CN211570543U - 一种水冷壁换热设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水冷壁换热设备，包括：壳体及设置在壳体内部的若干换热单元；换热单元包括：外部绕管式换热组件、内部多层绕管式换热组件和吊架管道；外部绕管式换热组件与壳体的内壁相连接，内部多层绕管式换热组件和吊架管道位于外部绕管式换热组件内部，吊架管道置于内部多层绕管式换热组件的上方，内部多层绕管式换热组件通过吊架管道与壳体外的冷却介质源连通；外部绕管式换热组件与内部多层绕管式换热组件的最外层之间以及内部多层绕管式换热组件的各层之间分别形成多个换热通道，冷却介质不与物料直接接触，因此不会影响物料的后续使用，也不会产生有害的副产物，保障了人身安全，并且不会对环境产生不良影响。

Description

一种水冷壁换热设备

技术领域

本实用新型涉及物料冷却技术领域，具体而言，涉及一种水冷壁换热设备。

背景技术

在传统的煤炭焦化或热解行业，完成相关炼焦反应或热解反应后生成的高温焦炭/半焦产品，高温焦炭/半焦产品需要降温后再利用，现有技术通常采用喷水熄焦的方法强制使其降温，这样处理后的焦炭/半焦含水率高，不利于产品的利用，并且，在熄焦过程中会产生氨气、一氧化碳等有害气体，存在人身安全方面的问题，与此同时，熄焦现场会有大量黑水流淌，对作业环境的影响较大。另外，热半焦所含的大量热量无法得到利用，在能量利用方面也是一大损失。

有些技术使用转动的冷焦机设备来使高温焦炭/半焦产品降温，这类设备因为其转动轴处的密封问题无法解决，存在高温焦炭/半焦产品甚至煤气/热解气泄漏导致火灾、爆炸的风险，尤其在高压条件下运行的风险更大。

发明内容

鉴于此，本实用新型提出了一种水冷壁换热设备，旨在解决现有技术中对物料冷却降温时存在的不利于产品利用以及对人身安全和环境造成不良影响的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种水冷壁换热设备，包括：壳体及设置在所述壳体内部的若干换热单元；其中，所述换热单元包括：外部绕管式换热组件、内部多层绕管式换热组件和吊架管道；其中，所述外部绕管式换热组件与所述壳体的内壁相连接，所述内部多层绕管式换热组件和所述吊架管道位于所述外部绕管式换热组件内部，所述吊架管道置于所述内部多层绕管式换热组件的上方，所述内部多层绕管式换热组件通过所述吊架管道与所述壳体外的冷却介质源相连通；所述外部绕管式换热组件与所述内部多层绕管式换热组件的最外层之间以及所述内部多层绕管式换热组件的各层之间分别形成多个换热通道，以对进入所述壳体的物料进行换热。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述换热单元还包括：物料分布器；其中，所述物料分布器设置在所述吊架管道上方，用以使得所述物料均匀分布并阻止粒径较大的物料进入各所述换热通道中。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述物料分布器为锥状体，并且，所述锥状体的锥顶端朝向所述壳体的顶部。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述吊架管道包括：若干支撑体和多支冷却介质输送管道；其中，各所述支撑体沿壳体的径向呈散射状分布，各所述冷却介质输送管道布设于对应的所述支撑体中，且均与所述壳体外的冷却介质源连通。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述支撑体的顶部设置有挡料罩，用以防止所述物料聚集在所述吊架管道上。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述挡料罩为锥形、圆形、椭圆形或伞形，其斜面和水平面的夹角大于所述物料的安息角。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述外部绕管式换热组件的顶部沿周向设置有弧形挡板，用以防止所述物料从所述外部绕管式换热组件的外壁与所述壳体内壁的间隙内未经冷却就直接排出至所述壳体底部。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述内部多层绕管式换热组件由多支呈螺旋状绕设的管道依次套设而成，且各层所述管道之间具有间隙；所述外部绕管式换热组件由管道呈螺旋状绕设而成。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述内部多层绕管式换热组件中的最内层管道顶部设置有锥形盖板，用以阻止所述物料直接经过所述最内层换管道围设的空腔排出至所述壳体的底部。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述外部绕管式换热组件和所述内部多层绕管式换热组件均为上部呈圆柱状、下部呈倒圆锥状的结构。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述壳体的顶部开设有物料入口，所述物料入口处设置有入口管道，所述入口管道上设置有入口插杆阀。

进一步地，上述水冷壁换热设备中，所述入口插杆阀包括：多根金属杆， 各所述金属杆沿与所述入口管道相垂直的方向并排设置于所述入口管道，以形成阀面；各所述金属杆中，任意相邻的两根所述金属杆之间具有间隙。

本实用新型提供的水冷壁换热设备，壳体内设置有外部绕管式换热组件、内部多层绕管式换热组件及吊架管道，高温物料下落过程中，与吊架管道接触后进入内部多层绕管式换热组件的各个换热通道及外部绕管式换热组件与内部多层绕管式换热组件之间的换热通道中，内部多层绕管式换热组件和外部绕管式换热组件中的冷却介质与高温物料进行接触换热，从而对物料进行充分的降温，而冷却介质不与物料直接接触，因此不会影响物料的后续使用，也不会产生有害的副产物，保障了人身安全，并且不会对环境产生不良影响；同时，由于本实施例提供的水冷壁换热设备未使用转动设备，因而不存在由于密封效果差导致高温焦炭/半焦产品甚至煤气/热解气发生泄漏而产生的安全风险，设备运行更加安全可靠。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的水冷壁换热设备的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的水冷壁换热设备的又一内部结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参阅图1和图2，本实用新型实施例的水冷壁换热设备包括：壳体1及设置在所述壳体1内部的若干换热单元2；其中，所述换热单元2包括：外部绕管式换热组件21、内部多层绕管式换热组件22和吊架管道23；其中，所述外部绕管式换热组件21与壳体1的内壁相连接，所述内部多层绕管式换热组件22和吊架管道23位于所述外部绕管式换热组件21内部，所述吊架管道23置于所述内部多层绕管式换热组件22的上方，所述内部多层绕管式换热组件22通过所述吊架管道与壳体1外的冷却介质源相连通；所述外部绕管式换热组件21与所述内部多层绕管式换热组件22的最外层之间以及所述内部多层绕管式换热组件22的各层之间分别形成多个换热通道，以对进入所述壳体1的物料进行换热。

具体而言，壳体 1 的顶部开设有供物料流入的物料入口，底部设置有供物料流出的物料出口。外部绕管式换热组件21可以由换热管道绕设而成，外部绕管式换热组件21顶部设置有上环形管214，底部设置有下环形管213，上环形管214与外部绕管式换热组件21连接为一体，下环形管213套接在外部绕管式换热组件21的底部且下环形管213上设有支架，以使得外部绕管式换热组件21通过该支架所述壳体1的内壁上的下鞍座4相连接，外部绕管式换热组件21的顶部可通过上环形管214上设置的支架与所述壳体1内壁的上鞍座相连接。

其中，外部绕管式换热组件21底部的环形管213的两侧分别连接有外部冷却介质输送管212，外部冷却介质输送管212的顶部端口与外部绕管式换热组件21的顶部连通，实际工作时，环形管213通过穿过壳体1内壁的外界冷却介质输送管路与外界冷却介质源连通，以使冷却介质沿着外部冷却介质输送管212输送至外部绕管式换热组件21中，并自外部绕管式换热组件21顶部向下流动以对物料进行换热后，将冷却介质排出至冷却介质源。

内部多层绕管式换热组件22由多支管道绕设而成的换热管依次套设组成，其上方设置有吊架管道23，吊架管道23与内部多层绕管式换热组件22固定连接，一方面可以通过吊架管道23将内部多层绕管式换热组件22连接在壳体1内部，另一方面，可以通过吊架管道23中的冷却介质输送管道231向内部多层绕管式换热组件22中的各层换热管中输送冷却介质。

吊架管道23可以为方形支架结构，其上设置有多个冷却介质输送管道231，以分别与内部多层绕管式换热组件22的各层管道连通，使冷却介质自上而下流经各层管道中进行换热后，输出至壳体1外的冷却介质源，实现冷却介质的循环利用；冷却介质输送管道231可以直接穿过外部绕管式换热组件21和壳体1与壳体外部的冷却介质源相连通，也可以通过依次穿过外部绕管式换热组件21和壳体1的外界冷却介质输送管路与壳体外部的冷却介质源相连通。

外部绕管式换热组件21和内部多层绕管式换热组件22可以均由金属管绕设而成，二者可以同轴设置，内部多层绕管式换热组件22的顶部低于外部绕管式换热组件21，以为吊架管道23提供安装空间，外部绕管式换热组件21与内部多层绕管式换热组件22之间，以及内部多层绕管式换热组件22的各层换热组件之间均具有一定的间隙，用于物料在通过所述间隙时和各换热组件内的冷却介质换热降温。

实际中，可以沿壳体的轴向间隔设置有多组换热单元，即：沿壳体1内部自上而下设置多个换热单元，以对进入壳体的物料进行多次换热，以确保达到良好的冷却效果。

上述显然可以得出，本实施例中提供的水冷壁换热设备，壳体内设置有外部绕管式换热组件、内部多层绕管式换热组件及吊架管道，高温物料下落过程中，与吊架管道接触后进入内部多层绕管式换热组件的各个换热通道及外部绕管式换热组件与内部多层绕管式换热组件之间的换热通道中，内部多层绕管式换热组件和外部绕管式换热组件中的冷却介质与高温物料进行接触换热，从而对物料进行充分的降温，而冷却介质不与物料直接接触，因此不会影响物料的后续使用，也不会产生有害的副产物，保障了人身安全，并且不会对环境产生不良影响；同时，由于本实施例提供的水冷壁换热设备未使用转动设备，因而不存在由于密封效果差导致高温焦炭/半焦产品甚至煤气/热解气发生泄漏而产生的安全风险，设备运行更加安全可靠。

上述实施例中，优选的，外部绕管式换热组件21可以由管道呈螺旋状绕设而成；内部多层绕管式换热组件22可以由多支呈螺旋状绕设的管道依次套设而成，且各层所述管道之间具有间隙，以使下落的物料能与各层换热面充分接触后进行换热后下落至壳体1底部以避免堵塞各层换热管。优选的，内部多层绕管式换热组件22中位于外层的管道的底部位于内层的管道的底部，以增加换热面积，提高冷却效果。

进一步优选的，内部多层绕管式换热组件22和所述外部绕管式换热组件21均为上部呈圆柱状、下部呈倒圆锥状的结构。实际中，将内部多层绕管式换热组件22和所述外部绕管式换热组件21的上部设置成圆柱状，以满足设备的承压要求；将二者的下部设置呈倒圆锥状，可以减缓物料的下落速度，延长换热时间，达到较好的冷却效果。由于物料具有安息角，因此，外部绕管式换热组件21和内部多层绕管式换热组件22的圆锥斜面和水平方向的夹角略大于物料的安息角，因而物料在接触外部绕管式换热组件21和内部多层绕管式换热组件22形成的各个换热面后，既可以在自重作用下沿两个换热组件的锥面下落，又不至于下落速度过快而影响冷却效果。

所述内部多层绕管式换热组件22中的最内层管道顶部设置有锥形盖板221，用以阻止所述物料直接经过所述最内层管道围设的空腔排出至所述壳体1的底部。锥形盖板221的设置，可以有效避免从壳体顶部下落的物料未经冷却就从内部多层绕管式换热组件22的最内层管道绕设的空间区域中排出，影响最终的冷却效果。

继续参阅图1和图2，所述吊架管道23可以包括：若干支撑体和多支冷却介质输送管道231；其中，各所述支撑体沿壳体的径向呈散射状分布，各所述冷却介质输送管道231布设于对应的所述支撑体中，且均与所述壳体外的冷却介质源连通。

具体而言，支撑体可以为方形板状结构，各个支撑体可以沿壳体的径向呈散射状分布，且各个支撑体的宽度可以与外部绕管式换热组件1的内径相当；各支所述冷却介质输送管道231呈折弯状埋设在每个所述支撑体内，并与所述内部多层绕管式换热组件22中对应的各层管道连通。各个冷却介质输送管道231可以由数根外形为正方形的管道通过弯管固定连接而成，将各冷却介质输送管道231埋设入内部多层绕管式换热组件22后，其可以通过管接头与穿过外部绕管式换热组件21和壳体1的外界冷却介质输送管路相连通，使冷却介质分在内部多层绕管式换热组件22中自上而下流动，与物料进行换热后再排出至外界冷却介质源。吊架管道23将冷却介质的供给管道和对内部多层绕管式换热组件的支撑相结合，横截面积小，结构简单，对换热影响小且易于加工制造。优选的，支撑体的顶部设置有挡料罩，用以防止所述物料聚集在所述吊架管道上。更优选的，所述挡料罩为锥形、圆形、椭圆形或伞形，其斜面和水平面的夹角大于所述物料的安息角。每个支撑体的顶面均设置一个三棱柱状的挡料罩，可以有效的防止部分物料聚集在各个支撑体的顶面上。

上述各实施例中，壳体 1 的物料入口处设置有与壳体 1 内部空间相连通的入口管道10， 入口管道10 上设置有入口插杆阀3，入口插杆阀3包括：多根耐高温的金属杆，各金属杆沿与入口管道 10 相垂直的方向并排设置，从而形成阀面。各金属杆中， 任意相邻的两个金属杆之间具有一定间距的缝隙，起到隔离物料的作用，同时还不妨碍气体流动。该水冷壁换热设备运行期间，可由驱动装置控制调整金属杆之间间隙的大小，从而调整入口插杆阀的开度，以实现调节物料的进料量。由于阀面靠近壳体 1 内部空间的一侧与阀面远离壳体1 内部空间的一侧之间的压差小，因而该入口插杆阀在制造选材时主要需要考虑设计温度，对阀门密封面形式、设计压力等方面的要求低，具有适用范围广、制造成本低等优点。

再次参见图1，所述外部绕管式换热组件21的顶部沿周向设置有弧形挡板211，用以防止所述物料从所述外部绕管式换热组件21的外壁与所述壳体1内壁的间隙内未经冷却就直接排出至所述壳体1的底部。

具体而言，弧形挡板211自壳体1内部从上至下呈缩口结构，外部绕管式换热组件21的顶部可以通过其顶部的支架和弧形挡板211与所述壳体1内壁的鞍座相连接，弧形挡板211的设置，一方面可以防止物料未经冷却就落入下游设备，另一方面，弧形挡板211还可以起到消除热位移的作用。

上述各实施例中，所述换热单元2还包括：物料分布器24；其中，所述物料分布器24设置在所述吊架管道23上方，用以使得所述物料均匀分布并阻止粒径较大的物料进入各所述换热通道中。物料分布器24与吊架管道23可以固定连接。优选的，所述物料分布器24为锥状体，并且，所述锥状体的锥顶端朝向所述壳体1的顶部。物料分布器24的锥底面直径可以与外部绕管式换热组件21的直径保持一致。

具体而言，物料分布器24可以由带加强筋的丝网制成，丝网的孔径根据需处理的物料的粒度来选择。入口插杆阀3的开度控制进料量后，物料在重力作用下掉落至物料分布器24表面，被均匀分散后落入各个散热通道中，粒径过大的物料将被物料分布器24阻挡，堆积在外部绕管式换热组件21和弧形挡板211的连接处，不影响后续物料继续进入设备的冷却。

使用本实施例提供的水冷壁换热设备对高温物料进行降温时：高温固体物料在重力作用下，从入口插杆阀落入壳体内，首先下落至物料堵分布器表面，被物料分布器分布至内部多层绕管式换热组件与外部绕管式换热组件形成的多个换热面上进行换热降温；外部绕管式换热组件和内部多层绕管式换热组件的下部均呈倒圆锥状结构，物料下落时被阻挡，可以减缓物料的下落速度，延长换热时间，这样，物料与壳体内部沿轴向设置的多个换热单元的换热面多次接触冷却后，最终达到要求的温度，从而实现物料的降温，最后，降温后的固体物料通过壳体的物料出口排出壳体外。

综上，本实用新型中，通过在壳体内设置有外部绕管式换热组件、内部多层绕管式换热组件及吊架管道，高温物料下落过程中，与吊架管道接触后进入内部多层绕管式换热组件的各个换热通道及外部绕管式换热组件与内部多层绕管式换热组件之间的换热通道中，内部多层绕管式换热组件和外部绕管式换热组件中的冷却介质与高温物料进行换热，从而对物料进行充分的降温，而冷却介质不与物料直接接触，因此不会影响物料的后续使用，也不会产生有害的副产物，保障了人身安全，并且不会对环境产生不良影响；同时，由于本实施例提供的水冷壁换热设备未使用转动设备，因而不存在由于密封效果差导致高温焦炭/半焦产品甚至煤气/热解气发生泄漏而产生的安全风险，设备运行更加安全可靠。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种水冷壁换热设备，其特征在于，包括：壳体及设置在所述壳体内部的若干换热单元；其中，

所述换热单元包括：外部绕管式换热组件、内部多层绕管式换热组件和吊架管道；其中，

所述外部绕管式换热组件与所述壳体的内壁相连接，所述内部多层绕管式换热组件和所述吊架管道位于所述外部绕管式换热组件内部，所述吊架管道置于所述内部多层绕管式换热组件的上方，所述内部多层绕管式换热组件通过所述吊架管道与所述壳体外的冷却介质源相连通；所述外部绕管式换热组件与所述内部多层绕管式换热组件的最外层之间以及所述内部多层绕管式换热组件的各层之间分别形成多个换热通道，以对进入所述壳体的物料进行换热。

2.根据权利要求1所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述换热单元还包括：物料分布器；其中，

所述物料分布器设置在所述吊架管道上方，用以使得所述物料均匀分布并阻止粒径较大的物料进入各所述换热通道中。

3.根据权利要求2所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述物料分布器为锥状体，并且，所述锥状体的锥顶端朝向所述壳体的顶部。

4.根据权利要求1所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述吊架管道包括：若干支撑体和多支冷却介质输送管道；其中，

各所述支撑体沿壳体的径向呈散射状分布，各所述冷却介质输送管道布设于对应的所述支撑体中，且均与所述壳体外的冷却介质源连通。

5.根据权利要求4所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述支撑体的顶部设置有挡料罩，用以防止所述物料聚集在所述吊架管道上。

6.根据权利要求5所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述挡料罩为锥形、圆形、椭圆形或伞形，其斜面和水平面的夹角大于所述物料的安息角。

7.根据权利要求1所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述外部绕管式换热组件的顶部沿周向设置有弧形挡板，用以防止所述物料从所述外部绕管式换热组件的外壁与所述壳体内壁的间隙内未经冷却就直接排出至所述壳体底部。

8.根据权利要求1所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述内部多层绕管式换热组件由多支呈螺旋状绕设的管道依次套设而成，且各层所述管道之间具有间隙；所述外部绕管式换热组件由管道呈螺旋状绕设而成。

9.根据权利要求8所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述内部多层绕管式换热组件中的最内层管道顶部设置有锥形盖板，用以阻止所述物料直接经过所述最内层管道围设的空腔排出至所述壳体的底部。

10.根据权利要求8所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述外部绕管式换热组件和所述内部多层绕管式换热组件均为上部呈圆柱状、下部呈倒圆锥状的结构。

11.根据权利要求1所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述壳体的顶部开设有物料入口，所述物料入口处设置有入口管道，所述入口管道上设置有入口插杆阀。

12.根据权利要求11所述的水冷壁换热设备，其特征在于，所述入口插杆阀包括： 多根金属杆， 各所述金属杆沿与所述入口管道相垂直的方向并排设置于所述入口管道，以形成阀面； 各所述金属杆中，任意相邻的两根所述金属杆之间具有间隙。

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