CN209065824U - 一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，属于上升管换热器领域。本实用新型的无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，其内筒体的外壁上以去除材料加工工艺成型有环形汽液槽和汽液连通槽，内筒体的环形汽液槽与外筒体围合形成环形腔室，内筒体的汽液连通槽、内筒体的外壁和外筒体三者围合形成均流通道，换热介质进入环形腔室后沿内筒体周向迅速分布均匀，进入环形腔室内的换热介质沿各个均流通道向内筒体径向扩散流向下一个环形腔室内，不仅换热效率高，而且内筒体采用去除材料加工工艺一体成型，整体强度较现有技术的上升管换热器更高，承压性更好；并且水夹套结构更加简单，制作方法简单，使用寿命更长。

Description

一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构

技术领域

本实用新型涉及一种换热装置，更具体地说，涉及一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构。

背景技术

众所周知，焦炉炭化室上升管逸出的荒煤气温度为650～850℃，带出的热量占炼焦耗热总量的35％左右。常规工艺下，在桥管处喷洒大量70～75℃的循环氨水，将高温荒煤气温度降至95～105℃，再进入回收煤气净化系统，不仅消耗大量氨水，而且增加了系统中的动力消耗，也恶化了焦炉的操作环境，同时也导致大量余热浪费。长期以来，针对荒煤气余热利用，国内外研究人员均作了大量工作，为提高上升管结构的承压能力，目前除了水夹套形式的上升管外，还有在螺旋盘管与内筒外侧腔体内整体浇铸加工上升管筒体的技术方案，但由于大型薄壁空心铸件，当铁液浇入散热面积大的宽窄小型腔时，伴随型壁阻力，型内膨胀压力，前沿铁液不断冷却降温后流动性变差，在两侧周围铁液汇拢时，由于低温铁液难以熔融为一体，容易形成冷隔或浇不足等缺陷。对于浇铸超过1米长的管件，铁液密度高，底部压强大还会侵蚀熔化挤压底部胆管，产生变形，导致制成的上升管换热器管路局部阻力大，且浇铸成型的工件未经过细化晶粒的过程，强度低同样存在安全隐患。

焦炉上升管具有由内外筒体组成的水夹套，荒煤气直接通入内筒体中，与水夹套内的介质进行换热。因此，内筒体的工作环境非常恶劣，加之水夹套内需要设置汽液通道等结构，并且工作过程中需要承受水夹套内的压力，因此对于上升管内筒体的结构强度具有较高的要求。中国专利号ZL201520827030.X，授权公告日为2016年3月16日，发明创造名称为：焦炉荒煤气上升管换热装置，该申请案涉及一种焦炉荒煤气上升管换热装置，包括：内筒、中筒、换热组件、外筒、隔热件、烟气进口法兰和烟气出口法兰，内筒具有贯穿其的烟道，烟道具有位于内筒下端的进口和位于内筒上端的出口；换热组件设置在内筒与中筒之间，并与二者之间具有间隙，上端和下端分别具有流体出口和流体入口；隔热件设置在中筒与外筒之间。该申请案的焦炉荒煤气上升管换热装置，换热组件设置在内筒与中筒之间，并与内筒及中筒之间具有间隙，即换热组件独立于内筒与中筒，悬浮在二者之间，不与二者接触，从而降低了筒体在各种热态工况下的应力变化对换热组件造成的影响。但是，在该申请中，换热组件由多个换热管、分流器和汇流器组成，换热组件组装时废工废时，多个焊点难以保证焊接强度全部达标；并且，由于内外筒温度不一致，换热组件固定于之间承受巨大的集中应力，尤其是冷水突然进入，换热器容易激发水锤现象，即使是焊接在内筒上的换热组件也会因振动导致脱焊，换热组件脱焊后频繁位移易导致内筒与外筒的间隔腔内漏水。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有上升管内筒体存在强度低、水夹套结构设置复杂而造成使用寿命低、制作难度大等不足，提供一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，采用本实用新型的技术方案，内筒体的外壁上以去除材料加工工艺成型有环形汽液槽和汽液连通槽，内筒体的环形汽液槽与外筒体围合形成环形腔室，内筒体的汽液连通槽、内筒体的外壁和外筒体三者围合形成均流通道，换热介质进入环形腔室后沿内筒体周向迅速分布均匀，进入环形腔室内的换热介质沿各个均流通道向内筒体径向扩散流向下一个环形腔室内，不仅换热效率高，而且内筒体采用去除材料加工工艺一体成型，整体强度较现有技术的整体浇注成型的上升管换热器和采用卷板焊接成的上升管换热器更高，承压性更好；并且水夹套结构更加简单，制作方法简单，使用寿命更长。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，包括内筒体、外筒体、上法兰和下法兰，所述的外筒体套设于内筒体的外侧，所述的内筒体和外筒体的两端分别通过上法兰和下法兰固定连接，并在内筒体和外筒体之间形成密闭的水夹套，其中：

所述的内筒体具有一定厚度，且内筒体的外壁上以去除材料加工工艺成型有环形汽液槽和汽液连通槽，所述的环形汽液槽至少在内筒体的上下两端各设置一个，每个环形汽液槽均平行于内筒体的上下两端面；所述的汽液连通槽沿内筒体的周向纵向均匀设置若干条，且每条汽液连通槽均贯穿上下两个环形汽液槽；所述的内筒体的环形汽液槽与外筒体围合形成环形腔室，所述的内筒体的汽液连通槽、内筒体的外壁和外筒体三者围合形成均流通道；

所述的外筒体的两端还设有分别连通上下两个环形腔室的进水钢管和汽液出口钢管。

更进一步地，所述的环形汽液槽的深度大于或等于汽液连通槽的深度。

更进一步地，所述的内筒体为无缝钢管。

更进一步地，所述内筒体的壁厚为30mm，所述的汽液连通槽的深度为6～8mm，所述的环形汽液槽的深度为8～10mm。

更进一步地，所述的内筒体的内壁上还涂覆有内衬陶瓷。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，其内筒体的外壁上以去除材料加工工艺成型有环形汽液槽和汽液连通槽，内筒体的环形汽液槽与外筒体围合形成环形腔室，内筒体的汽液连通槽、内筒体的外壁和外筒体三者围合形成均流通道，换热介质进入环形腔室后沿内筒体周向迅速分布均匀，进入环形腔室内的换热介质沿各个均流通道向内筒体径向扩散流向下一个环形腔室内，汽液连通槽间的突出部分起到翅片作用，提高了换热器的换热效率，而且内筒体采用去除材料加工工艺一体成型，整体强度较现有技术的整体浇注成型的上升管换热器和采用卷板焊接成的上升管换热器更高，承压性更好；并且水夹套结构更加简单，制作方法简单，使用寿命更长；

(2)本实用新型的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，其环形汽液槽的深度大于或等于汽液连通槽的深度，使得上法兰、下法兰和内筒体、外筒体的上下两端面相接围合后，位于汽液连通槽处的均流通道截面小于位于环形汽液槽处的环形腔室截面，均流通道截面起到节流作用，有效防止了现有技术：水夹套形式的上升管中，当冷态的换热介质进入上升管的夹套内吸收内筒体传导的热量后迅速气化，还未及时在内筒体外壁表面均匀分布变向上流向上升管上部，使水夹套内换热介质分布不均匀，降低水夹套使用寿命的问题；

(3)本实用新型的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，其内筒体为无缝钢管，经过了锻造细化晶粒的过程，整体强度高，承压性更好；

(4)本实用新型的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，其内筒体的环形汽液槽和汽液连通槽通过车床加工获得，直接车削即可一体成型内筒体，制作方法简单，比整体浇铸成型、锻造、烧结形成的多种上升管换热器更易加工，并且结构强度更高；将内筒体和外筒体焊接在上下法兰上即可完成组装，整体焊缝少，易焊接，组装工时少，换热组件不会相对内筒体和外筒体移动，更加稳固。

附图说明

图1为本实用新型的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构的主视剖面结构图；

图2为图1中A-A方向的剖视结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、内筒体；2、外筒体；3、上法兰；4、下法兰；5、进水钢管；6、汽液出口钢管；7、内衬陶瓷；9、剖口；11、环形汽液槽；110、环形腔室；12、汽液连通槽；120、均流通道。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例

结合图1和图2所示，本实施例的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，包括内筒体1、外筒体2、上法兰3和下法兰4，外筒体2套设于内筒体1的外侧，内筒体1和外筒体2的两端分别通过上法兰3和下法兰4固定连接，并在内筒体1和外筒体2之间形成密闭的水夹套，上法兰3与内筒体1、外筒体2的一端通过剖口9焊接固连，下法兰4与内筒体1、外筒体2的另一端通过剖口9焊接固连，形成焦炉上升管主体结构。内筒体1具有一定厚度，且内筒体1的外壁上以去除材料加工工艺成型有环形汽液槽11和汽液连通槽12，环形汽液槽11至少在内筒体1的上下两端各设置一个，每个环形汽液槽11均平行于内筒体1的上下两端面；汽液连通槽12沿内筒体1的周向纵向均匀设置若干条，且每条汽液连通槽12均贯穿上下两个环形汽液槽11；内筒体1的环形汽液槽11与外筒体2围合形成环形腔室110，内筒体1的汽液连通槽12、内筒体1的外壁和外筒体2三者围合形成均流通道120，优选地，外筒体2的内壁与内筒体1的外壁距离小于1mm。外筒体2的两端还设有分别连通上下两个环形腔室110的进水钢管5和汽液出口钢管6，进水钢管5设于外筒体2的下端，汽液出口钢管6设于外筒体2的上端，换热介质由进水钢管5进入环形腔室110后沿内筒体1周向迅速分布均匀，之后进入环形腔室110内的换热介质沿各个均流通道120向内筒体1径向扩散流向下一个环形腔室110内。上述的去除材料加工工艺可为车削工艺。

本实施例中优选地，环形汽液槽11的深度大于或等于汽液连通槽12的深度，具体地，内筒体1的壁厚为30mm，汽液连通槽12的深度为6～8mm，环形汽液槽11的深度为8～10mm。采用上述结构，使得上法兰3、下法兰4和内筒体1、外筒体2的上下两端面相接围合后，位于汽液连通槽12处的均流通道120截面小于位于环形汽液槽11处的环形腔室110截面，均流通道120的截面起到节流作用，有效防止了现有技术：水夹套形式的上升管中，当冷态的换热介质进入上升管的夹套内吸收内筒体传导的热量后迅速气化，还未及时在内筒体外壁表面均匀分布变向上流向上升管上部，使水夹套内换热介质分布不均匀，降低水夹套使用寿命的问题。此外，在本实施例中，内筒体1为无缝钢管，经过了锻造细化晶粒的过程，整体强度高，承压性更好。内筒体1的内壁上还涂覆有内衬陶瓷7，提高了内筒体1的耐热性能。

本实施例的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，换热介质进入环形腔室后沿内筒体周向迅速分布均匀，进入环形腔室内的换热介质沿各个均流通道向内筒体径向扩散流向下一个环形腔室内，汽液连通槽间的突出部分起到翅片作用，提高了换热器的换热效率，而且内筒体采用去除材料加工工艺一体成型，整体强度较现有技术的整体浇注成型的上升管换热器和采用卷板焊接成的上升管换热器更高，承压性更好；并且水夹套结构更加简单，制作方法简单，使用寿命更长。

本实施例还公开了一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构的制作方法，包括以下步骤：

a、锻造无缝钢管，将无缝钢管按照内筒体1的长度裁切成若干段；

b、在裁切后的无缝钢管两端外壁表面分别车削成型出环形汽液槽11；

c、在两端环形汽液槽11之间的无缝钢管外壁表面均匀车削若干条贯通上下环形汽液槽11的汽液连通槽12，获得内筒体1；

d、在内筒体1的一端部焊接上法兰3，并将外筒体2焊接在上法兰3上，在内筒体1和外筒体2的另一端焊接下法兰4；

e、在外筒体2的上下端分别开一个与上下环形汽液槽11相对应的孔，并在上下两个孔中分别焊接进水钢管5和汽液出口钢管6。

本实施例的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构的制作方法，其内筒体1的环形汽液槽11和汽液连通槽12通过车床加工获得，直接车削即可一体成型内筒，制作方法简单，比整体浇铸成型、锻造、烧结形成的多种上升管换热器更易加工，并且结构强度更高；将内筒体1和外筒体2焊接在上下法兰上即可完成组装，整体焊缝少，易焊接，组装工时少，换热组件不会相对内筒体1和外筒体2移动，更加稳固。

本实用新型的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，内筒体的外壁上以去除材料加工工艺成型有环形汽液槽和汽液连通槽，内筒体的环形汽液槽与外筒体围合形成环形腔室，内筒体的汽液连通槽、内筒体的外壁和外筒体三者围合形成均流通道，换热介质进入环形腔室后沿内筒体周向迅速分布均匀，进入环形腔室内的换热介质沿各个均流通道向内筒体径向扩散流向下一个环形腔室内，不仅换热效率高，而且内筒体采用去除材料加工工艺一体成型，整体强度较现有技术的整体浇注成型的上升管换热器和采用卷板焊接成的上升管换热器更高，承压性更好；并且水夹套结构更加简单，制作方法简单，使用寿命更长。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，包括内筒体（1）、外筒体（2）、上法兰（3）和下法兰（4），所述的外筒体（2）套设于内筒体（1）的外侧，所述的内筒体（1）和外筒体（2）的两端分别通过上法兰（3）和下法兰（4）固定连接，并在内筒体（1）和外筒体（2）之间形成密闭的水夹套，其特征在于：

所述的内筒体（1）具有一定厚度，且内筒体（1）的外壁上以去除材料加工工艺成型有环形汽液槽（11）和汽液连通槽（12），所述的环形汽液槽（11）至少在内筒体（1）的上下两端各设置一个，每个环形汽液槽（11）均平行于内筒体（1）的上下两端面；所述的汽液连通槽（12）沿内筒体（1）的周向纵向均匀设置若干条，且每条汽液连通槽（12）均贯穿上下两个环形汽液槽（11）；所述的内筒体（1）的环形汽液槽（11）与外筒体（2）围合形成环形腔室（110），所述的内筒体（1）的汽液连通槽（12）、内筒体（1）的外壁和外筒体（2）三者围合形成均流通道（120）；

所述的外筒体（2）的两端还设有分别连通上下两个环形腔室（110）的进水钢管（5）和汽液出口钢管（6）。

2.根据权利要求1所述的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，其特征在于：所述的环形汽液槽（11）的深度大于或等于汽液连通槽（12）的深度。

3.根据权利要求1所述的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，其特征在于：所述的内筒体（1）为无缝钢管。

4.根据权利要求1所述的一种无缝焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置结构，其特征在于：所述内筒体（1）的壁厚为30mm，所述的汽液连通槽（12）的深度为6~8mm，所述的环形汽液槽（11）的深度为8~10mm。