CN203855547U - 一种焦炉荒煤气用余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种焦炉荒煤气用余热回收装置，在焦炉上升管在其管内设置有余热回收组件，余热回收组件与焦炉上升管之间相互密封，余热回收组件的换热内管设置在换热外管内，形成换热套管组件，各个换热套管组件呈环状间隔分布在焦炉上升管内壁处，换热内管的管路上端固定设置在换热内管焊接固定板上，换热介质进入管与换热内管管路相通，换热外管的管路上端固定设置在换热外管焊接固定板上，换热介质出口管与换热外管管路相通。本实用新型减少了结焦的可能性，解决了荒煤气成分复杂、荒煤气流量、温度周期变化带来换热影响的问题，整体安全可靠，采用了氢气作为换热介质，使得换热效率大大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种余热回收再利用装置，尤其涉及一种应用于焦炉炼焦过程中的焦炉上升管内的荒煤气的余热回收再利用的装置。
背景技术
目前，在各家钢铁生产企业的工业焦炉的炼焦过程中，在焦炉上升管内的荒煤气温度高达750℃左右，含有大量的热量。而现有技术下的工业焦炉均采用喷洒氨水急速冷却工序对高温的荒煤气进行冷却，通过这道喷洒氨水工序可以使荒煤气急剧降温至80-85℃，最后降温后荒煤气在初冷器中再用冷却水间接冷却至常温。
然而，这种急速冷却工序流程不仅浪费了高温荒煤气中的热量，而且浪费了大量的水资源和电力，并形成了焦化废水问题。
而工业焦炉所排出的750℃左右的荒煤气至今没有得到广泛回收利用，确实存在技术上的难点，如下所述：
1.工业焦炉荒煤气成分复杂，且含有焦油等组分，如果利用普通的换热装置回收荒煤气余热时，由于荒煤气温度降低会导致焦油蒸汽冷凝析出，即产生了结焦问题，大大影响了换热质量和效率；
2.工业焦炉荒煤气的产生和其他余热利用的方式不同，工业焦炉荒煤气并非持续不断的产生，而是具有工序周期性，且荒煤气流量、温度都会随着炼焦周期而发生变化，这些特性不利于普通的换热装置的温度和压力控制，会影响换热装备的使用，大大降低了换热设备的寿命。
公开号CN102977901A的中国专利-焦炉上升管余热回收装置，在上升管的管壁上设置盘绕式换热管。在上升管内的对流换热段上设置肋片。上升管的下部口径设计为小于与上升管相接的耐火砖的口径。
该专利虽然采用了绕管结构，但其仍然还是用水作为换热介质，还是无法避免水资源的浪费问题。
公开号CN102899057A的中国专利-用于焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，由内、外套管组成，其特点是：内、外套管之间设有多股螺旋回流通道，内、外套管两端各设一个汇流集箱。
该专利采用了氮气作为换热介质，虽然解决了水资源和电力浪费的问题，但是氮气作为惰性气体，其换热效率低。
综上所述，现迫切需要一种新型的焦炉荒煤气用的余热回收再利用装置，非但能解决水资源和电力浪费的问题，而且还能应对工业焦炉荒煤气成分复杂、荒煤气流量、温度周期变化以及换热效率低的问题。
实用新型内容
为了解决现有技术下的工业焦炉炼焦过程中的焦炉管道内的荒煤气的余热利用所产生的工业焦炉荒煤气成分复杂、易结焦、荒煤气流量、温度周期变化以及换热效率低的问题。本实用新型提供了一种焦炉荒煤气用余热回收装置，通过其独特的管路设计，可以避免或者减缓结焦，同时高效率的回收荒煤气余热，而且避免对现有焦炉结构进行大的改造。本实用新型的具体结构如下所述：
一种焦炉荒煤气用余热回收装置，包括管内设置有耐火材料层的焦炉上升管，该焦炉上升管的上端设置有上升管水封盖，焦炉上升管的下端开设有荒煤气进口，焦炉上升管的管壁一侧设置贯通管内的荒煤气出口，其特征在于：
所述的焦炉上升管在其管内设置有一余热回收组件，该余热回收组件与焦炉上升管之间相互密封；
所述的余热回收组件的上部固定在上升管水封盖处的下部，而余热回收组件的下部则设置于焦炉上升管下端的荒煤气进口处。
荒煤气从焦炉上升管的下端的荒煤气进口进入焦炉上升管内，然后从焦炉上升管的管壁一侧的荒煤气出口流出，这段过程由余热回收组件进行余热回收再利用。
根据本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，其特征在于，所述的余热回收组件包括换热内管、换热外管、换热内管焊接固定板、换热外管焊接固定板、换热介质进入管和换热介质出口管，其中，换热内管的直径小于换热外管的直径，换热内管的长度与换热外管的长度相等，换热内管的上部伸出换热外管的上部，换热内管两端开口，而换热外管上端开口下端密封，即换热内管可以设置在换热外管内，形成一换热套管组件，各个换热套管组件呈环状间隔分布在焦炉上升管内壁处，换热内管的管路上端固定设置在一与焦炉上升管焊接密封的圆形的换热内管焊接固定板上，该换热内管焊接固定板与焦炉上升管的上升管水封盖之间的管路空间处设置有与外部管路相通的换热介质进入管，该换热介质进入管与换热内管管路相通，而换热外管的管路上端固定设置在一与焦炉上升管焊接密封的圆形的换热外管焊接固定板上，该换热外管焊接固定板与换热内管焊接固定板之间的管路空间处设置有与外部管路相通的换热介质出口管，该换热介质出口管与换热外管管路相通。
此处设计目的在于，换热介质通过换热介质进入管进入换热内管，换热介质在换热内管内从上往下的由换热内管的下端进入换热外管，然后介质再从换热外管内从下往上的流动，最后换热介质带着余热从换热介质出口管流出进行余热回收，解决了工业焦炉荒煤气成分复杂、荒煤气流量、温度周期变化带来换热影响的问题。
根据本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，其特征在于，所述的换热内管的直径为30～50mm，换热外管的直径为60～80mm，换热内管和换热外管的数量相互对应，均为10～25个。
此处设计目的在于，换热内管和换热外管配套形成的换热套管组件共有10～25个，其具体数量由焦炉上升管的大小决定。
换热介质进入管其通入的换热介质为氢气。
由于换热介质的整个流动过程为换热介质进入管→换热内管→换热外管→换热换热介质出口管，整个余热回收组件与焦炉上升管相互密封，故换热介质-氢气不与其他物质接触，其整体安全可靠，且氢气由于其特性，使得换热效率远远大于其他气体-如空气、氮气等。
使用本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置获得了如下有益效果：
1.本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，由于其提高了换热套管外管壁面温度，减少了结焦的可能性，故解决了工业焦炉荒煤气成分复杂的问题的同时也解决了荒煤气流量、温度周期变化带来换热影响的问题；
2.本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，整个余热回收组件与焦炉上升管相互密封，其整体安全可靠，且采用了氢气作为换热介质，使得换热效率大大提高。
附图说明
图1为本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置的整体结构示意图
图2为本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置的A-A向截面的结构示意简略图；
图3为本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置的换热内管焊接固定板的结构示意简略图；
图4为本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置的换热外管焊接固定板的结构示意简略图；
图5为本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置的换热内管与换热外管的安装示意图。
图中：1-焦炉上升管，1a-上升管水封盖，1b-荒煤气进口，1c-荒煤气出口，A-余热回收组件，A1-换热内管，A2-换热外管，A3-换热内管焊接固定板，A4-换热外管焊接固定板，A5-换热介质进入管，A6-换热介质出口管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置做进一步的描述。
如图1至图5所示，一种焦炉荒煤气用余热回收装置，包括管内设置有耐火材料层的焦炉上升管1，该焦炉上升管的上端设置有上升管水封盖1a，焦炉上升管的下端开设有荒煤气进口1b，焦炉上升管的管壁一侧设置贯通管内的荒煤气出口1c；
焦炉上升管在其管内设置有一余热回收组件A，该余热回收组件与焦炉上升管之间相互密封；
余热回收组件的上部固定在上升管水封盖1a处的下部，而余热回收组件的下部则设置于焦炉上升管1下端的荒煤气进口1b处。
荒煤气从焦炉上升管的下端的荒煤气进口进入焦炉上升管内，然后从焦炉上升管的管壁一侧的荒煤气出口流出，这段过程由余热回收组件进行余热回收再利用。
余热回收组件A包括换热内管A1、换热外管A2、换热内管焊接固定板A3、换热外管焊接固定板A4、换热介质进入管A5和换热介质出口管A6，其中，换热内管的直径小于换热外管的直径，换热内管的长度与换热外管的长度相等，换热内管的上部伸出换热外管的上部，换热内管两端开口，而换热外管上端开口下端密封，即换热内管可以设置在换热外管内，形成一换热套管组件（如图5所示），各个换热套管组件呈环状间隔分布在焦炉上升管1内壁处，换热内管的管路上端固定设置在一与焦炉上升管焊接密封的圆形的换热内管焊接固定板上，该换热内管焊接固定板与焦炉上升管的上升管水封盖1a之间的管路空间处设置有与外部管路相通的换热介质进入管，该换热介质进入管与换热内管管路相通，而换热外管的管路上端固定设置在一与焦炉上升管焊接密封的圆形的换热外管焊接固定板上，该换热外管焊接固定板与换热内管焊接固定板之间的管路空间处设置有与外部管路相通的换热介质出口管，该换热介质出口管与换热外管管路相通（如图2至图4所示，均为结构示意简略图，仅为示意换热套管在焦炉上升管、换热内管焊接固定板和换热外管焊接固定板上的分布）。
换热介质通过换热介质进入管进入换热内管，换热介质在换热内管内从上往下的由换热内管的下端进入换热外管，然后介质再从换热外管内从下往上的流动，最后换热介质带着余热从换热介质出口管流出进行余热回收，解决了工业焦炉荒煤气成分复杂、荒煤气流量、温度周期变化带来换热影响的问题。
换热内管A1的直径为30～50mm，换热外管A2的直径为60～80mm，换热内管和换热外管的数量相互对应，均为10～25个。
换热内管和换热外管配套形成的换热套管组件共有10～25个，其具体数量由焦炉上升管的大小决定。
换热介质进入管A5其通入的换热介质为氢气。
由于换热介质的整个流动过程为换热介质进入管→换热内管→换热外管→换热换热介质出口管，整个余热回收组件与焦炉上升管相互密封，故换热介质-氢气不与其他物质接触，其整体安全可靠，且氢气由于其特性，使得换热效率远远大于其他气体-如空气、氮气等。
实施例
在焦炉上升管1内安装本实用新型的焦炉荒煤气用余热回收装置，本实施例中采用纯度为99.99%氢气作为换热介质，初始温度为250℃的氢气通过余热回收组件A的换热介质进入管A5换热器内套管A1，由上而下吸收热量后，再进入换热器外套管A2，由下而上吸收热量后从换热介质出口管A6排出，排出的吸热后的氢气平均温度为450℃，进入后续的余热利用装置使用。
同时，平均温度为750℃的荒煤气从焦炉上升管1的荒煤气进口1b进入，与余热回收组件A换热后被冷却到500℃，从荒煤气出口1c排出，接着进入原有的焦炉上升管的桥管进行喷氨水冷却到85℃左右后进入集气管。
本实施例中通过使用本实用新型的焦炉荒煤气用余热回收装置使得荒煤气的500℃到750℃温度段的余热得到了回收再利用，可以降低现有工艺氨水喷洒量，为后续焦化废水的治理做到减量化。
本实用新型的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，由于其提高了换热套管外管壁面温度，减少了结焦的可能性，解决了工业焦炉荒煤气成分复杂的问题的同时也解决了荒煤气流量、温度周期变化带来换热影响的问题，而整个余热回收组件与焦炉上升管相互密封，其整体安全可靠，且采用了氢气作为换热介质，使得换热效率大大提高。本实用新型适用于各种工业焦炉炼焦过程中的焦炉管道内的荒煤气的余热利用领域。
Claims (6)
1.一种焦炉荒煤气用余热回收装置，包括管内设置有耐火材料层的焦炉上升管（1），该焦炉上升管的上端设置有上升管水封盖（1a），焦炉上升管的下端开设有荒煤气进口（1b），焦炉上升管的管壁一侧设置贯通管内的荒煤气出口（1c），其特征在于：
所述的焦炉上升管（1）在其管内设置有一余热回收组件（A），该余热回收组件与焦炉上升管之间相互密封；
所述的余热回收组件（A）的上部固定在上升管水封盖（1a）处的下部，而余热回收组件的下部则设置于焦炉上升管（1）下端的荒煤气进口（1b）处。
2.如权利要求1所述的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，其特征在于，所述的余热回收组件（A）包括换热内管（A1）、换热外管（A2）、换热内管焊接固定板（A3）、换热外管焊接固定板（A4）、换热介质进入管（A5）和换热介质出口管（A6）。
3.如权利要求2所述的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，其特征在于，所述的换热内管的直径小于换热外管的直径，换热内管的长度与换热外管的长度相等，换热内管的上部伸出换热外管的上部，换热内管两端开口，而换热外管上端开口下端密封，即换热内管可以设置在换热外管内，形成一换热套管组件，各个换热套管组件呈环状间隔分布在焦炉上升管（1）内壁处。
4.如权利要求2所述的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，其特征在于，所述的换热内管的管路上端固定设置在一与焦炉上升管焊接密封的圆形的换热内管焊接固定板上，该换热内管焊接固定板与焦炉上升管的上升管水封盖（1a）之间的管路空间处设置有与外部管路相通的换热介质进入管，该换热介质进入管与换热内管管路相通。
5.如权利要求2所述的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，其特征在于，所述的换热外管的管路上端固定设置在一与焦炉上升管焊接密封的圆形的换热外管焊接固定板上，该换热外管焊接固定板与换热内管焊接固定板之间的管路空间处设置有与外部管路相通的换热介质出口管，该换热介质出口管与换热外管管路相通。
6.如权利要求2所述的一种焦炉荒煤气用余热回收装置，其特征在于，所述的换热内管（A1）的直径为30～50mm，换热外管（A2）的直径为60～80mm，换热内管和换热外管的数量相互对应，均为10～25个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141001 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |