焦炉荒煤气显热换热装置及安装结构制造方法及图纸

炼焦和煤化工装备领域，尤其是一种体积轻巧、更换方便，从而对焦炉荒煤气余热进行的有效的回收，能够显著提高焦炉的节能水平的焦炉荒煤气显热换热装置及安装结构，包括换热器壳体，所述换热器壳体顶部设置有过热蒸汽出口管，换热器壳体底部设置有进水管，所述换热器壳体内设置有汽水分离装置。本发明专利技术对推动钢铁企业炼焦单元和煤化工企业的节能技术进步，降低生产过程碳排放和显热回收经济化均具有重要意义。本发明专利技术尤其适用于焦炉荒煤气显热换热工艺之中。

Sensible heat exchange device and installation structure of coke oven raw gas

In the field of coking and coal chemical equipment, especially a light volume and convenient replacement device, which can effectively recover the waste heat of the coke oven raw gas, and can significantly improve the energy saving level of the coke oven raw gas sensible heat exchange device and installation structure, including the heat exchanger shell, the top of the heat exchanger shell is provided with superheated steam outlet pipe, and the bottom of the heat exchanger shell is provided with inlet water The shell of the heat exchanger is provided with a steam water separating device. The invention is of great significance for promoting the progress of energy-saving technology in coking unit of iron and steel enterprises and coal chemical enterprises, reducing carbon emission in production process and economizing sensible heat recovery. The invention is particularly suitable for the coke oven raw gas sensible heat exchange process.

【技术实现步骤摘要】
焦炉荒煤气显热换热装置及安装结构
炼焦和煤化工装备领域，尤其是一种焦炉荒煤气显热换热装置及安装结构。
技术介绍
在钢铁企业炼焦单元和煤化工企业，焦炉炼焦是生产焦炭的主要方式。焦炉炼焦生产中伴随着大量热能的转化与释放，其过程中主要产生四种形态的显(余)热资源，分别是红焦显热、焦炉荒煤气显热、焦炉烟气余热和焦炉炉体散热。其中，焦炉荒煤气显热占到了焦炉生产排放总热资源的35％左右。焦炉炼焦过程中，焦炉上升管内的荒煤气温度高达650℃～850℃，含有大量的显热。实际生产中，为保证设备安全和工艺顺行，普遍的做法是采用喷氨水急冷的工艺对中高温荒煤气进行冷却，即在桥管与集气管喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，使荒煤气急剧降温至80℃～85℃，降温后荒煤气在初冷器中再用冷却水间接冷却至常温。该工艺流程不仅浪费了大量荒煤气的显热，而且消耗大量的氨水和工业冷却水，造成了大量污水排放和电力消耗。焦炉排出的中高温荒煤气由于其成份复杂，流量、温度周期性变化，若荒煤气温度降低至450℃左右及以下，焦油组分将会大量析出造成通管堵塞影响生产顺行，一直以来荒煤气显热回收都是行业技术难题，因此焦炉荒煤气显热回收一直是焦化行业节能减排的研究热点之一。目前，国内少数焦化厂和研究单位对焦炉荒煤气显热回收技术和装置进行了研究，但普遍采用是夹套式和盘管式这两种在上升管筒体外表面进行显热回收的技术和装置，本质为一体式双层壁结构，由于受到筒体、管壳两级/两层传热的限制，存在换热效率低下的瓶颈性问题，直接导致产生的蒸汽品质不高。这两种类型的装置体积庞大、用材量大，需对原有数米高的上升管进行整体替换，致使其单体价格达到了15～18万/根左右，价格昂贵、更换不便。特别的，夹套式显热回收装置由于采用腔体蓄水方式，一旦腔体鼓包、开裂漏水，较大的水量将对焦炉设备造成严重的安全隐患。申请号为201821349087.3的专利申请“一种带翅片焦炉荒煤气显热回收装置”，提出了一种显热回收利用装置，其本质是由外筒和内筒组成夹套式一体式结构，通过新增加翅片来增大换热面积，能够适当提高显热回收的效率。但申请提出的装置仍然属于夹套式结构，本质性不能解决腔体开裂漏水的问题。申请号为201420811623.2，名为“焦炉荒煤气上升管显热回收装置”的专利申请，提出了采用螺旋盘管和熔盐导热介质，以解决设备漏水和导热介质变质等问题。该申请提出的回收装置由于在上升管内部采用螺旋盘管结构，将增加荒煤气流动的阻力易造成气流不畅的问题，同时容易导致螺旋盘管上荒煤气结焦，造成管道腐蚀和换热效率急剧降低等问题。申请号为201410309838.9，名为“上升管余热插入式温控热膨胀除焦热管导出方法及设备”的专利申请，较为创新的采用内置式单体显热回收方式，单体显热回收装置独立安装于上升管内，具有更换及维护成本低等优点，但最关键的问题是由于其内部为空体式结构，存在汽水不分的问题，其也只能产生价值不高的饱和蒸汽。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种体积轻巧、更换方便，从而对焦炉荒煤气余热进行的有效的回收，能够显著提高焦炉的节能水平的焦炉荒煤气显热换热装置及安装结构。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：焦炉荒煤气显热换热装置，包括换热器壳体，所述换热器壳体顶部设置有过热蒸汽出口管，换热器壳体底部设置有进水管，所述换热器壳体内设置有汽水分离装置。进一步的是，所述进水管的进水管出水口处设置有散射器。进一步的是，换热器壳体形状为圆柱体空腔结构。进一步的是，所述换热器壳体底部壳体的封头形状为半球形、椭球形或圆锥形。进一步的是，换热器壳体管壁厚度的范围为2mm-8mm。进一步的是，汽水分离装置将换热器壳体分为上下两个区域，其中，下部区域为汽液分离区，上部区域为蒸汽过热区。进一步的是，换热器壳体壁层的外壁设置有高导热防粘结材料。进一步的是，换热器壳体内设置有温度检测元件或压力检测元件，其中，温度检测元件或压力检测元件与给水量控制端连通。进一步的是，焦炉荒煤气显热换热装置安装结构，还包括上升管，其中换热器壳体设置于上升管的上升管管内，换热器壳体上的进水管和过热蒸汽出口管穿过上升管管壁上的壁层孔洞并延伸到上升管的外部。进一步的是，所述进水管和过热蒸汽出口管与上升管管壁上的壁层孔洞之间设置有膨胀缝，所述膨胀缝内设置有高温耐火棉。本专利技术的有益效果是：本专利技术将内置式设计与多态和相变换热结构相结合，辅以汽水分离装置，很好的解决了焦炉荒煤气显热换热的问题。同时，由于本专利技术结构轻巧和精简，可大幅控制装置单体成本。本专利技术装置及方法能够实现焦炉荒煤气显热经济有效的回收，对钢铁冶金企业或焦化领域的节能具有重要意义。采用本专利技术装置和方法，对推动钢铁企业炼焦单元和煤化工企业的节能技术进步，降低生产过程碳排放和显热回收经济化均具有重要意义。本专利技术尤其适用于焦炉荒煤气显热换热工艺之中。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中标记为：过热蒸汽出口1、过热蒸汽出口管2、换热器壳体3、汽水分离装置4、散射器5、进水管6、进水管进水口7、吊耳8、上升管9、上升管管内91。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示的焦炉荒煤气显热换热装置，包括换热器壳体3，所述换热器壳体3顶部设置有过热蒸汽出口管2，换热器壳体3底部设置有进水管6，所述换热器壳体3内设置有汽水分离装置4。在实际使用时，焦炉荒煤气显热换热装置安装结构是这样的，如图1所示：还包括上升管9，焦炉荒煤气显热换热装置可以选择竖直置于上升管9内，其中换热器壳体3设置于上升管9的上升管管内91，换热器壳体3上的进水管6和过热蒸汽出口管2穿过上升管9管壁上的壁层孔洞并延伸到上升管9的外部。一般，优选换热器壳体3最顶端设置吊耳8，便于装置的安装和移除。本专利技术还可以根据实际需要，采用多个换热器壳体3并联或串联的方式，从而大大提高热交换的效率。由于本装置为过热蒸汽出口管2和进水管6两点构成的双支撑结构，加工制作时，优选过热蒸汽出口管2和进水管6分别向换热器壳体3方向弯曲，预留换热器壳体的热膨胀量。本专利技术结合上升管9内焦炉荒煤气的流动特点，巧妙的将内置式设计与多腔多态和相变换热结构巧妙结合，并获得了理想的效果。在实际使用时，可根据需要产生不同压力和温度过热蒸汽，并可把焦炉荒煤气出口温度控制在预期温度区间或荒煤气焦油大量析出的450℃温度点之上，高于焦油临界析出温度，彻底杜绝设备粘接事故。本专利技术解决了蒸汽品质不高、价格昂贵、换热设备易结焦、安装难、更换及维护成本高等问题，保证焦炉正常运行基础上，对焦炉荒煤气余热进行的有效的回收，能够显著提高焦炉的节能水平。在实际安装时，为了保证必要的结构稳定性和密封性，可以选择这样的方案：所述进水管6和过热蒸汽出口管2与上升管9管壁上的壁层孔洞之间设置有膨胀缝，所述膨胀缝内设置有高温耐火棉。为了实现进水管6向腔体内散射时均匀给水，可以选择这样的方案：所述进水管6的进水管出水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.焦炉荒煤气显热换热装置，其特征在于：包括换热器壳体(3)，所述换热器壳体(3)顶部设置有过热蒸汽出口管(2)，换热器壳体(3)底部设置有进水管(6)，所述换热器壳体(3)内设置有汽水分离装置(4)。/n

【技术特征摘要】
1.焦炉荒煤气显热换热装置，其特征在于：包括换热器壳体(3)，所述换热器壳体(3)顶部设置有过热蒸汽出口管(2)，换热器壳体(3)底部设置有进水管(6)，所述换热器壳体(3)内设置有汽水分离装置(4)。


2.如权利要求1所述的焦炉荒煤气显热换热装置，其特征在于：所述进水管(6)的进水管出水口处设置有散射器(5)。


3.如权利要求1或2所述的焦炉荒煤气显热换热装置，其特征在于：换热器壳体(3)形状为圆柱体空腔结构。


4.如权利要求3所述的焦炉荒煤气显热换热装置，其特征在于：所述换热器壳体(3)底部壳体的封头形状为半球形、椭球形或圆锥形。


5.如权利要求1或2所述的焦炉荒煤气显热换热装置，其特征在于：换热器壳体(3)管壁厚度的范围为2mm-8mm。


6.如权利要求1或2所述的焦炉荒煤气显热换热装置，其特征在于：汽水分离装置(4)将换热器壳体(3)分为上下两个区域，其中，下部...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊河雲，刘功国，秦洁，李占军，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51