CN105255503A - 一种焦炉荒煤气显热回收*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉荒煤气显热回收***，包括除氧器、汽包、一组或一组以上的上升管换热器组，上升管换热器组由多个上升管换热器并联组成；给水通过除氧器与所述汽包相连，汽包与上升管换热器相连形成一个汽水回路；给水经过除氧器除氧后输送到汽包内，汽包内的给水分流成若干分支分别流经每个上升管换热器的给水通道，给水在给水通道内被加热形成汽水混合物被送回汽包内，汽水混合物在汽包内汽水分离，分离出来的蒸汽输出使用。本发明克服焦炉荒煤气工作环境恶劣的特点，解决了过去荒煤气显热回收技术中的不足，提供了一种结构紧凑、效果良好、运行稳定、安装方便的显热回收装置与***。

Description

一种焦炉荒煤气显热回收***

技术领域

本发明涉及余热回收装置的技术领域，具体涉及一种焦炉荒煤气显热回收***。

背景技术

焦炉在炼焦过程中，炭化室产出大量的荒煤气，经过焦炉上升管、桥管、集气管冷却集合后送入化产***进行净化处理。在一个结焦周期内，单孔炭化室产出的荒煤气近10000m³，荒煤气经过焦炉上升管时温度高达650℃，含有大量的显热。为降低焦炉荒煤气温度便于后续焦化工艺处理，传统工艺采用喷氨水急冷的工艺冷却高温荒煤气，使荒煤气急剧降温至80-85℃。该工艺流程不仅浪费了大量的荒煤气显热，而且消耗大量的氨水、又浪费了大量的水资源和电力，增加污水排放。

发明内容

本发明提供了一种焦炉荒煤气显热回收***，包括除氧器、汽包、一组或一组以上的上升管换热器组，所述上升管换热器组由多个上升管换热器并联组成；给水通过所述除氧器与所述汽包相连，所述汽包与所述上升管换热器相连形成一个汽水回路；

给水经过所述除氧器除氧后输送到所述汽包内，所述汽包内的给水分流成若干分支分别流经每个所述上升管换热器的给水通道，给水在给水通道内被加热形成汽水混合物被送回所述汽包内，汽水混合物在所述汽包内汽水分离，分离出来的蒸汽输出使用。

较佳地，所述汽水回路上设置有强制循环泵。

较佳地，所述给水通道包括进水口和出汽口，每个上升管换热器组内的多个上升管换热器的进水口并联连接到一进水联管上，每个进水联管并联连接到一进水总联管上，所述进水总联管再通过进水总管连接所述汽包；

每个升管换热器组内的多个上升管换热器的出汽口并联连接到一汽水联管上，每个汽水联管并联连接到汽水总联管上，所述汽水总联管再通过汽水总管连接所述汽包。

较佳地，所述进水口设置在所述上升管换热器的下端，所述出汽口设置在所述上升管换热器的上端。

较佳地，所述进水总管上设置有强制循环泵。

较佳地，所述上升管换热器包括内管和套设在所述内管上的外管，所述内管与所述外管之间形成一空腔，所述空腔为供给水流经的给水通道；荒煤气流过所述内管的内部，并通过所述内管的管壁与所述冷却通道内的给水进行热交换。

较佳地，所述内管采用无焊缝金属材料结构。

较佳地，所述内管的内侧壁上设置有耐高温防腐蚀抑结焦涂层。

较佳地，所述空腔内设置有螺旋状盘在所述内管外侧壁上的盘管或呈N型布置在所述内管外侧壁上的异型水夹套，所述给水流经所述盘管或所述异型水夹套。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1）本发明提供的焦炉荒煤气显热回收***实现了焦炉荒煤气稳定高效回收，上升管换热器组的设置，能够充足的回收荒煤气显热，回收的显热量大，同时其结构紧凑，对焦炉生产无影响；运行稳定，互不干涉，上升管换热器更换、维护起来较方便；

2）本发明提供的焦炉荒煤气显热回收***中，采用上升管换热器来进行荒煤气显热的回收，其回收的显热量大，显热回收效果好，安全性能高；

3）本发明提供的焦炉荒煤气显热回收***中，在上升管换热器组的进水总管上设置有强制循环泵，实现汽包与上升管换热器组之间的强制循环，从而使流经上升管换热器的荒煤气的温度、产量的波动不会影响到整个焦炉荒煤气显热回收***的安全；同时，强制循环泵的设置，有利于流经上升管换热器的水汽均匀分布。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明提供的焦炉荒煤气显热回收***的示意图；

图2为本发明上升管换热器实施例一的结构示意图；

图3为本发明上升管换热器实施例二的结构示意图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

参照图1，本发明提供了一种焦炉荒煤气显热回收***，包括除氧器12、汽包5和一组或一组以上的上升管换热器组，每组上升管换热器组由多个上升管换热器1并联组成；除氧器12与汽包5相连，汽包5、上升管换热器1及相关汽水管路相连形成一个汽水回路；给水经过除氧器12除氧后输送到汽包5内，汽包5内的给水流出后分流成若干分支分别流经每个上升管换热器1的给水通道，给水在给水通道内被加热获得的汽水混合物被送回汽包5内，汽水混合物在汽包5内汽水分离，分离出来的蒸汽排出汽包5。本发明克服了焦炉荒煤气工作腐蚀结焦的问题，解决了过去荒煤气显热回收技术中的不足，且该***结构紧凑、效果良好、运行稳定、安装方便。

具体的，除氧器12通过给水管10连接到汽包3上，且给水管10上设置有给水泵11，被除氧器12除氧后的给水，通过给水泵11加压后通过给水管10送到汽包内。

在本实施中，焦炉荒煤气显热回收***中可指包括有一组上升管换热器组，也可以包括有两组或两组以上的上升管换热器组，可根据具体情况来选择上升管换热器组的组数，此处不作限制。

其中，上升管换热器组中包括有两个或两个以上的上升管换热器1，两个或两个以上的上升管换热器的之间呈并联关系；上升管换热器1包括有荒煤气流过的荒煤气通道和供给水流过的给水通道，给水通道的下端设置有进水口、上端设置有出汽口。

汽包5通过一进水总管8、汽水总管4连接一组或一组以上的上升管换热器组上给水通道，形成工水汽流通的回路。

当包括有一组以上的上升管换热器组的情况下，多组上升管换热器组之间呈并联的关系。进水总管8的一端连接汽包5，另一端连接到一进水总联管7上，进水总联管7分流出多个进水联管6，每个进水联管6对应着一个上升管换热器组；每个进水联管6又分流到多个上升管换热器1的进水口内。汽水总管4一端连接汽包5，另一端连接到一汽水总联管3上，汽水总联管3分流出多个汽水联管2，每个汽水联管2对应着一个上升管换热器组；每个汽水联管2又分流与多个上升管换热器1的出汽口连通。

当只包括有一组上升管换热器组的情况下，可直接省去进水总联管7和汽水总联管3的设置，进水总管8直接连接到进水联管6上，汽水总管4直接连接到汽水联管3上。

本发明采用上述上升管换热器布置方式的***，能够充足的回收荒煤气显热，回收的显热量大，同时其结构紧凑，对焦炉生产无影响；运行稳定，互不干涉，上升管换热器更换、维护起来较方便。

在本实施例中，汽水回路上还设置有强制循环泵9，具体的强制循环泵9可设置在总管8上；本发明通过强制循环泵9的设置实现汽包5与上升管换热器组之间的强制循环，从而使流经上升管换热器1的荒煤气的温度、产量的波动不会影响到整个焦炉荒煤气显热回收***的安全；同时，强制循环泵9的设置，有利于流经上升管换热器的水汽均匀分布。

在本实施例中，上升管换热器1主要包括有荒煤气通道和给水通道，其具体形式此次不做限制；下面就具体实施例来说明：

实施例一

如图2中所示，本发明可采用图2中所示的上升管换热器1。

具体的，上升管换热器1包括内管103和套设在内管103上的外管105，内管103呈中空状，形成供荒煤气流通的荒煤气通道101；内管103与外管105之间形成一空腔104，空腔104即为给水通道。空腔104的下端上设置有进水口107，上端上设置有出汽口108，给水由进水口107进入到空腔104内，通过内管103的管壁热交换，吸收荒煤气的显热升温变成汽水混合物，从出汽口108排出；其中，进水口107上还设置有使得由进水口107进入的水向空腔104的周向四周扩散的导流元件，以便于使得水与内管103尽可能均匀接触，改善换热效果。空腔104的下端上还可设置有排污口109，水才内腔内长时间的加热汽化，势必会有一定的杂质沉积在空腔104的下端，本发明通过排污口109的设置，以便含沉积杂质的污水排出。

在本实施例中，内管103采用无缝焊接金属材料结构，从而可有效的防止荒煤气对焊缝的直接接触腐蚀，以避免空腔104内换热介质的泄露；其中，内管103可采用开槽、锻造、扩径等方法，来实现内管103的无焊缝结构形式，此处不作限制。

在本实施例中，内管103的内侧壁上还设置有耐高温防腐蚀抗结焦涂层102；由于荒煤气中含有H₂S、水蒸汽和焦油等腐蚀性因素，从而造成内管103的腐蚀，影响内管103的寿命，同时焦油易结焦在内管103的内侧壁上，不易去除，从而引起换热的失效；本发明通过耐高温防腐蚀抗结焦涂层102的设置实现防腐且抑制结焦，该涂层材料根据焦炉实际情况采用纳米涂料、合金等材料中的一种或多种复合而成，通过这特殊防护涂层的制作，进一步将承压的内管103的内侧壁与荒煤气隔离，进一步防止内表面的腐蚀，并抑制结焦积碳堵塞，且少量结焦易于去除，实现多重防泄漏保护。

在本实施例中，外管105的外侧上还设置有保温层106，用于防止热量的流失，使得荒煤气的显热得到充分够的回收，同时降低外部环境温度，改善作业环境。

本实施例将上升管功能与热回收功能合二为一，一方面有效降低了荒煤气从内管103的上端进入桥管时的温度，减少了后续处理消耗的氨水、电力等；另一方面空腔104的换热介质吸收热量，回收荒煤气的显热。

实施例二

如图3中所示，本发明也可采用图3中所示的上升管换热器1，本实施例中的上升管换热器1是实施例一中上升管换热器的变形。

在本实施例中，上升管换热器1包括有内管110和套设在内管110上的外管112，内管110与外管112之间形成一空腔114；内管110和外管的具体结构可参照实施例一中所示，此处不作限制。

在本实施例中，空腔114内可设置有呈螺旋状盘绕在内管110的外侧壁上的盘管111；空腔114的下端设置有与盘管111连通的进水口113，上端设置有与盘管111另一端连通的出汽口11。盘管111紧密且无间隙的盘绕在内管110的外侧壁上，以此确保盘管111和内管110的外侧壁之间没有任何气体的填充，以此来减少空气热阻对显热回收的影响。

当然，盘管111也可采用其他结构形式来代替，例如可采用n型设置在内管外侧壁上端的异型水夹套，即复数个首尾连接垂直管屏水夹套；其中盘管、水夹套在内管上的设置形式也可根据具体情况来设定，此处不作限制。

本实施例中，通过在空腔114内加设盘管、异型水夹套等结构，当盘管或异型水夹套内的给水发生生泄漏时，只会流到内管与外管之间形成的空腔内，不会进入焦炉碳化室，对焦炉碳化室的安全不会造成什么影响。

本发明中提供的上升管换热器1的具体结构形式，不局限于以上两个实施例中所述，可根据具体情况来设计，此处不作限制。

本发明提供的焦炉荒煤气显热回收***，其具体工作原理如下：

给水通过除氧器12除氧后，被给水泵11加压通过给水管10送到汽包5中；汽包5中的水沿进水总管8被强制循环泵9加压，经过进水总联管7、进水联管6进入上升管换热器1的进水口，上升管换热器1吸收荒煤气的部分热量后，将一部分水汽化形成汽水混合物，汽水混合物从上升管换热器1的出汽口出来，经汽水联管2、汽水总联管3、汽水总管4进入汽包5中进行汽水分离，水重新进入进水总管开始新的循环，蒸汽则向汽包5外排出。

因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (8)

1.一种焦炉荒煤气显热回收***，其特征在于，包括除氧器、汽包、一组或一组以上的上升管换热器组，所述上升管换热器组由多个上升管换热器并联组成；给水通过所述除氧器与所述汽包相连，所述汽包与所述上升管换热器相连形成一个汽水回路；

给水经过所述除氧器除氧后输送到所述汽包内，所述汽包内的给水分流成若干分支分别流经每个所述上升管换热器的给水通道，给水在给水通道内被加热形成汽水混合物被送回所述汽包内，汽水混合物在所述汽包内汽水分离，分离出来的蒸汽输出使用。

2.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气显热回收***，其特征在于，所述汽水回路上设置有强制循环泵。

3.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气显热回收***，其特征在于，所述给水通道包括进水口和出汽口，每个上升管换热器组内的多个上升管换热器的进水口并联连接到一进水联管上，每个进水联管并联连接到一进水总联管上，所述进水总联管再通过进水总管连接所述汽包；

每个升管换热器组内的多个上升管换热器的出汽口并联连接到一汽水联管上，每个汽水联管并联连接到汽水总联管上，所述汽水总联管再通过汽水总管连接所述汽包。

4.根据权利要求3所述的焦炉荒煤气显热回收***，其特征在于，所述进水口设置在所述上升管换热器的下端，所述出汽口设置在所述上升管换热器的上端。

5.根据权利要求1或3所述的焦炉荒煤气显热回收***，其特征在于，所述上升管换热器包括内管和套设在所述内管上的外管，所述内管与所述外管之间形成一空腔，所述空腔为供给水流经的给水通道；荒煤气流过所述内管的内部，并通过所述内管的管壁与所述冷却通道内的给水进行热交换。

6.根据权利要求5所述的焦炉荒煤气显热回收***，其特征在于，所述内管采用无焊缝金属材料结构。

7.根据权利要求5所述的焦炉荒煤气显热回收***，其特征在于，所述内管的内侧壁上设置有耐高温防腐蚀抑结焦涂层。

8.根据权利要求5所述的焦炉荒煤气显热回收***，其特征在于，所述空腔内呈N型布置在所述内管外侧壁上的异型水夹套，所述给水流经所述异型水夹套。