CN220356154U - 一种基于毛细作用的上升管换热器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于毛细作用的上升管换热器，属于焦炉余热回收技术领域。一种基于毛细作用的上升管换热器，包括烟道管和套装在烟道管外侧的外筒，所述烟道管和外筒之间形成外通道，所述外筒上连接有入口管和出口管，所述入口管和出口管均与所述外通道相连通；所述烟道管上穿设有闭合的毛细管，所述毛细管的一部分位于所述烟道管内，另一部分位于所述外通道内，所述烟道管靠近所述外通道一侧的壁面上涂覆有绝热层，所述毛细管内填注工作介质。该基于毛细作用的上升管换热器优化了现有焦炉上升管换热器的内部结构，提高换热效率，同时防止结焦，实现焦化厂经济利益的最大化。

Description

一种基于毛细作用的上升管换热器

技术领域

本申请涉及一种基于毛细作用的上升管换热器，属于焦炉余热回收技术领域。

背景技术

炼焦生产是目前广泛使用的能源再加工和热能再回收利用方法，焦炭和炼焦煤气是其主要的能源产品。对炼焦过程中产生的余热资源进行高效回收是降低焦炉能耗的主要途径之一，同时也是建立资源节约、环境友好的绿色焦化厂的主要方向。焦炉荒煤气中温余热占整个焦化工序的36％左右，具有很大的利用空间。

近年来，虽然出现了很多种类的焦炉上升管，来收集利用这些热量，但是一直未取得突破性的进展；这是由于现有的大多数换热器换热效率都较低，无法有效回收荒煤气余热；并且，在换热过程中，烟气温度过低则会导致大量焦油析出，从而出现焦油粘结的问题，影响继续换热，因此难以实现长期稳定高效地运行；那么如何在提高换热器换热效率的同时尽量降低焦油粘结的影响，是目前荒煤气余热回收亟待解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种基于毛细作用的上升管换热器，优化了现有焦炉上升管换热器的内部结构，提高换热效率，同时防止结焦，实现焦化厂经济利益的最大化。

本实用新型的技术方案是：

一种基于毛细作用的上升管换热器，包括烟道管和套装在烟道管外侧的外筒，所述烟道管和外筒之间形成外通道，所述外筒上连接有入口管和出口管，所述入口管和出口管均与所述外通道相连通；

所述烟道管上穿设有闭合的毛细管，所述毛细管的一部分位于所述烟道管内，另一部分位于所述外通道内，所述烟道管靠近所述外通道一侧的壁面上涂覆有绝热层，所述毛细管内填注工作介质。

优选地，所述烟道管内侧套装有吸热筒，所述毛细管的一部分位于所述吸热筒与烟道管之间。

优选地，所述毛细管的内径小于5mm。

优选地，所述吸热筒远离所述烟道管一侧的壁面上涂覆有防结焦涂层。

优选地，所述毛细管由若干根相互连通的吸热管构成，所述吸热管呈U型，相邻的两根吸热管一根位于所述烟道管内，另一根位于所述吸热筒与烟道管之间。

优选地，所述外筒外侧设置有保温层。

优选地，所述外筒上设置有膨胀节。

优选地，所述出口管设置在所述外筒的顶部，所述入口管设置在所述外筒的底部。

优选地，所述出口管与所述毛细管的顶端之间设置有密封挡圈，所述密封挡圈位于所述外通道内。

优选地，所述入口管和出口管上均设置有阀门。

本申请能产生的有益效果包括但不限于：

本申请所提供的基于毛细作用的上升管换热器，具有烟道管、外筒、外通道和闭合的毛细管，工作介质在烟道管内吸收荒煤气余热，同时在毛细管内脉动流动，到达外通道后将吸收热量释放，并使外通道内换热介质吸收，从而实现荒煤气余热的回收利用；通过设置入口管和出口管，方便换热介质进入和流出；通过设置吸热筒，防止烟道内荒煤气直接冲刷吸热筒与烟道管之间的毛细管，延长其使用寿命，同时使得吸热筒充分吸收荒煤气热量，并将其传递给吸热筒与烟道管之间的毛细管；通过设置防结焦涂层，能够有效防止吸热筒内壁挂焦油、结石墨，影响其传热效果，保证荒煤气余热得到有效回收利用；该上升管换热器换热效率高，且不易挂焦油、结石墨，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例涉及的基于毛细作用的上升管换热器的结构示意图；

图2为本申请实施例涉及的基于毛细作用的上升管换热器的剖视图；

图3为本申请实施例涉及的毛细管的结构示意图；

图4为图3中A向的结构示意图；

部件和附图标记列表：

1、烟道管，2、外筒，3、外通道，4、入口管，5、出口管，6、毛细管，61、吸热管，62、工作介质，7、绝热层，8、吸热筒，9、防结焦涂层，10、保温层，11、膨胀节，12、密封挡圈，13、阀门。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本实用新型提供了一种基于毛细作用的上升管换热器，用于有效回收焦炉荒煤气中温余热，同时保证焦炉正常生产，下面参照附图对本申请的基于毛细作用的上升管换热器的结构和使用方法进行详细说明。

参考图1-4，本实施例提供了一种基于毛细作用的上升管换热器，包括烟道管1和套装在烟道管1外侧的外筒2，烟道管1和外筒2之间形成外通道3，便于换热介质吸收烟道内的热量并将其带出去；外筒2上连接有入口管4和出口管5，入口管4和出口管5均与外通道3相连通，方便换热介质进入和流出；

烟道管1上穿设有闭合的毛细管6，毛细管6的一部分位于烟道管1内，另一部分位于外通道3内，烟道管1靠近外通道3一侧的壁面上涂覆有绝热层7，毛细管6内填注工作介质62，工作介质62在烟道管1内吸收荒煤气余热，同时在毛细管6内脉动流动，到达外通道3后将吸收热量释放，并使外通道3内换热介质吸收，从而实现荒煤气余热的回收利用。

可以理解的，工作介质62为去离子水、乙醇、甲醇、丙酮、醚、氢气或氦气，其充入体积为毛细管6体积的50％～70％；优选为60％，不仅提升毛细管6的热传导性能，而且保证上升管换热器在工作温度范围内安全稳定运行。

具体地，绝热层7为岩棉，不仅具有优异的隔热性能，而且具有良好的化学惰性，不会腐蚀与之接触的管道。

作为一种实施方式，烟道管1内侧套装有吸热筒8，毛细管6的一部分位于吸热筒8与烟道管1之间，防止烟道内荒煤气直接冲刷吸热筒8与烟道管1之间的毛细管6，延长其使用寿命，同时使得吸热筒8充分吸收荒煤气热量，并将其传递给吸热筒8与烟道管1之间的毛细管6。

具体地，吸热筒8的材质为铝合金材料或含铁合金材料，保证高效导热的同时，价廉易得，方便加工，实用性强。

作为一种实施方式，毛细管6的内径小于5mm，减小了工作介质62的阻力和温度不均匀性，使得其在烟道管1与外通道3之间的相变过程更加充分，从而提高传热效果。

作为一种实施方式，吸热筒8远离烟道管1一侧的壁面上涂覆有防结焦涂层9，能够有效防止吸热筒8内壁挂焦油、结石墨，影响其传热效果，保证荒煤气余热得到有效回收利用。

具体地，防结焦涂层9的材质为硅晶粉，耐高温、高导热、抗氧化和强度高，不仅不影响传热，同时降低了摩擦感度和撞击感度，防止结焦，安全稳定。

作为一种实施方式，毛细管6由若干根相互连通的吸热管61构成，吸热管61呈U型，相邻的两根吸热管61一根位于烟道管1内，另一根位于吸热筒8与烟道管1之间，设计合理，以便最大限度实现热量的高效回收利用。

作为一种实施方式，外筒2外侧设置有保温层10，减少热量损失，避免烫伤操作人员，利于对荒煤气的余热进行有效回收利用。

具体地，保温层10的材质为保温棉，具有优异保温效果的同时满足环保节能需求，且耐候性优良，适合长期使用。

作为一种实施方式，外筒2上设置有膨胀节11，能够应对因高温产生的轴向变形，确保换热器安全运行。

作为一种实施方式，出口管5设置在外筒2的顶部，入口管4设置在外筒2的底部，有利于高效回收热量，减少能源浪费。

作为一种实施方式，出口管5与毛细管6的顶端之间设置有密封挡圈12，密封挡圈12位于外通道3内，阻止外通道3内换热介质进入烟道，提高传热效率。

作为一种实施方式，入口管4和出口管5上均设置有阀门13，方便控制流入和流出外通道3的换热介质流量，有利于维护系统的正常运行。

工作原理：使用时，吸热筒8直接吸收荒煤气余热，并将其传递给工作介质62，同时工作介质62在毛细管6内脉动流动，到达外通道3后将吸收热量释放，并使从入口管4进入外通道3内换热介质吸收，随后其携带热量从出口管5流出，从而实现荒煤气余热的回收利用；期间，可以通过控制阀门13来调整外通道3内换热介质的流量，以达到高效换热。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，包括烟道管和套装在烟道管外侧的外筒，所述烟道管和外筒之间形成外通道，所述外筒上连接有入口管和出口管，所述入口管和出口管均与所述外通道相连通；

所述烟道管上穿设有闭合的毛细管，所述毛细管的一部分位于所述烟道管内，另一部分位于所述外通道内，所述烟道管靠近所述外通道一侧的壁面上涂覆有绝热层，所述毛细管内填注工作介质。

2.根据权利要求1所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述烟道管内侧套装有吸热筒，所述毛细管的一部分位于所述吸热筒与烟道管之间。

3.根据权利要求1所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述毛细管的内径小于5mm。

4.根据权利要求2所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述吸热筒远离所述烟道管一侧的壁面上涂覆有防结焦涂层。

5.根据权利要求2所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述毛细管由若干根相互连通的吸热管构成，所述吸热管呈U型，相邻的两根吸热管一根位于所述烟道管内，另一根位于所述吸热筒与烟道管之间。

6.根据权利要求1所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述外筒外侧设置有保温层。

7.根据权利要求1所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述外筒上设置有膨胀节。

8.根据权利要求1所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述出口管设置在所述外筒的顶部，所述入口管设置在所述外筒的底部。

9.根据权利要求8所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述出口管与所述毛细管的顶端之间设置有密封挡圈，所述密封挡圈位于所述外通道内。

10.根据权利要求8所述的基于毛细作用的上升管换热器，其特征在于，所述入口管和出口管上均设置有阀门。