CN211546409U - 一种焦炉上升管异形截面盘管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焦炉上升管异形截面盘管换热器，涉及焦炉换热技术领域；套筒的外侧壁上设置有异形截面盘管，导热层设置在异形截面盘管之间、异形截面盘管与套筒之间，所述异形截面盘管的截面为月牙形，异形截面盘管的一边为弧度为π的圆弧，另一边为离心率为0.968的椭圆的一半弧线，弧度为π的圆弧对应的直径为60mm，离心率为0.968的椭圆的一半弧线对应的椭圆长轴为60mm、短轴为15mm；本实用新型使汽水混合物在盘管截面分布更均匀，从而增大有效换热面积、减小传热热阻，强化传热，同时保证盘管壁温均匀，确保安全；能在焦炉生产周期内保证上升管内壁的温度稳定性，防止套筒过热与上升管内壁结焦。

Description

一种焦炉上升管异形截面盘管换热器

技术领域

本实用新型属于焦炉换热技术领域，具体涉及一种焦炉上升管异形截面盘管换热器。

背景技术

目前，随着焦化厂对资源回收利用的高度重视，荒煤气的余热回收是降低焦炉能耗的主要途径之一，现有工艺是将炭化室逸出的650℃-850℃高温荒煤气经过上升管换热器进入集气管以回收余热。焦炉荒煤气中包含各种焦油成分，其露点主要分布在200-350℃，容易产生粘度较高的液体紧紧地粘结在管壁表面，从而导致粘结、结焦的问题，使得生产工况不稳定，并由此导致传热问题更加恶化。当上升管出现干烧、通水交替变化情况下，管体金属材料容易产生高温氧化、高温蠕变，导致筒体变形、漏水，影响焦炉正常生产。目前上升管盘管换热器存在换热效率低，流动阻力大的通病，同时盘管内汽水分布不均匀，盘管局部过热高温，易引起爆管安全事故的发生。

传统的焦炉上升管是一个绝热的气体通道，荒煤气的温度在650℃-850℃之间，一般依靠喷淋氨水的方式对荒煤气降温，使荒煤气温度从650℃-850℃降到80℃左右再进入下一工艺流程进行处理，这个过程中不仅需要大量的喷淋氨水，成本较高，而且会污染环境，更重要的是荒煤气热量白白浪费，未充分利用，造成能源浪费。

实用新型内容

为解决现有的焦炉上升管需要大量的喷淋氨水，成本较高，而且会污染环境，更重要的是荒煤气热量白白浪费，未充分利用，造成能源浪费，当上升管出现干烧、通水交替变化情况下，管体金属材料容易产生高温氧化、高温蠕变，导致筒体变形、漏水，影响焦炉正常生产；目前上升管盘管换热器存在换热效率低，流动阻力大的通病，同时盘管内汽水分布不均匀，盘管局部过热高温，易引起爆管安全事故的发生的问题；本实用新型的目的在于提供一种焦炉上升管异形截面盘管换热器。

本实用新型的一种焦炉上升管异形截面盘管换热器，包括异形截面盘管、导热层、套筒、蓄热层、保温层；套筒的外侧壁上设置有异形截面盘管，导热层设置在异形截面盘管之间、异形截面盘管与套筒之间，套筒的内侧壁上设置有蓄热层，导热层的外侧设置有保温层，所述异形截面盘管的截面为月牙形，异形截面盘管的一边为弧度为π的圆弧，另一边为离心率为0.968的椭圆的一半弧线，弧度为π的圆弧对应的直径为60mm，离心率为0.968的椭圆的一半弧线对应的椭圆长轴为60mm、短轴为15mm。

作为优选，所述导热层的壁厚为8mm。

作为优选，所述蓄热层的壁厚为20mm。

作为优选，所述保温层的厚度为80mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

一、使汽水混合物在盘管截面分布更均匀，从而增大有效换热面积、减小传热热阻，强化传热，同时保证盘管壁温均匀，确保安全；其次盘管和套筒之间、盘管和盘管之间填充有高导热材料，能增强套筒与盘管之间的导热能力；

二、上升管套筒内壁贴附蓄热层，该蓄热层具有较强的蓄热能力，能在焦炉生产周期内保证上升管内壁的温度稳定性，防止套筒过热，同时防止上升管内壁结焦。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为普通盘管换热器的汽水流速沿盘管径向分布图；

图3为本实用新型的汽水流速沿盘管径向分布图。

图中：1-异形截面盘管；2-导热层；3-套筒；4-蓄热层；5-保温层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：包括异形截面盘管1、导热层2、套筒3、蓄热层4、保温层5；套筒3的外侧壁上设置有异形截面盘管1，导热层2设置在异形截面盘管1之间、异形截面盘管1与套筒3之间，套筒3的内侧壁上设置有蓄热层4，导热层2的外侧设置有保温层5，所述异形截面盘管1的截面为月牙形，异形截面盘管1的一边为弧度为π的圆弧，另一边为离心率为0.968的椭圆的一半弧线，弧度为π的圆弧对应的直径为60mm，离心率为0.968的椭圆的一半弧线对应的椭圆长轴为60mm、短轴为15mm。

如图2所述，普通盘管的汽水流速从内壁侧到外壁侧的径向速度分布，从图中可知，速度梯度较大，从内壁侧的0.5m/s到外壁侧的1.1m/s，可以明显看出内壁侧水流速度小，流量分布小。

如图3所示，异形截面盘管的汽水流速从内壁侧到外壁侧的径向速度分布，对比图2可知，速度梯度较小，汽水流速沿径向分布均匀，从内壁侧0.6m/s到外壁侧0.9m/s，管内汽水整体流速分布更加均匀，流场均匀，对提高换热效率和保证安全运行有较大好处。

本具体实施方式中异形截面盘管1的盘管截面呈“月牙形”，盘管截面的尺寸为，弧度为π的圆弧对应的直径为60mm，离心率为0.968的椭圆的一半弧线对应的椭圆长轴为60mm、短轴为15mm。导热层2的厚度40mm，其设在盘管与盘管、盘管与套筒之间，采用高导热性材料；导热层外侧为保温层；套筒3采用耐热钢，壁厚8mm；蓄热层4，壁厚20mm，采用耐高温、耐腐蚀、蓄热能力强的特质碳化硅和棕刚玉等材料复合而成；保温层5的厚度为80mm。

本实施例针对现有焦炉上升管盘管换热器存在换热效率低，流动阻力大的通病，以及盘管内汽水分布不均匀的问题，提出了一种异形截面盘管换热器；首先，盘管截面采用“月牙形”异形截面，相比于常规圆形截面盘管可使汽水混合物在盘管截面分布更均匀，从而增大有效换热面积、减小传热热阻，强化传热，同时保证盘管壁温均匀，确保安全；其次盘管和套筒之间、盘管和盘管之间填充有高导热材料，能增强套筒与盘管之间的导热能力；再次上升管套筒内壁贴附蓄热层，该蓄热层具有较强的蓄热能力，能在焦炉生产周期内保证上升管内壁的温度稳定性，防止套筒过热，同时防止上升管内壁结焦。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种焦炉上升管异形截面盘管换热器，其特征在于：包括异形截面盘管、导热层、套筒、蓄热层、保温层；套筒的外侧壁上设置有异形截面盘管，导热层设置在异形截面盘管之间、异形截面盘管与套筒之间，套筒的内侧壁上设置有蓄热层，导热层的外侧设置有保温层，所述异形截面盘管的截面为月牙形，异形截面盘管的一边为弧度为π的圆弧，另一边为离心率为0.968的椭圆的一半弧线，弧度为π的圆弧对应的直径为60mm，离心率为0.968的椭圆的一半弧线对应的椭圆长轴为60mm、短轴为15mm。

2.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管异形截面盘管换热器，其特征在于：所述导热层的壁厚为8mm。

3.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管异形截面盘管换热器，其特征在于：所述蓄热层的壁厚为20mm。

4.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管异形截面盘管换热器，其特征在于：所述保温层的厚度为80mm。

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