本发明专利技术公开了一种焦炉上升管高效余热回收装置，包括内筒体、盘管筒体及外筒体，盘管筒体与外筒体之间填充有保温层；所述盘管筒体套装于内筒体上，在该盘管筒体与内筒体之间设有可变的间隙。本发明专利技术的防结焦方法，计算确定盘管筒体2R及内筒体2r的尺寸，使得内筒体工作温度t工大于内筒体设定温度t时，内筒体外壁紧贴盘管筒体内壁，而当内筒体工作温度t工小于内筒体设定温度t时，盘管筒体与内筒体间正巧产生间隙；通过控制内筒体设定温度而控制荒煤气结焦温度达到防止煤气结焦。本发明专利技术能有效控制荒煤气热量的传递导出，使荒煤气温度始终保持在结焦温度点以上，从而达到防止煤气结焦的目的，以保证荒煤气流动输出的畅通和热回收装置效率的最佳。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焦炉余热高效回收
，尤其涉及焦炉上升管螺旋盘管套筒式显热回收利用装置。本专利技术还涉及该装置的防结焦方法。
技术介绍
焦炉生产中从焦炉炭化室出来的荒煤气温度在750℃～850℃，这样的荒煤气进入上升管，经过三通管、进入桥管，在桥管处喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，循环氨水大量汽化，使荒煤气急剧降温至80℃左右后进入集气管。焦炉干馏出荒煤气所带出的热量相当于焦炉炼焦消耗的总能量33﹪左右，同时自750～850℃降至80℃也消耗了大量的氨水及循环氨水的机械电力消耗。在这一过程中不但大量优质的煤气热能资源被白白浪费而无法得到有效利用，而且还要消耗大量的氨水和制冷能源。为此业界出现很多余热回收新技术，这些余热回收技术不外乎两种类型：一类是夹层水套式，即在上升管内筒外再加一层套管，形成水套夹层，中间通过夹层热水回收余热；其优点是传热效率高，缺点是使用中频繁出现上升管水套漏水损坏炉体，上升管盖揭启困难，蒸汽产量不稳定水套易“干锅”，甚至导致锅炉汽包爆炸等问题，不能长期平稳安全使用；尤其是上升管水套大量热量被传递出而导致其温度低于荒煤气结焦温度点，在上升管内壁尤其是上升管根部结成坚硬石墨层或结焦油饼堵塞上升管，既影响上升管的顺畅排出，又阻止热能传导，严重限制热能的回收利用。第二类是螺旋管套筒式，如中国专利“一种螺旋盘管套筒式焦炉荒煤气显热回收装置”、专利号201520772829.3，该焦炉荒煤气显热回收装置包括上升管内筒、上升管外筒和盘管，上升管内筒的内侧为荒煤气流道，盘管则位于上升管内筒和上升管外筒之间的空腔中，为了提高传热效率，盘管始终紧密无间隙的盘绕在所述上升管内筒的外侧壁上，在该结构中，虽然荒煤气与螺旋盘管间的传热自始至终都在进行，由于炭化室内产生的荒煤气在不同的结焦时段煤气量不一样，而盘管汽化冷却装置的吸热效率很高，所以在产气量少的时段会造成上升管内荒煤气温度低于结焦温度，温度过低会造成煤气中焦油气凝结，回流炭化室或粘附在上升管内壁影响荒煤气导出，清扫困难。还会导致集气管、吸气管等通道中焦油流动阻力增加。因此不管是采用夹层水套式热回收结构，还是螺旋管套筒式结构，都存在无法控制结焦问题的技术瓶颈。
技术实现思路
针对现有技术所存在的上述不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种焦炉上升管高效余热回收装置，它能有效控制荒煤气热量的传导效率，使荒煤气温度始终保持在结焦温度点以上。本专利技术另一要解决的技术问题是应用该余热回收装置而达到防止结焦的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的焦炉上升管高效余热回收装置，包括内筒体、盘管筒体及外筒体，呈筒状的内筒体外径为2r，所述盘管筒体内壁所在圆柱面直径为2R，所述盘管筒体与外筒体之间填充有保温层；所述盘管筒体套装于内筒体上，在该盘管筒体与内筒体之间设有可变的间隙，当内筒体工作温度t工大于内筒体设定温度t时，该选定的盘管筒体直径2R与内筒体外径2r使得内筒体外壁紧贴盘管筒体的内壁，当内筒体工作温度t工小于内筒体设定温度t时，选定的盘管筒体直径2R与内筒体外径2r正巧使得盘管筒体与内筒体之间产生间隙。本专利技术应用于上述焦炉上升管高效余热回收装置的防结焦方法：首先依据荒煤气的结焦特性确定内筒体设定温度t，再选定盘管筒体与内筒体材料及其线胀系数，计算确定盘管筒体2R及内筒体2r的尺寸和两者间的比例关系，使得内筒体工作温度t工大于内筒体设定温度t时，内筒体外壁紧贴盘管筒体内壁，而当内筒体工作温度t工小于内筒体设定温度t时，盘管筒体与内筒体间正巧产生间隙；当向内筒体通以高温荒煤气，流经内筒体的高温荒煤气加热内筒体，内筒体温度升高使得径向尺寸膨胀至与盘管筒体内壁相接触贴合，内筒体与盘管筒体间的间隙消除，内筒体向盘管筒体传热的传热效率升高，盘管筒体管腔中的水温升高而形成饱和水和饱和蒸汽，通过控制盘管筒体管腔中饱和蒸汽输出量而使管腔中饱和工作压力值稳定，盘管筒体径向尺寸达到稳定值；在内筒体热能向盘管筒体的不断传导过程中，一旦内筒体温度降至或低于内筒体设定温度，内筒体与盘管筒体间产生间隙，而使两者间的传热效率降低，内筒体在高温荒煤气作用下温度重新上升并膨胀又与盘管筒体再度相接触贴合，内筒体与盘管筒体的传热效率再次升高；故而流经内筒体的高温荒煤气温度始终维持在内筒体设定温度点以上，通过控制内筒体设定温度而控制荒煤气结焦温度，以达到防止煤气结焦的目的。本专利技术由于采用上述的技术方案，使之与现有技术相比具有以下的积极效果和优点。首先本专利技术突破了传统的焦炉余热回收装置的设计思路，创造性地通过设计和选择盘管筒体和内筒体的直径使得在内筒体和盘管筒体间能够产生可随温度变化的间隔，利用该可变间隙来改变内筒体与盘管筒体两者之间的传热方式和传热效率，使用中该可变间隙起着热传导“开关”的作用，从而控制内筒体向外传导热能，以保证内筒体及其流过内筒体的荒煤气温度稳定在内筒体设定温度以上，达到防止荒煤气结焦的目的。第二，本专利技术通过内筒体尺寸和盘管筒体尺寸的协调控制和设计选择，以及内筒体设定温度的确定，使得内筒体在其设定温度之上时，内筒体与盘管筒体两者相互紧贴而将内筒体内的荒煤气热能稳定、高效地向外传导，而一旦内筒体温度低于其设定温度时，内筒体与盘管筒体间又正巧产生间隙，这样就使得内筒体与盘管筒体之间的间隙被控制于适当的范围内，使两者能随温度的变化实现贴合和分离，起到“热能开关”的作用，从而稳定内筒体及其流经筒体内的温度。第三，本专利技术还可以通过控制盘管筒体热能输出速度和盘管筒体的压力值，实现盘管筒体温度、尺寸的调控和稳定，使得盘管筒体工作尺寸的相对稳定，较好地保证了其与内筒体工作时的相互贴合和分离，使内筒体温度能始终保持在设定温度之上。第四，本专利技术采用盘管取热结构，既有效扩大了余热回收装置的换热面积，又能有效延长换热介质在整个回收装置中的换热时间，保证换热介质能够充分换热，实现荒煤气显热的持续稳定地有效回收和利用，而余热的有效回收又降低了系统中氨水、电力等消耗，实现焦炉余热的高效利用和节能减排。第五，盘管筒体与外筒体间填充的保温层，有效阻止已回收余热的再次损失；盘管结构又能有效避免换热介质的泄漏，保证焦炉碳化室的安全运行。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术焦炉上升管高效余热回收装置一种具体实施方式的结构示意图；图2是图1所示实施方式A—A剖面的结构示意图。图中，1—内筒体、2—导热间隙、3—盘管筒体、4—保温层、5—外筒体、6—检测孔、7—集合环管、8—盘管进出管。具体实施方式如图1、图2所示的焦炉上升管高效余热回收装置，该余热回收装置包括内筒体1，该内筒体1为圆筒状的焦炉上升管筒体，内筒体1材料为不锈钢材料，内筒体1的外径2r=1000mm，内筒体材料的线胀系数为α1。内筒体1外侧套装有盘管筒体3，常温状态下内筒体1与盘管筒体3之间存在间隙；在盘管筒体3外套装有外筒体5，在盘管筒体3与外筒体5之间填充有保温层4，该保温层采用硅酸铝陶瓷纤维等常用的保温隔热材料。外筒体5由碳素钢板卷制而成，在外筒体5上设有检测孔6，检测孔用于检测盘管筒体3的泄漏故障。盘管筒体3由6根具有相等节距的螺旋圆管并列环绕而成圆筒状，相邻圆管紧密相贴。圆筒状的盘管筒体3内筒壁所在圆柱面直径为2R，圆管本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种焦炉上升管高效余热回收装置，包括内筒体（1）、盘管筒体（3）及外筒体（5），呈筒状的内筒体（1）外径为2r，所述盘管筒体（3）内壁所在圆柱面直径为2R，其特征在于：所述盘管筒体（3）与外筒体（5）之间填充有保温层（4）；所述盘管筒体（3）套装于内筒体（1）上，在该盘管筒体（3）与内筒体（1）之间设有可变的间隙，当内筒体（1）工作温度t工大于内筒体设定温度t时，该选定的盘管筒体（3）直径2R与内筒体（1）外径2r使得内筒体（1）外壁紧贴盘管筒体（3）的内壁，当内筒体（1）工作温度t工小于内筒体设定温度t时，选定的盘管筒体（3）直径2R与内筒体（1）外径2r正巧使得盘管筒体（3）与内筒体（1）之间产生间隙。
【技术特征摘要】
1.一种焦炉上升管高效余热回收装置，包括内筒体（1）、盘管筒体（3）及外筒体（5），呈筒状的内筒体（1）外径为2r，所述盘管筒体（3）内壁所在圆柱面直径为2R，其特征在于：所述盘管筒体（3）与外筒体（5）之间填充有保温层（4）；所述盘管筒体（3）套装于内筒体（1）上，在该盘管筒体（3）与内筒体（1）之间设有可变的间隙，当内筒体（1）工作温度t工大于内筒体设定温度t时，该选定的盘管筒体（3）直径2R与内筒体（1）外径2r使得内筒体（1）外壁紧贴盘管筒体（3）的内壁，当内筒体（1）工作温度t工小于内筒体设定温度t时，选定的盘管筒体（3）直径2R与内筒体（1）外径2r正巧使得盘管筒体（3）与内筒体（1）之间产生间隙。2.根据权利要求1所述的焦炉上升管高效余热回收装置，其特征在于：当所述内筒体（1）工作温度t工小于内筒体设定温度t时，盘管筒体（3）的半径R＞r[1+α1（t工－t0）]/[1+α2（T工－t0）]。3.根据权利要求2所述的焦炉上升管高效余热回收装置，其特征在于：所述内筒体（1）材料的线胀系数α1大于或等于盘管筒体（3）材料的线胀系数α2。4.根据权利要求1或2所述的焦炉上升管高效余热回收装置，其特征在于：工作时所述内筒体（1）工作温度t工大于盘管筒体（3）工作温度T工；且盘管筒体（3）的盘管腔中的水处于饱和状态，该盘管腔中的饱和工作压力大于或等于2.5MPa。5.根据权利要求1所述的焦炉上升管高效余热回收装置，其特征在于：所述内筒体设定温度t=250℃—500℃。6.根据权利要求1所述的焦炉上升管高效余热回收装置，其特征在于：所述盘管筒体（3）由3—30根圆管并列环绕成筒状，圆管两端均与对于的集合环管（7）相...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛京鹏，葛霖，刘伟超，
申请(专利权)人：盐城远洋节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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