CN203382710U - 焦炉荒煤气热能回收装置及换热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及焦化领域，尤其涉及一种焦炉荒煤气热能回收装置及换热系统。其包括桥管、换热器、汽包、蒸汽管和进水管。其中，桥管的一管道下部连接荒煤气的上升管，另一管道内部有换热器，上部安装汽包。桥管中间横向连接管道上有上氨水喷洒头，换热器所在管道下部安装下氨水喷洒头，汽包上有安全阀，换热器为真空导热管。本实用新型热能回收在气流的下降段进行，解决了上升管堵塞问题；可以完成焦炉荒煤气热能回收装置的清洁；每个桥管是独立换热单元，方便拆卸，检修便利；使用真空导热管，保护热能单向传递给换热介质，结构简单，造价低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及焦化领域，尤其涉及一种焦炉荒煤气热能回收装置及换热系统。
背景技术
荒煤气，煤干馏过程中析出的尚未经净化处理的气体产物。
自焦炭企业使用炭化室法烧制焦炭以来，上升管内高温焦炉荒煤气的余热就一直未能有效利用，只能用循环氨水降温把热量白白浪费。有人将荒煤气与夹套内的工艺介质水换热，但是出现换热面粘结焦油、絮状物堵塞问题，换热面损坏后，夹套内工艺介质水漏进炭化室影响焦炭生产。近年来，采用热管技术和导热油技术进行焦炉荒煤气余热利用，都不能长周期稳定运行，主要原因是：这些技术都没有克服焦炉煤气换热的困难，当换热系统其它部分故障停止工作时，炭化室法，一炉焦没有生产完，是不能在中途短时间内停炉的，所以出现热管爆管、导热油过热结焦等问题。这些现状在2010年9月14日《中国冶金报》中所刊登的一篇由丰恒夫撰写的“炼焦荒煤气余热回收任重道远”文章中作了详细的说明，该文共包括三部分的内容：一是炼焦荒煤气余热利用的必要性；二是我国炼焦荒煤气余热利用进程；三是加快炼焦荒煤气余热回收技术的研发。该文在第二部分内容的结尾自然段强调指出：“炼焦荒煤气余热回收利用技术在我国近30年的研究历程，其材料、结构不能满足现场工况要求，效率低寿命短，关键技术没有突破，至今尚无成熟、可靠、稳定的大工业化应用实例”。
现有的荒煤气热能回收装置的设计，都是在上升管上做文章，安装换能装置，使用热交换介质，吸收处于上升状态的热荒煤气的热量，这样做势必会降低荒煤气的温度，引起里面所含焦油等重组分的冷凝， 从而导致上升管堵塞。所以现有的上升管热能回收技术，均未能完全实现工业化应用。
实用新型内容
（一）要解决的技术问题
本实用新型主要解决了上升管的堵塞问题和热能回收过程中的热管爆炸等安全问题。
（二）技术方案
一方面，本实用新型提供的焦炉荒煤气热能回收装置包括桥管，本装置的主体，为H型；换热器，冷却荒煤气且把热能传输给汽包；汽包，利用换热器传来的热能加热换热介质，使之变为蒸汽排出；进水管，向汽包输入换热介质；蒸汽管，汽包内蒸气排出的管道。
其中，桥管的一个管道下部连接荒煤气的上升管，另一个管道内部有换热器，上部安装汽包。
其中，汽包上有安全阀，确保汽包的安全工作。
其中，桥管中间横向连接管道上有上氨水喷洒头，冷却荒煤气，清洁桥管横向连接管道及换热器的管束。
其中，在换热器8所在的管道下部安装下氨水喷洒头9，冷却经过换热器降温的荒煤气，保证工艺指标。
其中，换热器为使用真空导热管作为换热元件的换热器。
另一方面，本实用新型还提供了一种换热系统，其由多个上述焦炉荒煤气热能回收装置并联组成。
（三）有益效果
本实用新型焦炉荒煤气热能回收装置的热能回收在气流的下降段进行，解决了目前热能回收中的上升管堵塞问题；在焦炉荒煤气热能回收装置上冷凝的焦油等，可以在自重的作用下落入集气管内，配合循环氨水的喷洒，可以完成焦炉荒煤气热能回收装置的清洁，洗涤后的焦油、煤粉自动进入到集气管；换热器破损后，介质会流进集气管 内，不会损害焦炉炉体；每个桥管是个独立的换热单元，方便拆卸，检修便利；多个换热单元组成稳定的系统，能够长周期安全平稳运行；使用真空导热管，保护热能单向传递给换热介质，结构简单，造价低廉，只更换桥管就可以完成改造，容易在现有焦炉上实现改造。
附图说明
图1为传统桥管示意图。
图2为本实用新型桥管示意图。
图3为本实用新型实施例焦炉荒煤气热能回收装置结构图。
图中，1：上升管；2：桥管；3：上氨水喷洒头；4：安全阀；5：汽包；6：蒸汽管；7：进水管；8：换热器；9：下氨水喷洒头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图3所示，本实用新型焦炉荒煤气热能回收装置包括桥管2，本装置的主体，为H型；换热器8，冷却荒煤气且把热能传输给汽包5； 汽包5，利用换热器8传来的热能加热换热介质，使之变为蒸汽排出；进水管7，向汽包5输入换热介质；蒸汽管6，汽包5内蒸气排出的管道。
其中，桥管2的一个管道下部连接荒煤气的上升管1，另一个管道内部有换热器8，上部安装汽包5。
图1是传统的h型桥管样式，图2是本实用新型设计的新型H型桥管，新型H型桥管的特点是在桥管的气流下降段处，具有了一定的安装空间(如图2所示左侧的方框出)，可以安装适合的换热器8；桥管的氨水喷洒头分上、下游（相对于气流流动方向）布置，即在换热器8的上游有上氨水喷洒头3，在换热器8的下游有下氨水喷洒头9。
桥管2为减小气体阻力，在气流下降段，可采取变径设计，即有换热装置段，设计的直径要大些，到承插口处变成正常尺寸。
桥管2之间的连接横管与两端的管道可以是垂直连接，也可以是成其他角度连接。
优选的实施方式为，连接横管成角度连接，且换热器8所在管道与连接横管的连接处低于桥管另一管道与连接横管的连接处。
由于换热后，荒煤气的温度降低，可能会有部分冷却为液体或固体，这样的结构可以有效的防止荒煤气经换热后产生的液体或固体倒流回焦炉内。
其中，换热器8布置在H型桥管2的煤气下降侧，接口尺寸与原系统一致，以方便与原有的上升管的接入，新建厂可以重新设计。
其中，换热器8在管道内可以垂直安装，也可以侧壁上水平安装。
其中，换热器8可以采用真空导热管换热器，也可以用使用刺刀管或U型管等管式换热器。
优选的实施方式为，换热器8为使用真空导热管作为换热元件的换热器。
其中，换热器8、汽包5、蒸汽管6、供水管7共同组成热能回收 单元。
其中，每孔焦炉的上升管桥管作为一个热能回收单元，多个单元并联组成换热系统。
真空导热管具有“热开关”作用，可以阻止热量由高处向低处传递。所以，当某一单元处于循环氨水喷洒清洗换热管束时，管束温度低，真空导热管不能够导通，该单元的汽包由于并联在系统内，处于高的温度，但由于真空导热管的单相传递作用，汽包不能向下端传递热量，所以不会造成系统的热损失。
整个换热系统在合理的工序安排下，有的单元处于换热状态，有的处于清洗状态，有的处于维修状态，系统始终能够保持稳定均衡的工作状态。产生饱和蒸汽可以用于生产或者带动螺杆热泵发电。
其中，汽包5上安装有安全阀4，确保汽包5的安全工作。
当汽包5内的蒸汽过多而蒸汽管6来不及排出的时候，可以通过安全阀4排出，防止汽包5爆炸。
汽包5内的换热介质可以是水，也可以是导热油等其他介质。
优选的实施方式为，桥管2中间横向连接管道上有上氨水喷洒头3，冷却荒煤气，清洁桥管2横向连接管道。
上氨水喷洒头3接入循环氨水，对换热器8、以及桥管2的横向煤气通道进行定期的清扫作业，以保证通道畅通及换热器8外壁的清洁，保持高的传热效率；以及在换热单元进行维修时，对荒煤气进行初步冷却，以保证合理的工艺参数。
优选的实施方式为，在换热器8所在的管道下部安装下氨水喷洒头9。
在焦炉荒煤气热能回收装置正常工作情况下，冷却经过换热器降温的荒煤气，保证正常工艺指标。
在焦炉荒煤气热能回收装置停用时，配合上游的氨水喷洒头3共同完成对荒煤气的降温，保证正常工艺指标。所以，下氨水喷洒头9是持续不间断工作的。
氨水喷洒头可以根据需要在不同位置增加设置数目，以满足清扫焦炉荒煤气热能回收装置以及降温的需要。
高温的荒煤气自焦炉炭化室溢出后，经过上升管1进入到桥管2，此时上氨水喷洒头3不需要喷洒氨水，高温的荒煤气途径换热器8后，热量被吸收，传递到汽包5，热量会使汽包5内的换热介质蒸发，产生蒸汽，蒸汽再通过蒸汽管6输出，当汽包5内的换热介质不足时，供水管7及时给汽包5补充换热介质。换热后的荒煤气继续下降，被下氨水喷洒头9喷出的雾状氨水进一步降低温度到80℃以下，通过阀体进去焦炉集气管。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种焦炉荒煤气热能回收装置，其特征在于：包括桥管（2）、换热器（8）、汽包（5）、蒸汽管（6）和进水管（7），其中，桥管（2）的一个管道下部连接荒煤气的上升管（1），另一个管道内部有换热器（8），上部安装汽包（5）。
2.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气热能回收装置，其特征在于：所述的桥管（2）中间横向连接管道上有上氨水喷洒头（3）。
3.根据权利要求1所述的所述的焦炉荒煤气热能回收装置，其特征在于：在所述的换热器（8）所在的管道下部安装下氨水喷洒头（9）。
4.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气热能回收装置，其特征在于：所述的汽包（5）上有安全阀（4）。
5.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气热能回收装置，其特征在于：所述的换热器（8）为使用真空导热管作为换热元件的换热器。
6.一种换热系统，其特征在于：其由多个权利要求1所述的焦炉荒煤气热能回收装置并联组成。
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