一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煉焦工藝過程荒煤氣余熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，鋼鐵行業(yè)能耗巨大，焦爐荒煤氣余熱回收是鋼鐵節(jié)能工作關(guān)注的重大問題，是建立資源節(jié)約、環(huán)境友好的綠色焦化廠的主要節(jié)能方向，也是降低焦爐能耗的主要途徑之一。從煉焦過程中的熱量損失分布來看，荒煤氣蘊含的余熱占到了總熱量的36%左右，與從炭化室推出的紅焦帶出的顯熱量相當，從目前已經(jīng)成熟的干熄焦技術(shù)回收的余熱所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益看，荒煤氣余熱回收也將產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益，因此，煉焦高溫荒煤氣余熱的回收成為近年來我國煉焦企業(yè)研發(fā)的熱門課題。
[0003]對于荒煤氣余熱的回收，多年來很多鋼廠都進行了大量的探索，形成了一些技術(shù)，但工業(yè)化應(yīng)用尚未形成規(guī)模。宄其原因是在現(xiàn)有的荒煤氣余熱回收裝置的設(shè)計中，基本都是在上升管處安裝換熱裝置，使用換熱介質(zhì)吸收荒煤氣的余熱，這種換熱方式降低了荒煤氣的溫度，引起荒煤氣中焦油等組分的冷凝，從而導(dǎo)致上升管的堵塞?，F(xiàn)有的上升管熱量回收技術(shù)中，不管是采用夾套換熱器還是采用夾套管狀組合換熱器，均未能完全實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。與夾套換熱器相比，管束換熱器效率雖然較高，但也會出現(xiàn)焦油析出造成堵塞的現(xiàn)象。因此防止焦油等組分在冷凝后粘結(jié)在換熱裝置上是實現(xiàn)荒煤氣余熱回收的關(guān)鍵，現(xiàn)有的防粘結(jié)技術(shù)中，主要采用的是高溫控制法，即讓上升管內(nèi)壁保持在一定的高溫，如470°C，這樣荒煤氣中各種碳、氫鏈成分就不會結(jié)露，進而不會出現(xiàn)粘結(jié)。但該技術(shù)要求荒煤氣的排出溫度基本在520°C以上，不能有效回收荒煤氣中的余熱，造成了極大的熱量浪費。在“張政，郁鴻凌等.焦爐上升管中荒煤氣余熱回收的結(jié)焦問題研宄[J].潔凈煤技術(shù)，2012，1:79?81.”中提到了另一種防止焦油粘結(jié)的方法，即在上升管內(nèi)壁涂硅酸鈉或釉等材料，形成玻璃狀覆膜的光滑內(nèi)壁，保證了上升管內(nèi)壁的光滑，這樣焦油就不易形成粘結(jié)。這種防止焦油粘結(jié)的方法初期效果較好，但隨著時間積累，硅酸鈉或釉等覆膜容易被破壞，造成這種覆膜難以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0004]中國專利申請?zhí)枮?01210317957.X，申請時間為2012年8月31日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種組合式焦爐荒煤氣余熱回收過熱蒸汽的系統(tǒng)及方法，焦爐的上升管內(nèi)設(shè)置過熱器，橋管內(nèi)設(shè)置蒸發(fā)器，并且橋管與上升管連接，蒸發(fā)器通過管路與汽包連接，汽包通過管路與過熱器連接，汽包內(nèi)設(shè)置汽水分離裝置，水經(jīng)蒸發(fā)器形成汽水混合物進入汽包，汽水混合物在汽包內(nèi)由汽水分離裝置分離成水和飽和蒸汽，飽和蒸汽經(jīng)過熱器換熱后成為過熱蒸汽，蒸發(fā)器、汽包、過熱器依次形成水汽流通通道。焦爐產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)上升管、橋管依次形成荒煤氣流通通道。該申請案的不足之處在于:(I)、過熱器存在干鍋爆裂等安全隱患；(2)、沒有針對橋管換熱后產(chǎn)生的焦油冷凝結(jié)焦問題給出合理的解決辦法。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]1.實用新型要解決的技術(shù)問題
[0006]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中荒煤氣余熱回收時焦油等組分在冷凝后容易粘結(jié)在換熱裝置上的問題，提供了一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元，有效的解決了焦爐荒煤氣余熱回收利用過程中換熱管表面焦油易粘結(jié)和結(jié)焦的問題，且回收利用了焦爐荒煤氣余熱回收利用過程中產(chǎn)生的焦油。
[0007]2.技術(shù)方案
[0008]為達到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0009]本實用新型的一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元，包括換熱豎管、換熱橫管和換熱工質(zhì)輸送管，其中:
[0010]所述的換熱橫管兩端口密封，換熱橫管包括上換熱橫管和下?lián)Q熱橫管；所述的換熱工質(zhì)輸送管包括上換熱工質(zhì)輸送管和下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管；
[0011]換熱單元本體包括多個單排組件，多個單排組件以相同間距排列并固定在一起組成長方體結(jié)構(gòu)的換熱單元本體；
[0012]所述的單排組件包括換熱豎管、上換熱橫管、下?lián)Q熱橫管、上換熱工質(zhì)輸送管和下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管，多根豎直設(shè)置的換熱豎管以相同的間距排列成一排，排列成一排的換熱豎管的上端口分別連通在一根水平設(shè)置的上換熱橫管側(cè)面上，排列成一排的換熱豎管的下端口分別連通在一根水平設(shè)置的下?lián)Q熱橫管側(cè)面上；所述的上換熱橫管右端連通一根豎直設(shè)置的上換熱工質(zhì)輸送管；所述的下?lián)Q熱橫管左端連通一根豎直設(shè)置的下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管；
[0013]所有的單排組件的表面均涂有不粘涂層；
[0014]所述的換熱單元本體在裝配時沿水平面向上方傾斜。
[0015]作為本實用新型的進一步改進，所述的換熱單元本體的上下側(cè)、前后側(cè)均安裝有絕熱板；換熱單元本體在裝配時，換熱單元本體下側(cè)的絕熱板所在平面與水平面的夾角為15?45度。
[0016]作為本實用新型的進一步改進，所有的上換熱工質(zhì)輸送管上端口分別連通在蒸汽排出管上，所有的下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管下端口分別連通在冷卻水入口管上。
[0017]作為本實用新型的進一步改進，所述的換熱豎管的直徑為25?50mm，換熱橫管的直徑為50?80mm，換熱工質(zhì)輸送管的直徑為30?50mm，換熱工質(zhì)輸送管的長度為150?300mmo
[0018]作為本實用新型的進一步改進，換熱單元本體外側(cè)的單排組件上相鄰換熱豎管的間距為2?1mm ;換熱單元本體中間的單排組件上相鄰換熱豎管的間距為64mm。
[0019]作為本實用新型的進一步改進，所述的換熱單元本體的總長度為1000?3000mm，總高度為400?1800mm，總寬度為300?1800mm。
[0020]3.有益效果
[0021]采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0022](I)、本實用新型的一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元，在所有的單排組件的表面均涂有不粘涂層，申請人經(jīng)過大量實驗，發(fā)現(xiàn)該非浸潤不粘涂層能夠有效防止焦油的粘結(jié)和結(jié)焦，在單排組件表面產(chǎn)生的焦油會自流至換熱單元本體底部；同時換熱單元本體在裝配時沿水平面向上方傾斜，最終焦油沿著換熱單元本體底部匯流到集氣管或?qū)ＴO(shè)油管中，對焦油予以回收利用。本實用新型中不粘涂層的設(shè)置和換熱單元本體在裝配時的傾斜設(shè)置，二者相互配合，有效的解決了焦爐荒煤氣余熱回收利用過程中換熱管表面焦油易粘結(jié)和結(jié)焦的問題，同時回收的焦油可以實現(xiàn)再利用，變廢為寶，節(jié)約了資源。
[0023](2)、本實用新型的一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元，在施工方法上，采用首先將換熱豎管、換熱橫管和換熱工質(zhì)輸送管組裝并焊接成單排組件，然后將單排組件噴涂不粘涂層的施工形式，不僅易于不粘涂層充分均勻的噴涂在所有的單排組件表面，而且避免了不粘涂層在換熱豎管、換熱橫管和換熱工質(zhì)輸送管焊接成單排組件時遭到高溫及機械破壞。
[0024](3)、本實用新型的一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元，換熱過程中，所有的單排組件內(nèi)始終充滿換熱工質(zhì)，且換熱工質(zhì)的溫度不高于200°C，既保證了換熱過程的高效、穩(wěn)定和連續(xù)，又保證了單排組件表面溫度不會過高，防止單排組件表面的不粘涂層被高溫破壞。
[0025](4)、現(xiàn)有的防粘結(jié)技術(shù)中荒煤氣的排出溫度基本在520°C以上，因此現(xiàn)有技術(shù)不能有效回收荒煤氣中的余熱，造成了極大的熱量浪費；本實用新型的一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元，有效的解決了焦爐荒煤氣余熱回收利用過程中換熱管表面焦油易粘結(jié)和結(jié)焦的問題，可將荒煤氣換熱后的排出溫度降到250°C以下，大大提升了荒煤氣的換熱效果，充分回收了荒煤氣中的有效顯熱，避免了熱量浪費，符合節(jié)能減排的要求。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元的裝配示意圖；
[0027]圖2為本實用新型中換熱單元本體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本實用新型中換熱單元本體的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本實用新型中換熱單元本體外側(cè)的單排組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本實用新型中換熱單元本體中間的單排組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中的標號說明:1、換熱豎管；201、上換熱橫管；202、下?lián)Q熱橫管；301、上換熱工質(zhì)輸送管；302、下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管；4、換熱單元本體底部；5、冷卻水入口管；6、蒸汽排出管；7、絕熱板。
【具體實施方式】
[0032]為進一步了解本實用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。
[0033]實施例1
[0034]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實施例的一種抗粘結(jié)自流焦爐荒煤氣余熱回收換熱單元，包括換熱豎管1、換熱橫管和換熱工質(zhì)輸送管，其中:換熱橫管兩端口密封，換熱橫管包括上換熱橫管201和下?lián)Q熱橫管202，換熱工質(zhì)輸送管包括上換熱工質(zhì)輸送管301和下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管302。換熱單元本體包括多個單排組件，多個單排組件以相同間距排列并固定在一起組成長方體結(jié)構(gòu)的換熱單元本體。單排組件包括換熱豎管1、上換熱橫管201、下?lián)Q熱橫管202、上換熱工質(zhì)輸送管301和下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管302，多根豎直設(shè)置的換熱豎管I以相同的間距排列成一排，排列成一排的換熱豎管I的上端口分別連通在一根水平設(shè)置的上換熱橫管201側(cè)面上，排列成一排的換熱豎管I的下端口分別連通在一根水平設(shè)置的下?lián)Q熱橫管202側(cè)面上，上換熱橫管201右端連通一根豎直設(shè)置的上換熱工質(zhì)輸送管301，下?lián)Q熱橫管202左端連通一根豎直設(shè)置的下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管302，所有的上換熱工質(zhì)輸送管301上端口分別連通在蒸汽排出管6上，所有的下?lián)Q熱工質(zhì)輸送管302下端口分別連通在冷卻水入口管5上。換熱單元本體的上下側(cè)、前后側(cè)均安裝有絕熱板7，換熱單元本體在裝配時沿水平面向上方傾斜15度，即換熱單元本體下側(cè)的絕熱板7所在平面與水平面的夾角為15度。本實施例中換熱工質(zhì)(本實施例中為水)從冷卻水入口管5進入換熱單元本體，在換熱單元本體內(nèi)與荒煤氣換熱后產(chǎn)生水蒸汽，水蒸汽通過蒸汽排出管6排出。
[0035]本實施例中換熱單元本體的總長度為1000mm，總高度為400mm，總寬度為300mm?？紤]到每個焦爐炭化室的排氣能力和換熱強度，換熱豎管I的直徑為25_，換熱橫管的直徑為50mm。根據(jù)熱動力平衡計算，同時考慮蒸汽輸送的功能，換熱工質(zhì)輸送管的直徑為30_，換熱工質(zhì)輸送管的長度為150_。換熱豎管I和換熱橫管的長度由換熱單元本體整體尺寸來確定，因此換熱豎管I的長度為400mm，換熱橫管的長度為1000mm。
[0036]為了強化換熱單元本體的傳熱，換熱單元本體中間的單排組件上相鄰換熱豎管I的間距為64mm。換熱單元本體外側(cè)的單排組件上相鄰換熱豎管I