CN212870842U - 两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，包括荒煤气管道、上法兰、下法兰、第一换热盘管、第二换热盘管、下进出口、下集合装置、上进出口和上集合装置；所述荒煤气管道自外而内依次包括外筒壁、保温层、柔性中间介质层和内筒壁；所述第一换热盘管和第二换热盘管交替设于柔性中间介质层内，两个换热盘管的下端穿过保温层和外筒壁，并且通过下集合装置与下进出口连接，两个换热盘管的上端穿过保温层和外筒壁，并且通过上集合装置与上进出口连接；所述下集合装置上设有下盘管开关装置，上集合装置上设有上盘管开关装置。该换热器结构简单、成本低廉、使用方便。
Description
技术领域
本实用新型属于电力设备领域，特别涉及一种两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器。
背景技术
焦炉能对煤炭做高温干馏处理，将其高效地转换为焦炭、焦炉煤气、煤焦油、粗苯等产物，是高效的能量转换窑炉。在焦炉支出热中，650℃-700℃荒煤气的带出热约占36％，具有极高的回收利用价值。目前，通常采用降温处理工艺来实现荒煤气的工业应用，传统工艺为：向高温荒煤气喷洒大量70℃-75℃循环氨水使其降温，实现余热回收，然而，这会导致高温荒煤气带出热因循环氨水的大量蒸发而浪费。
在20世纪80年代，日本大部分焦化厂曾将导热油用于上升管回收荒煤气带出热：他们将上升管做成夹套管，导热油通过夹套管与高温荒煤气间接换热，被加热的高温导热油可用于多种用途，例如蒸氨、蒸馏煤焦油、干燥入炉煤等等。后来，济钢曾在五孔上升管进行了类似的试验；武钢、马钢、鞍钢、涟钢、北京焦化厂、沈阳煤气二厂、本钢一铁、平顶山焦化厂等多家企业曾在上升管采用水汽化冷却技术回收这部分热量；此外，也有企业采用以氮气为介质、与高温荒煤气间接换热的方法。然而，以上各种方法或多或少存在以下问题：传热过程的结构设计不合理、循环不够通畅、荒煤气侧壁面焦油粘结导致堵塞荒煤气通道、导热油结焦堵塞导热油通道、或不能有效解决开停车和运行过程的热胀冷缩问题,这使得以上方法或者难以成功实施，或者难以实现令人满意的效果。特别是由于上升管内荒煤气因在整个结焦周期内装煤、炼焦、保温、出焦各阶段的温度周期性和间隙性变化，使得内筒壁热胀冷缩很明显，热胀冷缩后的内筒壁挤压其他结构，导致内筒壁易损坏，必须更换整个换热器。
即使能够解决上述问题，现有焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，也存在功能单一，使用寿命短等缺陷。
实用新型内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器。
技术方案：本实用新型提供一种两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，包括荒煤气管道、上法兰、下法兰、第一换热盘管、第二换热盘管、下进出口、下集合装置、上进出口和上集合装置；所述荒煤气管道自外而内依次包括外筒壁、保温层、柔性中间介质层和内筒壁；所述上法兰与外筒壁顶部焊接连接，并且底部设有环形凹陷，所述内筒壁顶部设于环形凹陷内；所述下法兰分别与外筒壁底部、内筒壁底部焊接连接；所述第一换热盘管和第二换热盘管交替设于柔性中间介质层内，两个换热盘管的下端穿过保温层和外筒壁，并且通过下集合装置与下进出口连接，两个换热盘管的上端穿过保温层和外筒壁，并且通过上集合装置与上进出口连接；所述下集合装置上设有下盘管开关装置，上集合装置上设有上盘管开关装置。
作为一种实施方案：下盘管开关装置的数量为一个，能够同时控制第一换热盘管和第二换热盘管位于下集合装置中管路的打开或闭合；上盘管开关装置的数量为一个，能够控制第一换热盘管和第二换热盘管位于上集合装置中管路的打开或闭合。
作为一种实施方案：下盘管开关装置的数量为两个，分别控制第一换热盘管和第二换热盘管位于下集合装置中管路的打开或闭合；上盘管开关装置的数量为两个，分别控制第一换热盘管和第二换热盘管位于上集合装置中管路的打开或闭合。
作为改进，所述换热盘管的数量可以大于两个，即柔性中间介质层内还可以设有第三换热盘管、第四换热盘管等。
作为改进，所述下进出口的前端连接有下进口阀门和下出口阀门；所述上进出口的前端连接有上进口阀门和上出口阀门。
作为改进，还包括一组直翅片或钉头，所述一组直翅片或钉头固定于内筒壁的内侧壁上。
作为另一种改进，还包括螺柱，所述螺柱一端固定于内筒壁外壁上，另一端穿过柔性中间介质层。
有益效果：本实用新型提供的两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器结构简单、成本低廉、使用方便，通过第一换热盘管和第二换热盘管的交替设置(螺旋盘管)，既可以当成蒸汽过热器，也可以当成蒸发器使用。同时，两套盘管设计，可以根据不同的功用选择不同的材质，达到成本控制的目的。另外，下盘管开关装置和上盘管开关装置的设置，可以控制两套换热盘管在集合装置中管路的打开或闭合，一方面主动选择盘管，实现盘管功用和材质的精确匹配；另一方面，当仅使用一种功用时，两套盘管交替使用，大大延长装置的使用寿命。
通过设置具有环形凹陷的上法兰既保证了荒煤气因不会漏入换热层而外泄，又保证了整个装置的膨胀自由，即内筒壁顶端由于随上升管内荒煤气因在整个结焦周期内装煤、炼焦、保温、出焦各阶段的温度周期性和间隙性变化在上下方向呼吸式自由伸缩。本实用新型提供的换热器的盘管在单独存在时可像弹簧一样上下自由伸缩运动，设于换热器中后受螺柱和柔性中间介质层的支撑，随内筒一起做上下方向的自由运动。
本实用新型提供的换热器的内筒壁表面焊接有直翅片或钉头作为传热的扩展表面以强化荒煤气的换热用途。
本实用新型提供的换热器在柔性中间介质层内埋设金属螺柱，金属螺柱起到防止材质热胀冷缩不均时固定盘管、保持柔性中间介质层和内筒外表紧密贴合的作用。
本实用新型提供的换热器外筒壁的内表面设置有柔性保温层，以减少设备散热损失。
附图说明
图1为本实用新型两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器的结构示意图。
图2为上升管换热器内部结构的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器作出进一步说明。
实施例1
两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，见图1，包括荒煤气管道1、上法兰2、下法兰3、第一换热盘管4、第二换热盘管5、下进出口6、下集合装置7、上进出口8和上集合装置9；所述荒煤气管道1自外而内依次包括外筒壁11、保温层12、柔性中间介质层13、内筒壁14、一组直翅片或钉头15和螺柱16；一组直翅片或钉头15固定于内筒壁14的内侧壁上。螺柱16一端固定于内筒壁14外壁上，另一端穿过柔性中间介质层13；上法兰2与外筒壁11顶部焊接连接，并且底部设有环形凹陷21，内筒壁14顶部设于环形凹陷21内；下法兰3分别与外筒壁11底部、内筒壁14底部焊接连接；具体而言，内筒壁14下端与下法兰3焊接无泄漏，上端设于上法兰2的环形凹陷21内，外筒壁11与下法兰3、上法兰2焊接无泄漏。设备的工作过程为周期性、间歇性的温度及荒煤气流量变化过程，内筒壁14受工作温度的变化有上下伸缩的长度变化，上端在环形凹陷21内自由膨胀；内筒壁14与环形凹陷21的内壁间有一定的间隙，根据内筒壁14的工作温度变化计算出内筒壁14的最大膨胀量，设置内筒壁14顶端至环形凹陷21底部的距离。
第一换热盘管4和第二换热盘管5交替设于柔性中间介质层13内，两个换热盘管的下端穿过保温层12和外筒壁11，并且通过下集合装置7与下进出口6连接，两个换热盘管的上端穿过保温层12和外筒壁11，并且通过上集合装置9与上进出口8连接；具体而言，下集合装置7、上集合装置9与外筒壁11之间焊接无泄漏。
下进出口6的前端连接有下进口阀门61和下出口阀门62；上进出口8的前端连接有上进口阀门81和上出口阀门82，这些阀门能够控制液体/气体的流进或者流出。下集合装置7上设有下盘管开关装置71，上集合装置9上设有上盘管开关装置91。下盘管开关装置71的数量为一个，能够同时控制第一换热盘管4和第二换热盘管5位于下集合装置7中管路的打开或闭合；上盘管开关装置91的数量为一个，能够控制第一换热盘管4和第二换热盘管5位于上集合装置9中管路的打开或闭合，两个盘管开关装置能够进一步精确控制两个换热盘管的切换。
作为蒸汽过热器使用时，换热盘管的上端是饱和蒸汽进口，下端是过热蒸汽出口；作为蒸发器使用时，换热盘管的下端是水进口，上端是饱和蒸汽出口，换热盘管可以根据不同的功用选择不同的材质，通过下盘管开关装置和上盘管开关装置的设置，可以实现盘管功用和材质的精确匹配。换热盘管的数量可以大于两个，根据所需功用以及蒸汽的流速和流动阻力，确定换热盘管的数量。
实施例2
同实施例1，不同之处仅在于：下盘管开关装置71的数量为两个，分别控制第一换热盘管4和第二换热盘管5位于下集合装置7中管路的打开或闭合；上盘管开关装置91的数量为两个，分别控制第一换热盘管4和第二换热盘管5位于上集合装置9中管路的打开或闭合。
Claims (7)
1.一种两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，其特征在于：包括荒煤气管道(1)、上法兰(2)、下法兰(3)、换热盘管、下进出口(6)、下集合装置(7)、上进出口(8)和上集合装置(9)；所述换热盘管包括第一换热盘管(4)和第二换热盘管(5)；所述荒煤气管道(1)自外而内依次包括外筒壁(11)、保温层(12)、柔性中间介质层(13)和内筒壁(14)；所述上法兰(2)与外筒壁(11)顶部焊接连接，并且底部设有环形凹陷(21)，所述内筒壁(14)顶部设于环形凹陷(21)内；所述下法兰(3)分别与外筒壁(11)底部、内筒壁(14)底部焊接连接；所述第一换热盘管(4)和第二换热盘管(5)交替设于柔性中间介质层(13)内，所述换热盘管的下端穿过保温层(12)和外筒壁(11)，并且通过下集合装置(7)与下进出口(6)连接，两个换热盘管的上端穿过保温层(12)和外筒壁(11)，并且通过上集合装置(9)与上进出口(8)连接；所述下集合装置(7)上设有下盘管开关装置(71)，上集合装置(9)上设有上盘管开关装置(91)。
2.根据权利要求1所述的两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，其特征在于：下盘管开关装置(71)的数量为一个，能够同时控制第一换热盘管(4)和第二换热盘管(5)位于下集合装置(7)中管路的打开或闭合；上盘管开关装置(91)的数量为一个，能够控制第一换热盘管(4)和第二换热盘管(5)位于上集合装置(9)中管路的打开或闭合。
3.根据权利要求1所述的两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，其特征在于：下盘管开关装置(71)的数量为两个，分别控制第一换热盘管(4)和第二换热盘管(5)位于下集合装置(7)中管路的打开或闭合；上盘管开关装置(91)的数量为两个，分别控制第一换热盘管(4)和第二换热盘管(5)位于上集合装置(9)中管路的打开或闭合。
4.根据权利要求1所述的两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，其特征在于：所述换热盘管的数量大于两个。
5.根据权利要求1所述的两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，其特征在于：所述下进出口(6)的前端连接有下进口阀门(61)和下出口阀门(62)；所述上进出口(8)的前端连接有上进口阀门(81)和上出口阀门(82)。
6.根据权利要求1所述的两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，其特征在于：还包括一组直翅片或钉头(15)，所述一组直翅片或钉头(15)固定于内筒壁(14)的内侧壁上。
7.根据权利要求1所述的两用型多螺旋盘管的焦炉上升管荒煤气余热回收换热器，其特征在于：还包括螺柱(16)，所述螺柱(16)一端固定于内筒壁(14)外壁上，另一端穿过柔性中间介质层(13)。
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Cited By (1)
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| CN114485214A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 安徽科技学院 | 一种白炭黑生产用余热回收装置 |
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2020
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