本發(fā)明涉及一種焦爐用上升管換熱器。

背景技術(shù)：

目前，焦爐生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的荒煤氣，荒煤氣的平均溫度超過700℃，通過氨水噴灑，將荒煤氣冷卻到80℃左右進行后續(xù)處理，荒煤氣所帶的熱量沒有被回收利用，造成很大的資源和能源浪費。近年來，荒煤氣的余熱回收利用技術(shù)一直未取得突破性的進展，雖然有一些焦爐上升管換熱裝置，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，換熱效果不佳、容易漏水、結(jié)焦，堵塞上升管，既不能有效地回收荒煤氣的余熱，又存在很大的安全隱患，影響焦爐的正常生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種焦爐用上升管換熱器，它既保證了換熱效果，安全、有效、可靠地回收荒煤氣的余熱，又能確保在惡劣工況下，焦爐和換熱器的安全經(jīng)濟的運行。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種焦爐用上升管換熱器，它由內(nèi)向外依次包括內(nèi)筒、內(nèi)夾套筒、外夾套筒和外筒；其中，

所述內(nèi)筒的內(nèi)腔形成煙氣通道；

所述內(nèi)筒和內(nèi)夾套筒之間形成內(nèi)換熱層，并且內(nèi)換熱層內(nèi)設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)流裝置；

所述內(nèi)夾套筒和所述外夾套筒之間形成外換熱層，并且所述外換熱層內(nèi)設(shè)置有外導(dǎo)流裝置，所述外換熱層的出口與所述內(nèi)換熱層的入口相連，以便所述換熱介質(zhì)先進入外換熱層再進入內(nèi)換熱層，最后從內(nèi)換熱層出去。

進一步，所述外導(dǎo)流裝置為螺旋盤管或螺旋翅片；和/或所述內(nèi)導(dǎo)流裝置為幾何型態(tài)的流通換熱結(jié)構(gòu)。

進一步為了可迅速將高溫荒煤氣熱量傳導(dǎo)至內(nèi)筒進行換熱，所述內(nèi)筒的內(nèi)表面涂有納米導(dǎo)熱層。

進一步為了在溫度驟變的情況下不會開裂，確保內(nèi)筒可承受高溫、高壓，所述內(nèi)筒的內(nèi)表面和所述納米導(dǎo)熱層之間設(shè)置有耐溫耐腐層。

進一步，所述外夾套筒的外壁上設(shè)置有至少一級保溫隔熱層。

進一步為了實現(xiàn)保溫隔熱，并將內(nèi)部的熱量與外界隔離，一方面使得外界溫度得到有效降低，保護環(huán)境，另一方面使得熱量不外散，保證內(nèi)部進行充分的熱交換，所述外夾套筒的外壁上依次設(shè)置有兩級保溫隔熱層，其中一級保溫隔熱層由納米級保溫材料制成，另外一級保溫隔熱層由巖棉材料或復(fù)合硅酸鹽材質(zhì)制成。

進一步，焦爐用上升管換熱器還包括進換熱介質(zhì)口和出換熱介質(zhì)口，所述進換熱介質(zhì)口與外換熱層的入口相連，所述出換熱介質(zhì)口與內(nèi)換熱層的出口相連。

進一步為了使換熱介質(zhì)換熱充分，所述進換熱介質(zhì)口的出口端設(shè)置有將從進換熱介質(zhì)口進來的介質(zhì)均勻分布在外換熱層的初級進介質(zhì)分布器；和/或所述外換熱層的出口和內(nèi)換熱層的入口之間設(shè)置有將外換熱層的換熱介質(zhì)均勻分布至內(nèi)換熱層內(nèi)的次級進介質(zhì)分布器；和/或所述出換熱介質(zhì)口的進口端設(shè)置有將內(nèi)換熱層的換熱介質(zhì)均勻收集至出換熱介質(zhì)口的出水匯集器。

進一步為了應(yīng)對因高溫產(chǎn)生的軸向變形，確保換熱器安全運行，所述外筒和/或所述內(nèi)夾套筒和/或所述外夾套筒上設(shè)置有膨脹節(jié)。

進一步，所述外筒由耐腐蝕不銹鋼材質(zhì)制成；和/或所述內(nèi)夾套筒由耐高溫合金鋼材質(zhì)制成；和/或所述外夾套筒由耐高溫合金鋼材質(zhì)制成；和/或所述內(nèi)筒由耐高溫、耐腐蝕合金鋼材質(zhì)制成。

采用了上述技術(shù)方案后，本焦爐用上升管換熱器結(jié)構(gòu)合理、用材適當，解決了漏水、結(jié)焦堵塞的問題，通過二次換熱，換熱效率高，可安全、有效、可靠地回收荒煤氣的余熱；上升管換熱器采用兩級隔熱保溫，外壁溫度保持在常溫，大大改善焦爐爐頂操作環(huán)境；獨特的結(jié)構(gòu)特性，確保在惡劣工況下，焦爐和換熱器的安全經(jīng)濟運行，此上升管換熱器適應(yīng)性強，抗干燒，適用于焦爐的各種工況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的焦爐用上升管換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的橫截面剖視圖；

圖3為本發(fā)明的外導(dǎo)流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1～3所示，一種焦爐用上升管換熱器，它由內(nèi)向外依次包括內(nèi)筒1、內(nèi)夾套筒2、外夾套筒3和外筒4；其中，

所述內(nèi)筒1的內(nèi)腔形成煙氣通道11；

所述內(nèi)筒1和內(nèi)夾套筒2之間形成內(nèi)換熱層10，并且內(nèi)換熱層10內(nèi)設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)流裝置5；

所述內(nèi)夾套筒2和所述外夾套筒3之間形成外換熱層20，并且所述外換熱層3內(nèi)設(shè)置有外導(dǎo)流裝置6，所述外換熱層20的出口與所述內(nèi)換熱層10的入口相連，以便所述換熱介質(zhì)先進入外換熱層20再進入內(nèi)換熱層10，最后從內(nèi)換熱層10出去。本換熱器通過兩級換熱層和獨特的流通結(jié)構(gòu)，可均勻、高效的換熱，防止局部高溫。

如圖3所示，所述外導(dǎo)流裝置6為螺旋盤管或螺旋翅片；和/或所述內(nèi)導(dǎo)流裝置5為幾何型態(tài)的流通換熱結(jié)構(gòu)，采用先進的3D打印成型技術(shù)加工而成。如圖2所示，所述內(nèi)筒1的內(nèi)表面涂有納米導(dǎo)熱層12，如圖2所示，所述內(nèi)筒1的內(nèi)表面和所述納米導(dǎo)熱層12之間設(shè)置有耐溫耐腐層13。耐溫耐腐層13為新型耐高溫耐腐蝕納米陶瓷材料，經(jīng)高溫加工或3D打印成型技術(shù)與內(nèi)筒體緊密結(jié)合在一起，兩者熱膨脹系數(shù)相近，在溫度驟變的情況下不會開裂，確保內(nèi)筒1可承受高溫、高壓。納米導(dǎo)熱層12可迅速將高溫荒煤氣熱量傳導(dǎo)至內(nèi)筒進行換熱。整個內(nèi)筒1內(nèi)壁形成一個平整、光滑的釉面，可有效防止焦油粘黏。

如圖2所示，所述外夾套筒3的外壁上設(shè)置有至少一級保溫隔熱層7，本實施例中，所述外夾套筒3的外壁上依次設(shè)置有兩級保溫隔熱層7，其中一級保溫隔熱層7由納米級保溫材料制成，最大限度的保溫隔熱；另外一級保溫隔熱層7由巖棉材料或復(fù)合硅酸鹽材質(zhì)制成。通過兩級保溫隔熱，將內(nèi)部的熱量與外界隔離，一方面使得外界溫度得到有效降低，保護環(huán)境，另一方面使得熱量不外散，保證內(nèi)部進行充分的熱交換。

如圖1所示，焦爐用上升管換熱器還包括進換熱介質(zhì)口8和出換熱介質(zhì)口9，所述進換熱介質(zhì)口8與外換熱層20的入口相連，所述出換熱介質(zhì)口9與內(nèi)換熱層10的出口相連。

如圖1所示，所述進換熱介質(zhì)口8的出口端設(shè)置有將從進換熱介質(zhì)口8進來的介質(zhì)均勻分布在外換熱層20的初級進介質(zhì)分布器100；和/或所述外換熱層20的出口和內(nèi)換熱層10的入口之間設(shè)置有將外換熱層20的換熱介質(zhì)均勻分布至內(nèi)換熱層10內(nèi)的次級進介質(zhì)分布器200；和/或所述出換熱介質(zhì)口9的進口端設(shè)置有將內(nèi)換熱層10的換熱介質(zhì)均勻收集至出換熱介質(zhì)口9的出水匯集器300，可使得換熱后的汽、水混合物能夠均勻匯集，便于排出利用。

進換熱介質(zhì)口8設(shè)有初級進介質(zhì)分布器100，可將進水均勻分布在外換熱層20內(nèi)，通過外換熱層20內(nèi)的外導(dǎo)流裝置6，進行初步換熱，然后進入內(nèi)換熱層10內(nèi)，內(nèi)換熱層10入口處設(shè)有次級進介質(zhì)分布器200，將進水進一步的均勻分布在內(nèi)換熱層10內(nèi)，通過內(nèi)換熱層10內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)流裝置5進行高效換熱，產(chǎn)生飽和蒸汽。

如圖1所示，所述外筒4和/或所述內(nèi)夾套筒2和/或所述外夾套筒3上設(shè)置有膨脹節(jié)110，膨脹節(jié)110能夠應(yīng)對因高溫產(chǎn)生的軸向變形，確保換熱器安全運行。

所述外筒4由耐腐蝕不銹鋼材質(zhì)制成，外形美觀，且抗腐蝕，可適應(yīng)焦爐爐頂?shù)膼毫庸r；和/或所述內(nèi)夾套筒2由耐高溫合金鋼材質(zhì)制成，無任何縱向焊縫；和/或所述外夾套筒3由耐高溫合金鋼材質(zhì)制成，也無任何縱向焊縫；和/或所述內(nèi)筒1由耐高溫、耐腐蝕合金鋼材質(zhì)制成，整體加工成型，無任何焊縫，在高溫下性能穩(wěn)定，不會發(fā)生破裂。同時耐干燒，發(fā)生停水、停電等突發(fā)情況也可安全運行。

內(nèi)筒1形成的煙氣通道11光滑、平整，其尺寸大小與焦爐原有的上升管內(nèi)徑相同，煙氣通道內(nèi)無其他額外結(jié)構(gòu)，既不影響荒煤氣的正常流通，又防止焦油、煤粉的粘附。

本換熱器結(jié)構(gòu)合理、用材適當，解決了漏水、結(jié)焦堵塞的問題，通過二次換熱，換熱效率高，可安全、有效、可靠地回收荒煤氣的余熱；上升管換熱器采用兩級隔熱保溫，外壁溫度保持在常溫，大大改善焦爐爐頂操作環(huán)境；獨特的結(jié)構(gòu)特性，確保在惡劣工況下，焦爐和換熱器的安全經(jīng)濟運行，此上升管換熱器適應(yīng)性強，抗干燒，適用于焦爐的各種工況。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。