本發(fā)明屬于焦爐設備領(lǐng)域，特別涉及一種防止結(jié)焦的焦爐煙道廢氣余熱回收裝置。

背景技術(shù)：

焦爐能對煤炭做高溫干餾處理，將其高效地轉(zhuǎn)換為焦炭、焦爐煤氣、煤焦油、粗苯等產(chǎn)物，是高效的能量轉(zhuǎn)換窯爐。在焦爐支出熱中，650℃-700℃荒煤氣的帶出熱約占36％，具有極高的回收利用價值。目前，通常采用降溫處理工藝來實現(xiàn)荒煤氣的工業(yè)應用，傳統(tǒng)工藝為：向高溫荒煤氣噴灑大量70℃-75℃循環(huán)氨水使其降溫，實現(xiàn)余熱回收，然而，這會導致高溫荒煤氣帶出熱因循環(huán)氨水的大量蒸發(fā)而浪費。

在20世紀80年代，日本大部分焦化廠曾將導熱油用于上升管回收荒煤氣帶出熱：他們將上升管做成夾套管，導熱油通過夾套管與高溫荒煤氣間接換熱，被加熱的高溫導熱油可用于多種用途，例如蒸氨、蒸餾煤焦油、干燥入爐煤等等。后來，我國濟鋼曾在五孔上升管進行了類似的試驗；我國武鋼、馬鋼、鞍鋼、漣鋼、北京焦化廠、沈陽煤氣二廠、本鋼一鐵、平頂山焦化廠等多家企業(yè)曾在上升管采用水汽化冷卻技術(shù)回收這部分熱量；此外，也有企業(yè)采用以氮氣為介質(zhì)、與高溫荒煤氣間接換熱的方法。

現(xiàn)有焦爐上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置的結(jié)構(gòu)，總體分內(nèi)、中、外三層基本結(jié)構(gòu)。內(nèi)層為耐高溫、耐腐蝕的合金鋼材質(zhì)的圓筒，荒煤氣在圓筒內(nèi)自下而上流過。中間為核心傳熱層，具有高導熱能力的、一定厚度的耐高溫固體介質(zhì)層緊密附著于內(nèi)筒的外壁，傳熱管穿過固體介質(zhì)層，且與該固體介質(zhì)層緊密接觸，傳熱管內(nèi)流過的為取熱介質(zhì)，其在流動過程中吸收了內(nèi)筒內(nèi)荒煤氣的放熱量，在自下而上的流動過程中溫度升高。傳熱管或螺旋上升盤旋在該固體介質(zhì)內(nèi)，或自下而上直立布置于該固體介質(zhì)層，固體介質(zhì)層需覆蓋整個傳熱管的外表面；外層為保溫保護層，金屬材質(zhì)筒體，內(nèi)壁面上貼有保溫材料，對內(nèi)筒和中間核心傳熱層起到保溫和保護的作用，減少熱損失，不受沖擊。

然而，現(xiàn)有現(xiàn)有焦爐上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置或多或少存在以下問題：傳熱過程的結(jié)構(gòu)設計不合理、循環(huán)不夠通暢、換熱效率低、荒煤氣側(cè)壁面焦油粘結(jié)導致堵塞荒煤氣通道、導熱油結(jié)焦堵塞導熱油通道、易被介質(zhì)等腐蝕或不能有效解決開停車和運行過程的熱脹冷縮問題,這使得以上方法或者難以成功實施，或者難以實現(xiàn)令人滿意的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種防止結(jié)焦的焦爐煙道廢氣余熱回收裝置。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種防止結(jié)焦的焦爐煙道廢氣余熱回收裝置，包括依次連接的余熱回收控溫段(1)、降壓除焦段(2)、余熱高效回收段(3)；所述余熱回收控溫段(1)豎直設置，且其內(nèi)徑不變，其側(cè)壁設有第二介質(zhì)管道(5)，其出口處設有第一溫度傳感器；所述降壓除焦段(2)水平設置，且自左向右內(nèi)徑遞增，降壓除焦段(2)底部為v形，底部設有第一介質(zhì)管道(4)，最低處設有集焦槽(8)，集焦槽(8)頂部設有大孔金屬網(wǎng)；所述預熱段(3)豎直設置，且其內(nèi)徑不變，其側(cè)壁設有第三介質(zhì)管道(6)；余熱回收控溫段(1)、余熱高效回收段(3)的內(nèi)徑相同；降壓除焦段(2)、余熱高效回收段(3)之間設有傾斜設置的控溫段(7)；控溫段(7)內(nèi)設有第二溫度傳感器和加熱裝置(9)。

所余熱回收控溫段(1)的側(cè)壁自內(nèi)而外依次設有控溫段內(nèi)殼體(11)、控溫段導熱介質(zhì)層(12)、控溫段隔熱層(13)和控溫段外殼體(14)；所述控溫段內(nèi)殼體(11)由低效導熱復合材料制成，所述低效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.1-15.3份、鎳4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、錳0.67-0.81份、鉬0.25-0.38份、納米銅1-2份。

降壓除焦段(2)由中效導熱復合材料制成，所述中效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.1-15.3份、鎳4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、錳0.67-0.81份、鉬0.25-0.38份、氮化鈦0.4-0.8份、碳納米管1-2份。

所述余熱高效回收段(3)的側(cè)壁自內(nèi)而外依次設有高效回收段內(nèi)殼體(31)、高效回收段導熱介質(zhì)層(32)、高效回收段隔熱層(33)和高效回收段外殼體(34)；所述高效回收段內(nèi)殼體(31)的內(nèi)側(cè)壁上設有翅片(35)；所述高效回收段內(nèi)殼體(31)的外側(cè)壁和高效回收段隔熱層(33)的內(nèi)側(cè)壁之間設有釘頭(36)；所述高效回收段內(nèi)殼體(31)由高效導熱復合材料制成，所述高效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.1-15.3份、鎳4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、錳0.67-0.81份、鉬0.25-0.38份、氮化鈦0.4-0.8份、碳納米管1-2份、納米銅1-2份。

本發(fā)明還提供了一種用于焦爐煙道廢氣余熱回收裝置的高效導熱復合材料，至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.1-15.3份、鎳4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、錳0.67-0.81份、鉬0.25-0.38份、氮化鈦0.4-0.8份、碳納米管1-2份、納米銅1-2份。

本發(fā)明還提供了一種用于焦爐煙道廢氣余熱回收裝置的中效導熱復合材料，至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.1-15.3份、鎳4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、錳0.67-0.81份、鉬0.25-0.38份、氮化鈦0.4-0.8份、碳納米管1-2份。

本發(fā)明還提供了一種用于焦爐煙道廢氣余熱回收裝置的低效導熱復合材料，鐵100份、鉻14.1-15.3份、鎳4.21-4.38份、硅0.76-0.91份、碳0.45-0.58份、錳0.67-0.81份、鉬0.25-0.38份、納米銅1-2份。

有益效果：本發(fā)明提供的余熱回收裝置結(jié)構(gòu)簡單，防結(jié)焦效果好，余熱回收效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明防止結(jié)焦的焦爐煙道廢氣余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為余熱回收控溫段的局部放大圖。

圖3為余熱高效回收段的局部放大圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明防止結(jié)焦的焦爐煙道廢氣余熱回收裝置作出進一步說明。

實施例1

防止結(jié)焦的焦爐煙道廢氣余熱回收裝置，包括依次連接的余熱回收控溫段(1)、降壓除焦段(2)、余熱高效回收段(3)；所述余熱回收控溫段(1)豎直設置，且其內(nèi)徑不變，其側(cè)壁設有第二介質(zhì)管道(5)，其出口處設有第一溫度傳感器；所述降壓除焦段(2)水平設置，且自左向右內(nèi)徑遞增，降壓除焦段(2)底部為v形，底部設有第一介質(zhì)管道(4)，最低處設有集焦槽(8)，集焦槽(8)頂部設有大孔金屬網(wǎng)；所述預熱段(3)豎直設置，且其內(nèi)徑不變，其側(cè)壁設有第三介質(zhì)管道(6)；余熱回收控溫段(1)、余熱高效回收段(3)的內(nèi)徑相同；降壓除焦段(2)、余熱高效回收段(3)之間設有傾斜設置的控溫段(7)；控溫段(7)內(nèi)設有第二溫度傳感器和加熱裝置(9)。

所余熱回收控溫段(1)的側(cè)壁自內(nèi)而外依次設有控溫段內(nèi)殼體(11)、控溫段導熱介質(zhì)層(12)、控溫段隔熱層(13)和控溫段外殼體(14)；所述控溫段內(nèi)殼體(11)由低效導熱復合材料制成，所述低效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.6份、鎳4.28份、硅0.86份、碳0.50份、錳0.71份、鉬0.30份、納米銅1.5份。

降壓除焦段(2)由中效導熱復合材料制成，所述中效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.6份、鎳4.28份、硅0.86份、碳0.50份、錳0.71份、鉬0.30份、氮化鈦0.6份、碳納米管1.5份。

所述余熱高效回收段(3)的側(cè)壁自內(nèi)而外依次設有高效回收段內(nèi)殼體(31)、高效回收段導熱介質(zhì)層(32)、高效回收段隔熱層(33)和高效回收段外殼體(34)；所述高效回收段內(nèi)殼體(31)的內(nèi)側(cè)壁上設有翅片(35)；所述高效回收段內(nèi)殼體(31)的外側(cè)壁和高效回收段隔熱層(33)的內(nèi)側(cè)壁之間設有釘頭(36)；所述高效回收段內(nèi)殼體(31)由高效導熱復合材料制成，所述高效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.6份、鎳4.28份、硅0.86份、碳0.50份、錳0.71份、鉬0.30份、氮化鈦0.6份、碳納米管1.5份、納米銅1.5份。

該裝置的工作原理：(1)由于加熱過熱段的形狀設置，煙氣在加壓過熱段邊加壓邊回收余熱，該段可使煙氣溫度變化小，同時回收部分余熱，避免結(jié)焦；(2)由于降壓除焦段的形狀設置，煙氣在該段減壓同時回收部分余熱導致溫度快速降低，可在底部的金屬網(wǎng)上形成大量結(jié)焦，從而起到除焦的效果；另一方面在出口處設置溫度檢測和加熱裝置避免出口結(jié)焦；(3)煙氣在預熱段和介質(zhì)換熱，使介質(zhì)預熱，除焦后盡管溫度降低，仍然難以結(jié)焦。

實施例2

與實施例1基本相同，不同之處僅在于：

所述低效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.4份、鎳4.26份、硅0.88份、碳0.48份、錳0.73份、鉬0.32份、納米銅1.3份；

所述中效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.4份、鎳4.26份、硅0.88份、碳0.48份、錳0.73份、鉬0.32份、氮化鈦0.5份、碳納米管1.3份；

所述高效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.4份、鎳4.26份、硅0.88份、碳0.48份、錳0.73份、鉬0.32份、氮化鈦0.5份、碳納米管1.3份、納米銅1.7份。

實施例3

與實施例1基本相同，不同之處僅在于：

所述低效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.8份、鎳4.30份、硅0.84份、碳0.52份、錳0.69份、鉬0.28份、納米銅1.7份；

所述中效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.8份、鎳4.30份、硅0.84份、碳0.52份、錳0.69份、鉬0.28份、氮化鈦0.7份、碳納米管1.7份；

所述高效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.8份、鎳4.30份、硅0.84份、碳0.52份、錳0.69份、鉬0.28份、氮化鈦0.7份、碳納米管1.7份、納米銅1.3份。

實施例4

與實施例1基本相同，不同之處僅在于：

所述低效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.1份、鎳4.21份、硅0.91份、碳0.45份、錳0.81份、鉬0.25份、納米銅2份；

所述中效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.1份、鎳4.21份、硅0.91份、碳0.45份、錳0.81份、鉬0.25份、氮化鈦0.4份、碳納米管1份；

所述高效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.1份、鎳4.21份、硅0.91份、碳0.45份、錳0.81份、鉬0.25份、氮化鈦0.4份、碳納米管1份、納米銅2份。

實施例5

與實施例1基本相同，不同之處僅在于：

所述低效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻15.3份、鎳4.38份、硅0.76份、碳0.58份、錳0.67份、鉬0.38份、納米銅1份；

所述中效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻15.3份、鎳4.38份、硅0.76份、碳0.58份、錳0.67份、鉬0.38份、氮化鈦0.8份、碳納米管2份；

所述高效導熱復合材料至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻15.3份、鎳4.38份、硅0.76份、碳0.58份、錳0.67份、鉬0.38份、氮化鈦0.8份、碳納米管2份、納米銅1份。

對比例

復合材料，至少由以下重量份的組分制成：鐵100份、鉻14.6份、鎳4.29份、硅0.85份、碳0.50份、錳0.76份、鉬0.30份。

測試實施例1至5、對比例1-3的復合材料的性能，見下表。