[發明專利]焦爐上升管荒煤氣余熱回收系統

有效

• 申請號: 201310197229.4
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103320149A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 惠建明;郁鴻凌;惠文博
• 申請（專利權）人: 無錫億恩科技股份有限公司
• 主分類號: C10B27/00
• 分類號: C10B27/00;C10B41/08;F28D7/00
• 代理公司: 江陰市永興專利事務所(普通合伙) 32240
• 代理人: 達曉玲;施光亞

技術領域

本發明涉及一種煉焦工藝過程中溢出的荒煤氣余熱回收裝置，尤其是涉及一種焦爐上升管荒煤氣余熱回收系統。

背景技術

煉焦工藝流程中產生的余熱資源的高效回收利用，是建立資源節約、環境友好的綠色焦化廠節能的主要方向，也是降低焦爐能耗的主要途徑之一。但是，我國對二次能源品質潛力的挖掘、價值的開發以及低品質余熱余能利用支撐技術與裝備開發滯后，例如250～300℃的余熱資源尚未有效地利用。

目前鋼鐵企業尚有30％的余熱、余能未被回收利用，其中，焦化過程約有50千克/噸焦。從炭化室經上升管逸出的650℃～700℃荒煤氣帶出熱占焦爐總熱量36％。為了冷卻高溫的荒煤氣必須噴灑大量70℃～75℃循環氨水，高溫荒煤氣因循環氨水的大量蒸發而被冷卻至82℃～85℃，再經初冷器冷卻至22℃～35℃，荒煤氣帶出熱被白白浪費。目前荒煤氣的余熱回收還處于研發階段，如用導熱油夾套管、熱管、鍋爐、半導體溫差發電和水套管等技術，來回收荒煤氣帶出熱，但是有些方法和方式還達不到工業生產應用。

發明內容

本發明為了解決目前煉焦工藝過程中荒煤氣帶出的余熱被浪費的問題，為此提供了一種焦爐上升管荒煤氣余熱回收系統，用于回收從焦爐炭化室經上升管逸出的650℃～700℃荒煤氣帶出熱量，這部分熱量占據焦爐輸入總熱量的36％。

一種焦爐上升管荒煤氣余熱回收系統，包括上升管換熱器，所述上升管換熱器包括外套筒2，所述外套筒2的內壁連接有內套筒3，形成雙套筒結構，所述內套筒3的中心處設有中心管6，所述外套筒2、內套筒3和中心管6的底部設有分流及匯流通道12，所述內套筒3的內壁4和中心管6的外壁5均設有光滑的受熱面，溢出的荒煤氣熱量傳遞給了內套筒3的內壁4和中心管6外壁5的受熱面。

所述內套筒3和外套筒2的頂部連接有法蘭1，法蘭1處采用波紋結構，可防止雙套筒內管壁溫度隨荒煤氣流量而變化，所產生的應力，保證換熱系統的安全運行。所述外套筒2和內套筒3的頂部連接處設有波紋管折流區8，中心管6的頂部設有中心管折流區9；所述外套筒2、內套筒3和中心管6的底部設有分流及匯流通道12，所述分流及匯流通道12的一端設有惰性的冷卻氣體的進口11，另一端設有出口7，所述冷卻氣體從進口11處分成二路進入到外套筒2及中心管6中間的螺旋回流通道10內，由下而上，然后分別經波紋管折流區8和中心管折流區9再至上而下，通過受熱面經荒煤氣加熱后的冷卻氣體通過底部出口7匯集，其中，惰性的冷卻氣體可以為空氣或氮氣。

所述外套筒2、內套筒3和中心管6內均設有螺旋回流通道10，所述螺旋回流通道10內設有若干肋片12，所述肋片12為螺旋槽式，讓冷卻氣體在螺旋槽內流動，吸收荒煤氣的熱量，所述肋片12的螺旋角為3°～4°，高度為48.5mm。

本發明中，從焦化室溢出的荒煤氣通過焦爐爐頂的上升管換熱器時，將荒煤氣的熱量傳遞給了在上升管換熱器內外雙套筒內壁的受熱面和中心管外壁的受熱面，惰性的冷卻氣體從換熱器的底部入口分成二路進入到外套筒及中心管的中間通道內，由下而上，然后分別再至上而下，加熱后的冷卻氣體通過底部出口匯集到主集氣管。這種進氣和出氣結構可以防止荒煤氣側的換熱器的筒壁和管壁受惰性的冷卻氣體進入聚冷，而使得荒煤氣內焦油析出，在高溫狀態下聚合成石墨。同時雙套筒結構的內壁和中心管的外壁呈光滑表面，有利于荒煤氣流通，不易于析出焦油掛焦。雙套筒及中心管的螺旋回流通道的尺寸和傾角按照被加熱介質設定的出口溫度及換熱量而設定，可根據冷卻氣體的流量及流動阻力等物性參數來控制荒煤氣與冷卻氣體之間的換熱量，保證荒煤氣在上升管換熱器的套筒內壁及中心管外壁溫度可控制在不結焦溫度水平。

本發明與其它形式的焦爐上升管荒煤氣余熱回收換熱器相比較，適合焦化工藝荒煤氣工況變化，其結構形式采用內外套筒以及中心管回流通道型式的受熱面的多股螺旋回流通道結構型式具有強化換熱效果,并且受熱面積布置在上升管的有限空間內有所增加并且更為合理，提高了高溫段荒煤氣與冷卻氣體之間的換熱效果，冷卻氣體能有效地獲取荒煤氣的熱量，同時可以通過改變冷卻氣體流量來控制荒煤氣的出口溫度，避免了荒煤氣在急劇降溫的狀態下，荒煤氣中焦油析出造成上升管管壁結焦，影響焦爐安全運行。

本發明所采用的冷卻氣體為惰性氣體，氮氣或空氣，并且換熱器的結構尺寸與所處的原焦爐上升管尺寸相符合，對原有焦爐結構不作改動，便于安裝。

本發明的有益效果是：