專利名稱：一種焦爐荒煤氣熱能回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焦化領(lǐng)域，尤其涉及一種焦爐荒煤氣熱能回收裝置。
背景技術(shù)：
荒煤氣，煤干餾過程中析出的尚未經(jīng)凈化處理的氣體產(chǎn)物。自焦炭企業(yè)使用炭化室法燒制焦炭以來，上升管內(nèi)高溫焦爐荒煤氣的余熱就一直未能有效利用，只能用循環(huán)氨水降溫把熱量白白浪費。有人將荒煤氣與夾套內(nèi)的工藝介質(zhì)水換熱，但是出現(xiàn)換熱面粘結(jié)焦油、絮狀物堵塞問題，換熱面損壞后，夾套內(nèi)工藝介質(zhì)水漏進炭化室影響焦炭生產(chǎn)。近年來，采用熱管技術(shù)和導熱油技術(shù)進行焦爐荒煤氣余熱利用，都不能長周期穩(wěn)定運行，主要原因是:這些技術(shù)都沒有克服焦爐煤氣換熱的困難，當換熱系統(tǒng)其它部分故障 停止工作時，炭化室法，一爐焦沒有生產(chǎn)完，是不能在中途短時間內(nèi)停爐的，所以出現(xiàn)熱管爆管、導熱油過熱結(jié)焦等問題。這些現(xiàn)狀在2010年9月14日《中國冶金報》中所刊登的一篇由豐恒夫撰寫的“煉焦荒煤氣余熱回收任重道遠”文章中作了詳細的說明，該文共包括三部分的內(nèi)容:一是煉焦荒煤氣余熱利用的必要性；二是我國煉焦荒煤氣余熱利用進程；三是加快煉焦荒煤氣余熱回收技術(shù)的研發(fā)。該文在第二部分內(nèi)容的結(jié)尾自然段強調(diào)指出:“煉焦荒煤氣余熱回收利用技術(shù)在我國近30年的研究歷程，其材料、結(jié)構(gòu)不能滿足現(xiàn)場工況要求，效率低壽命短，關(guān)鍵技術(shù)沒有突破，至今尚無成熟、可靠、穩(wěn)定的大工業(yè)化應(yīng)用實例”?，F(xiàn)有的荒煤氣熱能回收裝置的設(shè)計，都是在上升管上做文章，安裝換能裝置，使用熱交換介質(zhì)，吸收處于上升狀態(tài)的熱荒煤氣的熱量，這樣做勢必會降低荒煤氣的溫度，引起里面所含焦油等重組分的冷凝，從而導致上升管堵塞。所以現(xiàn)有的上升管熱能回收技術(shù)，均未能完全實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明主要解決了上升管的堵塞問題和熱能回收過程中的熱管爆炸等安全問題。(二)技術(shù)方案本發(fā)明包括橋管，本裝置的主體，為H型；換熱器，冷卻荒煤氣且把熱能傳輸給汽包；汽包，利用換熱器傳來的熱能加熱換熱介質(zhì)，使之變?yōu)檎羝懦?；進水管，向汽包輸入換熱介質(zhì)；蒸汽管，汽包內(nèi)蒸氣排出的管道。其中，橋管的一個管道下部連接荒煤氣的上升管，另一個管道內(nèi)部有換熱器，上部安裝汽包。其中，汽包上有安全閥,確保汽包的安全工作。其中，橋管中間橫向連接管道上有上氨水噴灑頭，冷卻荒煤氣，清潔橋管橫向連接管道及換熱器的管束。其中，在換熱器8所在的管道下部安裝下氨水噴灑頭9，冷卻經(jīng)過換熱器降溫的荒煤氣，保證工藝指標。其中，換熱器為使用真空導熱管作為換熱元件的換熱器。其中，多個焦爐荒煤氣熱能回收裝置并聯(lián)組成換熱系統(tǒng)。(三)有益效果本發(fā)明熱能回收在氣流的下降段進行，解決了目前熱能回收中的上升管堵塞問題；在換熱裝置上冷凝的焦油等，可以在自重的作用下落入集氣管內(nèi)，配合循環(huán)氨水的噴灑，可以完成換熱裝置的清潔，洗滌后的焦油、煤粉自動進入到集氣管；換熱裝置破損后，介質(zhì)會流進集氣管內(nèi)，不會損害焦爐爐體；每個橋管是個獨立的換熱單元，方便拆卸，檢修便利；多個換熱單元組成穩(wěn)定的系統(tǒng)，能夠長周期安全平穩(wěn)運行；使用真空導熱管，保護熱能單向傳遞給換熱介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，只更換橋管就可以完成改造，容易在現(xiàn)有焦爐上實現(xiàn)改造。


圖1為傳統(tǒng)橋管示意圖。圖2為本發(fā)明橋管示意圖。圖3為本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)圖。圖中，1:上升管；2:橋管；3:上氨水噴灑頭；4:安全閥；5:汽包；6:蒸汽管；7:進水管；8:換熱器；9:下氨水噴灑頭。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)`明的范圍。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。如圖3所示，本發(fā)明包括橋管2，本裝置的主體，為H型；換熱器8，冷卻荒煤氣且把熱能傳輸給汽包5 ;汽包5，利用換熱器8傳來的熱能加熱換熱介質(zhì)，使之變?yōu)檎羝懦?；進水管7，向汽包5輸入換熱介質(zhì)；蒸汽管6，汽包5內(nèi)蒸氣排出的管道。其中，橋管2的一個管道下部連接荒煤氣的上升管I，另一個管道內(nèi)部有換熱器8，上部安裝汽包5。圖1是傳統(tǒng)的h型橋管樣式，圖2是本發(fā)明設(shè)計的新型H型橋管，新型H型橋管的特點是在橋管的氣流下降段處，具有了一定的安裝空間(如圖2所示左側(cè)的方框出)，可以安裝適合的換熱裝置；橋管的氨水噴灑頭分上、下游(相對于氣流流動方向)布置，即在換熱裝置的上游有上氨水噴灑頭3，在換熱裝置的下游有下氨水噴灑頭9。橋管2為減小氣體阻力，在氣流下降段，可采取變徑設(shè)計，即有換熱裝置段，設(shè)計的直徑要大些，到承插口處變成正常尺寸。橋管2之間的連接橫管與兩端的管道可以是垂直連接，也可以是成其他角度連接。優(yōu)選的實施方式為，連接橫管成角度連接，且換熱器8所在管道與連接橫管的連接處低于橋管另一管道與連接橫管的連接處。由于換熱后，荒煤氣的溫度降低，可能會有部分冷卻為液體或固體，這樣的結(jié)構(gòu)可以有效的防止荒煤氣經(jīng)換熱后產(chǎn)生的液體或固體倒流回焦爐內(nèi)。其中，換熱器8布置在H型橋管2的煤氣下降側(cè)，接口尺寸與原系統(tǒng)一致，以方便與原有的上升管的接入，新建廠可以重新設(shè)計。其中，換熱器8在管道內(nèi)可以垂直安裝，也可以側(cè)壁上水平安裝。其中，換熱器8可以采用真空導熱管換熱器，也可以用使用刺刀管或U型管等管式換熱器。優(yōu)選的實施方式為，換熱器8為使用真空導熱管作為換熱元件的換熱器。其中，換熱器8、汽包5、蒸汽管6、供水管7共同組成熱能回收單元。其中，每孔焦爐的·上升管橋管作為一個熱能回收單元，多個單元并聯(lián)組成換熱系統(tǒng)。真空導熱管具有“熱開關(guān)”作用，可以阻止熱量由高處向低處傳遞。所以，當某一單元處于循環(huán)氨水噴灑清洗換熱管束時，管束溫度低，真空導熱管不能夠?qū)ǎ搯卧钠捎诓⒙?lián)在系統(tǒng)內(nèi)，處于高的溫度，但由于真空導熱管的單相傳遞作用，汽包不能向下端傳遞熱量，所以不會造成系統(tǒng)的熱損失。整個換熱系統(tǒng)在合理的工序安排下，有的單元處于換熱狀態(tài)，有的處于清洗狀態(tài)，有的處于維修狀態(tài)，系統(tǒng)始終能夠保持穩(wěn)定均衡的工作狀態(tài)。產(chǎn)生飽和蒸汽可以用于生產(chǎn)或者帶動螺桿熱泵發(fā)電。其中，汽包5上安裝有安全閥4，確保汽包5的安全工作。當汽包5內(nèi)的蒸汽過多而蒸汽管6來不及排出的時候，可以通過安全閥4排出，防止汽包5爆炸。汽包5內(nèi)的換熱介質(zhì)可以是水，也可以是導熱油等其他介質(zhì)。優(yōu)選的實施方式為，橋管2中間橫向連接管道上有上氨水噴灑頭3，冷卻荒煤氣，清潔橋管2橫向連接管道。上氨水噴灑頭3接入循環(huán)氨水，對換熱器8、以及橋管2的橫向煤氣通道進行定期的清掃作業(yè)，以保證通道暢通及換熱器8外壁的清潔，保持高的傳熱效率；以及在換熱單元進行維修時，對荒煤氣進行初步冷卻，以保證合理的工藝參數(shù)。優(yōu)選的實施方式為，在換熱器8所在的管道下部安裝下氨水噴灑頭9。在換熱裝置正常工作情況下，冷卻經(jīng)過換熱裝置降溫的荒煤氣，保證正常工藝指標。在換熱裝置停用時，配合上游的氨水噴灑頭3共同完成對荒煤氣的降溫，保證正常工藝指標。所以，下氨水噴灑頭9是持續(xù)不間斷工作的。
氨水噴灑頭可以根據(jù)需要在不同位置增加設(shè)置數(shù)目，以滿足清掃換熱裝置以及降溫的需要。高溫的荒煤氣自焦爐炭化室溢出后，經(jīng)過上升管I進入到橋管2，此時上氨水噴灑頭3不需要噴灑氨水，高溫的荒煤氣途徑換熱器8后，熱量被吸收，傳遞到汽包5，熱量會使汽包5內(nèi)的換熱介質(zhì)蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽，蒸汽再通過蒸汽管6輸出，當汽包5內(nèi)的換熱介質(zhì)不足時，供水管7及時給汽包5補充換熱介質(zhì)。換熱后的荒煤氣繼續(xù)下降，被下氨水噴灑頭9噴出的霧狀氨水進一步降低溫度到80°C以下，通過閥體進去焦爐集氣管。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明 的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種焦爐荒煤氣熱能回收裝置，其特征在于:包括橋管(2)，本裝置的主體，為H型；換熱器(8)，冷卻荒煤氣且把熱能傳輸給汽包(5);汽包(5)，利用換熱器傳來的熱能加熱換熱介質(zhì)，使之變?yōu)檎羝懦?；蒸汽?6)，汽包內(nèi)蒸氣排出的管道；進水管(7)，向汽包輸入換熱介質(zhì)；其中，橋管(2)的一個管道下部連接荒煤氣的上升管(1)，另一個管道內(nèi)部有換熱器(8)，上部安裝汽包(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐荒煤氣熱能回收裝置，其特征在于:所述的橋管(2)中間橫向連接管道上有上氨水噴灑頭(3)，冷卻荒煤氣，清潔橋管(2)橫向連接管道及換熱器的管束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的焦爐荒煤氣熱能回收裝置，其特征在于:在所述的換熱器(8)所在的管道下部安裝下氨水噴灑頭(9)，冷卻經(jīng)過換熱器降溫的荒煤氣，保證工藝指標。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐荒煤氣熱能回收裝置，其特征在于:所述的汽包(5)上有安全閥(4)，確保汽包(5)的安全工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐荒煤氣熱能回收裝置，其特征在于:所述的換熱器(8)為使用真空導熱管作為換熱元件的換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐荒煤氣熱能回收裝置，其特征在于:多個所述的焦爐荒煤氣熱能回收裝置并聯(lián)組成換熱 系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及焦化領(lǐng)域，尤其涉及一種荒煤氣熱能回收裝置。其包括橋管，本裝置的主體，為H型；換熱器，冷卻荒煤氣且把熱能傳輸給汽包；汽包，利用換熱器傳來的熱能加熱換熱介質(zhì)，使之變?yōu)檎羝懦?；蒸汽管，汽包?nèi)蒸氣排出的管道；進水管，向汽包輸入換熱介質(zhì)。其中，橋管的一管道下部連接焦爐上升管，另一管道內(nèi)有換熱器，上部有汽包。橋管橫向連接管道上有上氨水噴灑頭，換熱器所在管道下部安裝下氨水噴灑頭，汽包上有安全閥，換熱器為真空導熱管。本發(fā)明熱能回收在氣流下降段進行，解決了上升管堵塞問題；可以完成換熱裝置的清潔；每個橋管是獨立單元，方便拆卸，檢修便利；使用真空導熱管，保護熱能單向傳遞給換熱介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。
文檔編號F22B1/18GK103242866SQ20131018495
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者王利民, 蔚志恒, 曹育洵, 劉和平 申請人:北京中衡國通能源科技有限責任公司