及流动阻力等物性参数来控制荒煤气与冷却气体之间的换热量，保证荒煤气在上升管换热器的套筒内壁及中心管外壁温度可控制在不结焦温度水平。

本实用新型与其它形式的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器相比较，适合焦化工艺荒煤气工况变化，其结构形式采用内外套筒以及中心管回流通道型式的受热面的多股螺旋回流通道结构型式具有强化换热效果,并且受热面积布置在上升管的有限空间内有所增加并且更为合理，提高了高温段荒煤气与冷却气体之间的换热效果，冷却气体能有效地获取荒煤气的热量，同时可以通过改变冷却气体流量来控制荒煤气的出口温度，避免了荒煤气在急剧降温的状态下，荒煤气中焦油析出造成上升管管壁结焦，影响焦炉安全运行。

本实用新型所采用的冷却气体为惰性气体，氮气或空气，并且换热器的结构尺寸与所处的原焦炉上升管尺寸相符合，对原有焦炉结构不作改动，便于安装。

本实用新型在保证焦炉安全运行和不影响荒煤气的其他工艺要求的前提下，上升管换热器能有效回收荒煤气的60%以上的余热量，并且减少了用于荒煤气减温的氨水用量，同时也减少了荒煤气净化工艺流程中产生的有毒有害废水。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种新型焦炉上升管余热回收换热器，其特征是：包括外套筒（2），所述外套筒（2）的内壁连接有内套筒（3），形成双套筒结构，所述内套筒（3）的中心处设有中心管（6），所述外套筒（2）、内套筒（3）和中心管（6）的底部设有分流及汇流通道（12），所述内套筒（3）的内壁（4）和中心管（6）的外壁（5）均设有受热面；

所述外套筒（2）和内套筒（3）的顶部连接处设有波纹管折流区（8），中心管（6）的顶部设有中心管折流区（9）；

所述外套筒（2）、内套筒（3）和中心管（6）内均设有螺旋回流通道（10）。

2.根据权利要求1所述的新型焦炉上升管余热回收换热器，其特征是：所述内套筒（3）和外套筒（2）的顶部连接有法兰（1）。

3.根据权利要求1所述的新型焦炉上升管余热回收换热器，其特征是：所述分流及汇流通道（12）的一端设有惰冷却性气体的进口（11），另一端设有出口（7）。

4.根据权利要求1所述的新型焦炉上升管余热回收换热器，其特征是：所述螺旋回流通道（10）内设有若干肋片（12），所述肋片（12）为螺旋槽式，所述肋片（12）的螺旋角为3°～4°，高度为48.5mm。

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