一种高效安全可卸式焦炉荒煤气余热回收上升管装置

技术领域

本发明涉及焦炉荒煤气余热回收领域，尤其涉及一种高效安全可卸式焦炉荒煤气余热回收上升管装置。

背景技术

炼焦煤在炼焦过程中生成焦炭的同时产生大量荒煤气，同时带出的热量高达36％。为了回收利用荒煤气带出的热量，国内基本采用上升管余热回收系统来回收荒煤气热量。焦炉上升管是炼焦过程的关键设备和能量聚集点，由于复杂的技术原因，至今也没有成熟的回收利用技术。其主要包括上升管体、桥管、集气管、翻板座以及氨水喷嘴，粗煤气从筒体底部的进气口进入，使粗煤气自上而下与筒体内的导热介质进行换热，以回收荒煤气显热。桥管的转弯处设有氨水喷嘴，用以喷入热氨水，借助于氨水蒸发冷却粗煤气。桥管上还设有蒸汽喷嘴或高压氨水喷嘴。当往炭化室内装煤时，利用蒸汽或氨水喷射时产生负压引导粗煤气进入集气管，以减少由装煤孔逸散的烟气。翻板座上装设翻板(又称水封阀)，当炭化室出焦时，翻板关闭，从桥管喷下的氨水沿翻板四周溢流，形成水封，以防止粗煤气从集气管逸出。

目前，CN211570540U公开了一种换热介质流量自动保护荒煤气余热回收换热器上升管，通过荒煤气进出口压差或者进口压力控制换热的开关，当上升管化热器失效造成内漏，造成上升管内荒煤气通道的压差增大，使阀切断上升管换热器换热介质的继续流入，停止上升管运行，起到保护焦炉的作用。

但是在上述结构中，虽然对现有的焦炉荒煤气上升管普遍存在介质泄露的问题进行了部分改进，但是仍然存在上升管换热面结焦的问题。大量喷洒的氨水吸热气化也带来了热量损失和水资源浪费的问题，设计新型高效安全焦炉荒煤气余热回收上升管装置迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种荒煤气余热回收上升管装置，解决了焦炉荒煤气上升管存在的余热回收效率低、介质泄露和换热面结焦的难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效安全可卸式焦炉荒煤气余热回收上升管装置，包括油气分离过滤器和余热收集装置；所述的油气分离过滤器的内腔分别具有进气口和出气口，所述的油气分离过滤器的进气口与荒煤气进气管连接，油气分离器过滤器的出气口则与上升管荒煤气进气管连接，该上升管荒煤气进气管另一端则与余热收集装置连通，所述的油气分离过滤器的外壁包裹具有夹套层并接入有进水/导热油管，并接出有油气分离过滤器出水/导热油过渡管；所述的余热收集装置包括上升管筒体和套管式螺旋盘管，所述的套管式螺旋盘管设置在上升管筒体内，所述的上升管荒煤气进气管一端与油气分离过滤器的出气口连接、另一端则连通至上升管筒体内，所述的上升管筒体上还接出有荒煤气出气管；所述的套管式螺旋盘管包括出水/导热油管和夹套式外套管，所述的出水/导热油管的进口与油气分离过滤器出水/导热油过渡管的出口连通，所述的出水/导热油管的出口伸出上升管筒体外，所述的出水/导热油管对应在上升管筒体内的段落为螺旋盘管，所述的夹套式外套管则对应外包设置该螺旋盘管外；所述的夹套式外套管内设有检测压力变化的超压报警装置。

在上述方案中，在上升管筒体上设计上升管荒煤气进气管和荒煤气进气管，套管式螺旋盘管安装在上升管筒体的内部，超压报警装置安装在夹套式外套管内内部。荒煤气在上升管筒体内沿螺旋盘管的水平方向流动，热量通过夹套式外套管传递给管中的导热介质，水或导热油等导热介质在夹套式外套管中流动，完成能量转换。当螺旋盘管，即内管损坏时，管中的导热介质先漏入夹套式外套管形成的夹层内，夹层内设有超压报警装置，有导热介质漏入时，压力自然升高引起警报，保证了上升管的安全。当夹套式外套管损坏时，因夹套式外套管与荒煤气连通，压力自然降低，超压报警装置亦可进行警报。同时，夹套式外套管在安全性能上还起到了双重作用。由于荒煤气温度过高，如若直接与螺旋盘管接触，将导致导热介质吸收热量导致管内温度过高。当导热介质是水时，水沸腾或者变成气体长时间可能会导致爆管或者泄露。当导热介质是导热油时，则可能会导致导热油温度过高，易在管道内产生积炭结焦长时间从而产生爆管。现采用夹套式外套管的夹层作为中间过渡，采用空气传热，一方面对换热效率影响不大，虽然具有一定量的热损失，但这一热损失又增强了余热回收的安全性。

进一步的，所述的荒煤气进气管内设有第一过滤网；所述的油气分离过滤器的内腔内设有第二过滤网，所述的第二过滤网将内腔分为左腔室和右腔室。荒煤气通过第一过滤网过滤后进入左腔室，而后通过第二过滤网后进入右腔室。

更进一步的，所述的左腔室内设有撑杆，所述的撑杆上沿油气运动方向依次活动设有若干可卸式散油帽，所述的油气分离过滤器上还设有带动可卸式散油帽张开和收缩的电机；所述的右腔室内设有固定式散油帽。可拆卸式的散油帽，结构简单，便于制造，还能够取出清洗，更方便分离荒煤气中的油污，保证了油气分离过滤器的寿命。

进一步的，为了对进入上升管筒体的荒煤气进行进一步过滤，所述的上升管荒煤气进气管上依次设有第三过滤网和阀门。

进一步的，为了避免套管式螺旋盘管外壁上附着过量和频繁拆卸，所述的上升管筒体顶部侧壁具有冲洗孔，所述冲洗孔由封闭法兰安全阀控制开启和关闭，所述的上升管筒体底部则接出有废水管。

更进一步的，所述的上升管筒体底部具有上升管底座，所述的上升管底座上开有侧门，所述的上升管筒体内的废水落入上升管底座，所述的废水管从上升管底座底部接出。

更进一步的，所述的上升管筒体顶部具有异径管焊接法兰，所述的上升管筒体顶部通过异径管焊接法兰配合出水/导热油管接出。

进一步的，所述的油气分离过滤器底部设有油气分离过滤器支架，所述的支架设置在夹套层外。

优选的，所述的油气分离过滤器的夹套层接出具有第一出水/导热油转接弯管，并通过第一出水/导热油转接弯管与油气分离过滤器出水/导热油过渡管连接，所述的油气分离过滤器出水/导热油过渡管与出水/导热油管之间则通过第二出水/导热油转接弯管连接。

优选的，所述的进水/导热油管与油气分离过滤器的夹套层之间通过进水/导热油转接弯管连接。

本发明的有益效果是，本发明提供的一种高效安全可卸式焦炉荒煤气余热回收上升管装置，通过在上升管筒体内部设置套管式螺旋盘管，荒煤气在上升管内沿螺旋盘管外管的水平方向流动，热量通过螺旋盘管的夹层传递给内管中的导热介质，水或导热油等导热介质在螺旋盘管的内管中流动，实现余热回收，当内管损坏时，管中的导热介质先漏入夹层内，夹层内设有超压报警装置，有导热介质漏入时，压力自然升高引起警报，保证了上升管装置的安全。当螺旋盘管的外壳损坏时，因与荒煤气连通，压力自然降低可随时警报。并在上升管左侧接有油气分离过滤器,通过三级分离过滤先一步降低炭化室排出的荒煤气温度，使得排入上升管内的荒煤气温度更加安全和清洁，油气分离过滤器的双层结构，并与套管式螺旋盘管进行连通，使得余热回收效率大幅度提高，油气分离过滤器的左腔室内设有可卸式散油帽，便于定期更换，实现上升管余热回收装置的高效余热回收性能和防止结焦性能的同时兼顾，且结构简单，制造成本低，经济实用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明最优实施例的结构示意图。

图2是本发明最优实施例中上升管的立体图。

图3是本发明最优实施例中套管式螺旋盘管的立体图。

图4是本发明最优实施例中上升管内的剖视图。

图中1、上升管筒体 10、套管式螺旋盘管 11、第二出水/导热油转接弯管 13、荒煤气进气管 14、油气分离过滤器 14-1、左腔室 14-2、右腔室 16、进水/导热油管 17、进水/导热油转接弯管 18、第一出水/导热油转接弯管 19、油气分离过滤器出水导热油过渡管2、上升管荒煤气进气管 20、油气分离过滤器支架 21、可卸式散油帽 22、固定式散油帽23、第一过滤网 24、第二过滤网 25、第三过滤网 3、荒煤气出气管 4、冲洗孔 5、上升管底座 5-1、侧门 6、异径管焊接法兰 601、超压报警装置 602、电机 8、出水/导热油管 9、废水管 A、阀门 B、封闭法兰安全阀。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

如图1至图4所示的一种高效安全可拆卸的焦炉荒煤气余热回收上升管装置，是本发明的最优实施例。该装置包括上升管筒体1、套管式螺旋盘管10、油气分离过滤器14、进水/导热油管16、出水/导热油管8、可卸式散油帽21、固定式散油帽22及超压报警装置601。

套管式螺旋盘管10安装在上升管筒体1的内部。套管式螺旋盘管10包括螺旋盘管和包裹在螺旋盘管外的夹套式外套管。夹套是外套管相对于螺旋盘管构成设置在螺旋盘管外的夹层。超压报警装置601设置在该夹层内部。超压报警装置601检测夹层处的压力，并根据压力设置进行报警。

荒煤气的热量通过套管式螺旋盘管10的夹层传递给内管中的导热介质，水或导热油等导热介质在螺旋盘管的内管中流动，完成能量转换。螺旋式结构，增大了荒煤气与导热介质的换热面积，极大地提高了余热回收的效率。夹套式外套管在安全性能上还起到了双重作用。由于荒煤气温度过高，如若直接与螺旋盘管接触，将导致导热介质吸收热量导致管内温度过高。当导热介质是水时，水沸腾或者变成气体长时间可能会导致爆管或者泄露。当导热介质是导热油时，则可能会导致导热油温度过高，易在管道内产生积炭结焦长时间从而产生爆管。现采用夹套式外套管的夹层作为中间过渡，采用空气传热，一方面对换热效率影响不大，虽然具有一定量的热损失，但这一热损失又增强了余热回收的安全性。

油气分离过滤器14安装在上升管筒体1左侧，并通过油气分离过滤器支架20支撑。油气分离过滤器14通过第二过滤网24将油气分离过滤器14的内部分为左腔室14-1和右腔室14-2。若干可卸式散油帽21设置在左腔室14-1内，固定式散油帽22设置在右腔室14-2的内部。

油气分离过滤器14设为双层，油气分离过滤器14的外壁包裹具有夹套层，夹套层的左右进口和出口，进口连接进水/导热油管16，出口则通过第一出水/导热油转接弯管18与油气分离过滤器出水导热油过渡管19连接，后通入套管式螺旋盘管10的螺旋盘管连通，以此回收荒煤气经过分离过滤后损失地热量，进一步提高余热回收的效率。

荒煤气进气管13内设有第一过滤网23，油气分离过滤器14的左腔室14-1和右腔室14-2中间设有第二过滤网24，油气分离过滤器荒煤气出气管15内设有第三过滤网25，使得进入上升管筒体1内的荒煤气更加洁净，降低套管式螺旋盘管10定期清洗和更换的次数，大幅度提高安全性。

油气分离过滤器14通过第二过滤网24分隔为左腔室14-1和右腔室14-2，左腔室14-1内部设有可卸式散油帽21，可卸式散油帽21呈现双层伞状结构，定期拿出清洗时通过电机602控制伞状结构的收缩。

右腔室14-2设置固定式散油帽22，呈伞状结构，二次吸附荒煤气因温度降低析出的油状物质，由于可卸式散油帽21通过一次吸附了大量的油状物质，使得荒煤气较为清洁，从而二次吸附采用固定式散油帽22。

油气分离过滤器左腔室14-1左上侧设有进水/导热油管16上升管筒体1的底部开设有进水/导热油管16，上升管筒体1上端接出有出水/导热油管8，出水/导热油管8与螺旋盘管连通。

上升管筒体1的左侧设有上升管荒煤气进气管2，右侧设有荒煤气出气管3，上升管荒煤气进气管2与上升管筒体1之间依次通过法兰连接，且通过阀门A保证连接通道的气密性和安全性。

套管式螺旋盘管10上端通过异径管焊接法兰6与上升管筒体连接，下端通过出水/导热油转接弯管11与上升管进水/导热油管12连接，上升管底座5开有侧门5-1，方便定期拆卸套管式螺旋盘管10进行更换或者清洗。

上升管筒体1左上侧设有冲洗孔4，通过封闭法兰安全阀B控制开启和关闭。便于定期冲洗套管式螺旋盘管10，减少荒煤气因温度降低析出的油状物质附着在套管式螺旋盘管10表面。

上升管筒体1设有上升管底座5，上升管底座5设有废水管9，便于排出冲洗套管式螺旋盘管10的废水。

本实施例中的一种高效安全可拆卸的焦炉荒煤气余热回收上升管装置工作原理如下：

荒煤气首先通过荒煤气进气管13排入油气分离过滤器14，经过第一过滤网23过滤气体中携带的大颗粒，在油气分离过滤器14的左腔室14-1可卸式散油帽21的作用下，能够大幅度降低荒煤气温度和因温度降低析出的油状物质，再经过第二过滤网24的过滤，使得进入油气分离过滤器14的右腔室14-2内的荒煤气极大程度的清洁，在固定式散油帽22的作用下，进一步吸收油状物质，最后经过第三过滤网25的三重过滤作用下，排入上升管荒煤气进气管2，荒煤气在上升管筒体1内沿套管式螺旋盘管10的夹套式外管的水平方向流动，极大的增加了与导热介质的换热面积，热量通过套管式螺旋盘管10的夹层传递给螺旋盘管中的导热介质，水或导热油等导热介质在螺旋盘管中流动，实现余热回收。当内管损坏时，管中的导热介质先漏入夹层内，夹层内设有超压报警装置601，有导热介质漏入时，压力自然升高引起警报，保证了整个上升管装置的安全。当套管式螺旋盘管10的夹套式外管即夹层损坏时，夹层内空间与上升管筒体1内的荒煤气连通，夹层压力自然降低，超压报警装置601发出警报。

与此同时，油气分离过滤器14的夹套层通过油气分离过滤器出水导热油过渡管19与套管式螺旋盘10的夹层连通，可进一步回收荒煤气在经过油气分离过滤器14分离过滤时所损失的热量。最终，被降低了温度和高度洁净的荒煤气从上升管筒体1右上侧的荒煤气出气管3排出，吸收热量后的水或导热油等导热介质从出水/导热油管8排出，给用热设备供热。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。