CN106010590A - 焦炉上升管余热回收装置 - Google Patents

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刘小平
陆建宁
董人和
杨桂兰
李菊香
彭友谊
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Abstract

本发明属于节能环保技术领域，尤其是一种焦炉上升管余热回收装置；包括若干分布式上升管荒煤气取热装置、外置式余热锅炉装置、汽轮机发电装置、热媒泵和循环水泵，每个上升管荒煤气取热装置包括内筒壁和外筒壁，所述内筒壁和外筒壁之间安装有换热管，所述换热管的底端连接低温热媒进口，另一端连接高温热媒出口，所述内筒壁内部为荒煤气换热通道，荒煤气换热通道的一端为与外部上升管连通的荒煤气进口，另一端为荒煤气出口；本发明采用热媒作为换热介质，与荒煤气间实行间接换热，两者在上升管孔荒煤气取热装置内顺流流动，可产生中、高压过热蒸汽最终实现发电；顺利实现对荒煤气带出热的有效回收，达到产生高品位能量的目的。

Description

焦炉上升管余热回收装置
技术领域
本发明属于节能环保技术领域，尤其是一种焦炉上升管余热回收装置。
背景技术
据申请人了解，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，我国济钢曾在五孔上升管进行了类似的试验；我国武钢、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。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种焦炉上升管余热回收装置，采用热媒作为换热介质，可顺利实现对荒煤气带出热的有效回收，达到发电、产生高品位能量的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种焦炉上升管余热回收装置，包括若干分布式上升管荒煤气取热装置、外置式余热锅炉装置、汽轮机发电装置、热媒泵和循环水泵， 每个上升管荒煤气取热装置包括内筒壁和外筒壁，所述内筒壁和外筒壁之间安装有换热管，所述换热管的底端连接低温热媒进口，另一端连接高温热媒出口，所述内筒壁内部为荒煤气换热通道，荒煤气换热通道的一端为与外部上升管连通的荒煤气进口，另一端为荒煤气出口；所述低温热媒进口通过低温热媒管路与外置式余热锅炉连接，所述低温热媒管路上安装有热媒泵，所述高温热媒出口通过高温热媒管路与外置式余热锅炉连接；
所述外置式余热锅炉上有软水进口和过热蒸汽出口，软水进口通过冷凝水管路与汽轮机发电装置连接，过热蒸汽出口通过过热蒸汽管路与汽轮机发电装置连接，所述冷凝水管路上安装有循环水泵；
所述内筒壁靠近荒煤气换热通道的一侧涂覆有一层耐高温黑体防粘涂层，内筒壁靠近换热管的一侧涂覆有一层纳米颗粒导热剂。
进一步的，所述内筒壁的顶端有内筒膨胀节。
进一步的，所述外筒壁的中段有外筒膨胀节。
进一步的，所述外筒壁靠近换热管的一侧表面有一层保温层。
进一步的，所述外筒壁的下端开有若干内外连通的小孔。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
本发明采用热媒作为换热介质，与荒煤气间实行间接换热，两者在上升管孔荒煤气取热装置内顺流流动，可产生中、高压过热蒸汽最终实现发电，如能对其他冷流体（如空气）加热，可产生相应的热流体。顺利实现对荒煤气带出热的有效回收，达到产生高品位能量的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的上升管荒煤气取热装置的结构示意图；
图3为本发明的上升管荒煤气取热装置中I部分的结构放大示意图。
图中：1-上升管荒煤气取热装置，2-外置式余热锅炉，3-汽轮机发电装置，4-热媒泵，5-循环水泵，6-内筒壁，7-外筒壁，8-换热管，9-低温热媒进口，10-高温热媒出口，11-荒煤气进口，12-荒煤气出口，13-低温热媒管路，14-冷凝水管路，15-过热蒸汽管路，16-耐高温黑体防粘涂层，17-纳米颗粒导热剂，18-内筒膨胀节，19-外筒膨胀节，20-保温层，21-小孔，22-高温热媒管路。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2和图3所示，一种焦炉上升管余热回收装置，包括若干分布式上升管荒煤气取热装置1、外置式余热锅炉2、汽轮机发电装置3、热媒泵4和循环水泵5，每个上升管荒煤气取热装置1包括内筒壁6和外筒壁7，内筒壁6和外筒壁7之间安装有换热管8，换热管8的底端连接低温热媒进口9，另一端连接高温热媒出口10，内筒壁6内部为荒煤气换热通道，荒煤气换热通道的一端为与外部上升管连通的荒煤气进口11，另一端为荒煤气出口12；低温热媒进口11通过低温热媒管路13与外置式余热锅炉2连接，低温热媒管路13上安装有热媒泵4，所述高温热媒出口10通过高温热媒管路22与外置式余热锅炉2连接；外置式余热锅炉2上有软水进口和过热蒸汽出口，软水进口通过冷凝水管路14与汽轮机发电装置3连接，过热蒸汽出口通过过热蒸汽管路15与汽轮机发电装置3连接，冷凝水管路14上安装有循环水泵5。
低温热媒在热媒泵4的作用下由低温热媒总管分配进入每个上升管荒煤气取热装置1内吸收热量变成高温热媒，吸热后的高温热媒汇总进入高温热媒总管，再进入外置式余热锅炉2，在外置式余热锅炉2内放出热量变成低温热媒；冷水在循环水泵5驱动下进入外置式余热锅炉2，在外置式余热锅炉2内吸收热媒放出的热量，最终变成过热蒸汽，进入汽轮机膨胀做功放热，带动发电机发电，过热蒸汽做功放热后变成冷凝水，再次在循环水泵5作用下进入外置式余热锅炉2。如此工作，最终回收了焦炉上升管中荒煤气的热量，转换成了电能对外输出。
内筒壁6靠近荒煤气换热通道的一侧涂覆有一层耐高温黑体防粘涂层16，内筒壁6靠近换热管8的一侧涂覆有一层纳米颗粒导热剂17；荒煤气通道壁面的内壁表面覆盖有防粘、高吸收率、低发射率的纳米黑体涂层，可防止余热回收过程中荒煤气由于降温导致的其中的焦油蒸汽的凝结和粘附，对高温荒煤气的辐射传热具有极高吸收率的黑体特性，而自身对外界具有极低的辐射放热量的特性，纳米颗粒结构；纳米颗粒的导热剂，具有极高的热传导能力，将荒煤气通道壁吸收到的荒煤气放热量传入换热空间；
优选的，内筒壁6的顶端有内筒膨胀节18；荒煤气通道壁面本身为具有耐高温、防腐蚀、高导热的金属材质，顶端具有膨胀节，能自动吸收工作过程中的热胀冷缩。
优选的，外筒壁7的中段有外筒膨胀节19；外筒壁和内筒壁的温度不一样，具有膨胀节，能自动吸收工作过程中的和内筒壁不一致的热胀冷缩。
优选的，外筒壁7靠近换热管8的一侧表面有一层保温层20；取热装置的最外部为外筒壁7，金属壁面，内表面具有保温层20，是取热装置的热保护层，防止热量损失，和外筒壁7组合成缓冲结构，使装置内层物件免受到外界的冲击。
优选的，外筒壁7的下端开有若干内外连通的小孔21；下部具有若干内外连通的工艺小孔，可保持壁面内外的气压一致。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种焦炉上升管余热回收装置，其特征在于：包括若干分布式上升管荒煤气取热装置、外置式余热锅炉、汽轮机发电装置、热媒泵和循环水泵，每个上升管荒煤气取热装置包括内筒壁和外筒壁，所述内筒壁和外筒壁之间安装有换热管，所述换热管的底端连接低温热媒进口，另一端连接高温热媒出口，所述内筒壁内部为荒煤气换热通道，荒煤气换热通道的一端为与外部上升管连通的荒煤气进口，另一端为荒煤气出口；所述低温热媒进口通过低温热媒管路与外置式余热锅炉连接，所述低温热媒管路上安装有热媒泵，所述高温热媒出口通过高温热媒管路与外置式余热锅炉连接；
所述外置式余热锅炉上有软水进口和过热蒸汽出口，软水进口通过冷凝水管路与汽轮机发电装置连接，过热蒸汽出口通过过热蒸汽管路与汽轮机发电装置连接，所述冷凝水管路上安装有循环水泵；
所述内筒壁靠近荒煤气换热通道侧涂覆有一层耐高温黑体防粘涂层，内筒壁靠近换热管的一侧涂覆有一层纳米颗粒导热剂。
2.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征在于：所述内筒壁的顶端有内筒膨胀节。
3.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征在于：所述外筒壁的中段有外筒膨胀节。
4.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征在于：所述外筒壁靠近换热管的一侧表面有一层保温层。
5.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热回收装置，其特征在于：所述外筒壁的下端开有若干内外连通的小孔。
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