焦?fàn)t上升管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種焦?fàn)t上升管，包括：上升管管體，上升管管體兩端設(shè)有法蘭，上升管管體采用套管結(jié)構(gòu)，套管結(jié)構(gòu)包括套設(shè)在一起的上升管外管和上升管內(nèi)管，上升管外管、上升管內(nèi)管和兩端法蘭共同圍出套管容腔；套管容腔內(nèi)設(shè)有水冷壁，水冷壁包括水冷壁內(nèi)壁和水冷壁外壁，水冷壁內(nèi)壁與水冷壁外壁之間為水冷壁內(nèi)腔，水冷壁外壁下部設(shè)有與水冷壁內(nèi)腔連通的進(jìn)水管口，上部設(shè)有與水冷壁內(nèi)腔連通的出汽管口；上升管內(nèi)管的內(nèi)表面涂有耐高溫納米陶瓷涂層；上升管管體的上端設(shè)有上測(cè)溫點(diǎn)管口，下端設(shè)有下測(cè)溫點(diǎn)管口。本發(fā)明的焦?fàn)t上升管，實(shí)現(xiàn)了高溫荒煤氣廢熱的有效回收利用；解決了荒煤氣中的焦油在上升管內(nèi)壁吸附掛壁、結(jié)焦的難題，延長(zhǎng)了上升管使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
焦?fàn)t上升管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煉焦熱工設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于煉焦?fàn)t的焦?fàn)t上升管?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]煉鋼冶金、陶瓷燒制、金屬加熱等工業(yè)過(guò)程，一般不能直接使用原煤燃燒進(jìn)行加熱，而是先將原煤經(jīng)過(guò)煉制，脫去原煤中的焦油，成為含有純煤氣可燃成分的焦炭，再用于工業(yè)加熱。用原煤煉制焦炭所用的窯爐稱(chēng)為煉焦?fàn)t，煉制過(guò)程是原煤在煉焦?fàn)t內(nèi)熱解燃燒脫去焦油，并直至焦油完全脫盡的工藝過(guò)程。脫焦燃燒過(guò)程排放大量的成分復(fù)雜的原煤釋放的高溫?zé)煔猓凶龌拿簹?，將荒煤氣從煉焦?fàn)t內(nèi)引出的裝置稱(chēng)為上升管，上升管是安裝在煉焦?fàn)t頂部用于排放荒煤氣的金屬管狀附屬設(shè)備。荒煤氣在原煤燃燒時(shí)放熱產(chǎn)生的氣體熱膨脹驅(qū)動(dòng)力作用下，從焦?fàn)t內(nèi)部源源不斷逸出，通過(guò)上升管升騰、氨水降溫匯集到主管道， 再存入荒煤氣罐等待焦化處理?；拿簹饨?jīng)凈化與焦化處理，得到的焦?fàn)t煤氣是優(yōu)質(zhì)燃料，得到的萘等是優(yōu)質(zhì)煤化工產(chǎn)品，所以，煉焦過(guò)程回收荒煤氣是非常重要的工藝過(guò)程。
[0003]原煤在焦?fàn)t內(nèi)的最高煉焦溫度控制在1050 °C以下。原煤在350-480 °C時(shí)，大分子被熱解，開(kāi)始逸出煤氣類(lèi)氣相物和焦油液相物;450-550 °C時(shí)，以液相為主與氣相產(chǎn)物大量析出；700-1000°C時(shí)液相物逐漸終盡，脫焦完成，焦炭形成，焦炭中保留了純煤氣可燃性氣體成分，即:從原煤到煉焦的工藝結(jié)束。如果繼續(xù)升溫，焦炭便被碳化，可燃性氣體逸盡并自燃，焦炭成為煤渣?；拿簹庵械慕褂褪浅煞謴?fù)雜的液態(tài)膠體，在低于臨界結(jié)焦溫度即350°C 以下時(shí)出現(xiàn)體積濃縮，吸附在物體表面，逐漸聚集成堅(jiān)硬的塊狀，稱(chēng)為結(jié)焦。
[0004]現(xiàn)有焦?fàn)t上升管的基本結(jié)構(gòu)，如圖4所示，包括主體鋼管21，作為上升管管體，主體鋼管的兩端分別設(shè)有法蘭24,在主體鋼管的外表面設(shè)有石棉保溫層23,在主體鋼管的內(nèi)表面襯有黏土類(lèi)耐火磚砌成的耐火襯22，上升管內(nèi)部貼上耐火襯之后，上升管的有效內(nèi)徑為 400mm。耐火襯的保護(hù)作用起到對(duì)焦油進(jìn)行隔離的效果，防止荒煤氣中的焦油與鋼管的鐵原子化合產(chǎn)生石墨反應(yīng)，導(dǎo)致金屬管腐蝕;耐火襯的保溫作用起到除焦效果，防止荒煤氣溫度在低于350°C時(shí)，焦油便吸附在耐火襯上，導(dǎo)致荒煤氣逸除不暢，阻塞荒煤氣排放。
[0005]但是，上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的焦?fàn)t上升管存在以下問(wèn)題:
[0006](一)、高溫荒煤氣廢熱直接排放，未被有效回收利用?；拿簹飧哂?50 °C防結(jié)焦溫度以上的，約占煉焦放熱30%左右的熱能全部成為廢熱，即相當(dāng)于每噸煤發(fā)電能力為 3000kwh時(shí)，有l(wèi)OOOkwh電量成為廢熱被“上天入地”廢棄;部分熱能隨上升管外壁擴(kuò)散到空中，外壁最高溫度達(dá)到450-500°C，最低溫度250-300°C ;部分熱能隨荒煤氣匯集被氨水急冷降溫而消失。
[0007](二)、上升管內(nèi)容易結(jié)焦，且難于控制。由于這種上升管是一種單純的煙道式結(jié)構(gòu)，只有被動(dòng)的保護(hù)防結(jié)焦耐火襯，耐火襯表面粗糙極易使焦油吸附掛壁，即使高溫?zé)舻匀涣粲泻圹E，并越積越多，形成難以清理的堅(jiān)硬塊狀焦油;且上升管的耐火襯是在上升管管內(nèi)采用耐火磚砌體的方式，故其壽命期較短，一般只有1年，需要每年更新一次上升管，更新耐火磚砌體;管內(nèi)結(jié)焦時(shí)常發(fā)生，但不易察覺(jué)，沒(méi)有控制結(jié)焦的技術(shù)措施，需要有經(jīng)驗(yàn)的操作人員通過(guò)觀察煉焦?fàn)t頂?shù)难b煤孔、觀察孔，當(dāng)發(fā)現(xiàn)荒煤氣大量逸出時(shí)，則判斷為上升管?chē)?yán)重結(jié)焦被阻塞，結(jié)焦后一般采取調(diào)火燃燒除焦措施，嚴(yán)重結(jié)焦后則需要更換上升管；由于工況惡劣，上升管處理結(jié)焦很困難。
[0008](三)、現(xiàn)有上升管在內(nèi)部貼上耐火襯之后，上升管的有效內(nèi)徑為400mm，該尺寸從理論上滿足上升管在高度保溫、不取熱、不降溫的條件下，荒煤氣以0.3-1.0m/s升騰速度按層流形態(tài)通過(guò)上升管;但在使用含焦量比較大的煤種(即煙煤)煉焦時(shí)，每一爐均出現(xiàn)荒煤氣來(lái)不及從上升管逸出，而從焦?fàn)t爐頂?shù)难b煤孔、觀察孔逃逸，甚至需要人工打開(kāi)上升管上方的爐蓋，將帶火的荒煤氣對(duì)“天”排放、并泄壓，否則會(huì)因荒煤氣逸出不及時(shí)，在裝煤孔或觀察孔起火燃燒，甚至導(dǎo)致煉焦室“炸膛”事故。
[0009](四)、現(xiàn)有上升管內(nèi)荒煤氣的流體狀態(tài)是層流狀態(tài)，即:荒煤氣自下而上有序逸出。層流狀態(tài)使得荒煤氣到達(dá)橋管時(shí)內(nèi)外溫度不一致，貼近上升管內(nèi)部耐火襯的外層荒煤氣的溫度，低于上升管中心位置的內(nèi)層荒煤氣的溫度，并且溫差平均高達(dá)150°C。該溫差的存在，對(duì)荒煤氣的廢熱回收產(chǎn)生以下不利因素:一是，荒煤氣廢熱回收量不完全，大約有40-60%的廢熱位居荒煤氣氣流的中心位置沒(méi)有被回收或被充分回收;二是，給荒煤氣降溫的噴氨水量沒(méi)有降低到可以實(shí)現(xiàn)的最低量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種結(jié)構(gòu)改進(jìn)的焦?fàn)t上升管，以便有效回收利用高溫荒煤氣廢熱，降低周?chē)鷾囟龋纳乒r環(huán)境。
[0011]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:焦?fàn)t上升管，包括:上升管管體，所述上升管管體的兩端分別設(shè)置有法蘭，所述上升管管體采用套管結(jié)構(gòu)，所述套管結(jié)構(gòu)包括上升管外管和套在所述上升管外管內(nèi)的上升管內(nèi)管，所述上升管外管、所述上升管內(nèi)管、所述法蘭共同圍出套管容腔;水冷壁，所述水冷壁設(shè)置于所述套管容腔內(nèi)，所述水冷壁包括水冷壁內(nèi)壁和水冷壁外壁，所述水冷壁內(nèi)壁與所述水冷壁外壁之間為水冷壁內(nèi)腔，所述水冷壁外壁的下部設(shè)有與所述水冷壁內(nèi)腔連通的進(jìn)水管口，所述水冷壁外壁的上部設(shè)有與所述水冷壁內(nèi)腔連通的出汽管口。
[0012]本發(fā)明的焦?fàn)t上升管，由于其上升管管體采用由上升管外管和上升管內(nèi)管套設(shè)在一起形成的套管結(jié)構(gòu)，套管容腔內(nèi)設(shè)有水冷壁，以水為介質(zhì)作為回收荒煤氣廢熱的載體，水自水冷壁外壁下部的進(jìn)水管口進(jìn)入水冷壁內(nèi)腔;高溫荒煤氣在上升管內(nèi)管中上升過(guò)程中與其發(fā)生熱交換，水冷壁內(nèi)腔中的水與高溫的上升管內(nèi)管發(fā)生熱交換，水被加熱、汽化、成為過(guò)熱蒸汽，最終自水冷壁外壁上部的出汽管口導(dǎo)出，制得的過(guò)熱蒸汽即可進(jìn)入后續(xù)的廢熱再利用系統(tǒng)，用來(lái)發(fā)電或者供暖等，實(shí)現(xiàn)了高溫荒煤氣廢熱的有效回收利用，同時(shí)，降低了周?chē)鷾囟龋纳屏斯r環(huán)境。
[0013]以下為對(duì)本發(fā)明焦?fàn)t上升管的多項(xiàng)優(yōu)化改進(jìn)之處:
[0014]其中，所述上升管內(nèi)管的內(nèi)表面涂有耐高溫納米陶瓷涂層。納米材料致密度極高，在上升管內(nèi)管的內(nèi)表面涂覆耐高溫納米陶瓷涂層后，上升管內(nèi)壁保持高度的致密度、光潔度、平整度，使荒煤氣中的焦油不能在上升管內(nèi)壁上吸附掛壁，避免結(jié)焦;納米材料附著力極高，故不易出現(xiàn)納米涂層裂紋、爆裂、脫落，并既有保溫特性，又有極強(qiáng)的隔離特性，確?；拿簹獾慕褂筒慌c鋼管的鐵原子產(chǎn)生化合作用，保護(hù)鋼管不被腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。
[0015]其中，所述水冷壁內(nèi)壁與所述上升管內(nèi)管之間為內(nèi)氣密層，所述水冷壁外壁與所述上升管外管之間為外氣密層。內(nèi)氣密層的設(shè)置，可以避免低溫的冷水壁與高溫的荒煤氣形成直接接觸的降溫界面，避免過(guò)大的溫差而造成低于結(jié)焦臨界點(diǎn)溫度，避免造成結(jié)焦危害，確保廢熱回收的同時(shí)不會(huì)結(jié)焦;外氣密層的設(shè)置，不但可以對(duì)水冷壁起到保溫作用，防止水冷壁向上升管外管散熱，確?；拿簹鈴U熱的高效回收，又起到防止回收的熱量散向周?chē)h(huán)境，達(dá)到了降低周?chē)鷾囟?，改善工況環(huán)境目的。
[0016]其中，所述水冷壁自下而上包括相連通的高溫?zé)崴巍柡推魏瓦^(guò)熱蒸汽段。
[0017]其中，所述水冷壁內(nèi)腔中設(shè)有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)置，使水冷壁內(nèi)腔中的流體擾動(dòng)，增加換熱效果。
[0018]其中，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)為包括:位于所述高溫?zé)崴蔚乃鲗?dǎo)流板、位于所述飽和汽化段的汽化導(dǎo)流板和位于所述過(guò)熱蒸汽段的蒸汽分流板。
[0019]其中，所述水流導(dǎo)流板、所述汽化導(dǎo)流板、所述蒸汽分流板一體設(shè)置，呈螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。
[0020]其中，所述水流導(dǎo)流板的螺距、所述汽化導(dǎo)流板的螺距、所述蒸汽分流板的螺距依次增大?？梢詼p小流體阻力，增加換熱系數(shù)。
[0021]其中，所述上升管管體的上端設(shè)有上測(cè)溫點(diǎn)管口，所述上升管管體的下端設(shè)有下測(cè)溫點(diǎn)管口。分別在上測(cè)溫點(diǎn)管口和下測(cè)溫點(diǎn)管口設(shè)置與控制系統(tǒng)連接的測(cè)溫元件后，焦?fàn)t運(yùn)行過(guò)程中，測(cè)溫元件實(shí)時(shí)檢測(cè)上升管內(nèi)部荒煤氣溫度，測(cè)得荒煤氣溫度高于臨界結(jié)焦溫度時(shí)，通過(guò)水冷壁內(nèi)腔的循環(huán)水回收荒煤氣的高溫余熱，并控制上升管的溫度不高于600°C，即可起到避免上升管的鋼管連接焊縫出現(xiàn)高溫?cái)嗔训膯?wèn)題;測(cè)得荒煤氣溫度接近臨界結(jié)焦溫度時(shí)，控制系統(tǒng)迅速調(diào)低循環(huán)水的流量、流速，即可迅速提升上升管內(nèi)荒煤氣的溫度，避免結(jié)焦;一旦出現(xiàn)偶然、瞬間結(jié)焦，在高于400°C后會(huì)將結(jié)焦迅速熔解。
[0022]其中，所述焦?fàn)t上升管的內(nèi)徑為450mm?500mm。擴(kuò)大上升管的內(nèi)徑后，一方面是，可減小荒煤氣上升的阻力，縮短荒煤氣在上升管內(nèi)逸出的時(shí)間，確保廢熱回收的同時(shí)荒煤氣不會(huì)結(jié)焦；另一方面，可改變荒煤氣在上升管內(nèi)的氣流形態(tài)，由層流變成紊流，紊流現(xiàn)象使荒煤氣在上升管內(nèi)部產(chǎn)生渦旋和翻騰，同時(shí)廢熱回收過(guò)程中上升管內(nèi)襯耐高溫納米陶瓷涂層與被降溫的荒煤氣的界面的溫度偏低，推動(dòng)了不同溫度的荒煤氣形成氣流團(tuán)，氣流團(tuán)密度差異形成氣旋，氣旋進(jìn)一步促使荒煤氣內(nèi)外層充分混合，最終使通過(guò)上升管任何橫截面的荒煤氣的截面溫度基本一致，使荒煤氣廢熱能最大程度地回收，降低了給荒煤氣降溫的氨水用量。
[0023]綜上所述，采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的焦?fàn)t上升管，通過(guò)設(shè)置水冷壁，實(shí)現(xiàn)了高溫荒煤氣廢熱的有效回收利用;通過(guò)設(shè)置耐高溫納米陶瓷涂層及控制上升管內(nèi)荒煤氣溫度，解決了荒煤氣中的焦油在上升管內(nèi)壁吸附掛壁、結(jié)焦的難題，延長(zhǎng)了上升管的使用壽命;上升管的內(nèi)徑擴(kuò)容后，降低了給荒煤氣降溫的氨水用量，根除了荒煤氣從裝煤孔和觀察孔逃逸或人工排氣的問(wèn)題，為安全生產(chǎn)提供了保障。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的焦?fàn)t上升管外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是圖1的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是圖1的橫向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是現(xiàn)有焦?fàn)t上升管的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中:1、本發(fā)明焦?fàn)t上升管；1-1、法蘭連接固定用螺栓孔；1-2、法蘭；1-3、上升管外管；1-4、外氣密層；1-5、水冷壁外壁；1-6、水冷壁內(nèi)腔；1-7、水冷壁內(nèi)壁；1-8、內(nèi)氣密層；1-9、上升管內(nèi)管；1-10、耐高溫納米陶瓷涂層；1-11、進(jìn)水管口； 1-12、水流導(dǎo)流板；1-13、汽化導(dǎo)流板；1-14、蒸汽分流板;1-15、出汽管口； 1-16、下測(cè)溫點(diǎn)管口； 1-17、上測(cè)溫點(diǎn)管口； 1-
18、巖棉底座;D、焦?fàn)t上升管內(nèi)徑;H、焦?fàn)t上升管高度;H1、高溫?zé)崴?H2、飽和汽化段;H3、過(guò)熱蒸汽段；
[0029]2、現(xiàn)有焦?fàn)t上升管;21、主體鋼管;22、耐火襯;23、石棉保溫層;24、法蘭。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做非限制性的詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]如圖1、圖2和圖3共同所示，本發(fā)明的焦?fàn)t上升管I包括:上升管管體，在上升管管體的兩端分別設(shè)置有法蘭1-2，在法蘭1-2上設(shè)置有法蘭連接固定用螺栓孔1-1;其中，上升管管體采用套管結(jié)構(gòu)，該套管結(jié)構(gòu)包括上升管外管1-3和套在上升管外管1-3內(nèi)的上升管內(nèi)管1-9，進(jìn)一步地，在上升管內(nèi)管1-9的內(nèi)表面涂有耐高溫納米陶瓷涂層1-10，在上升管外管1-3的外表面涂有防銹層，由上升管外管1-3、上升管內(nèi)管1-9和兩端的法蘭1-2共同圍出套管容腔;在套管容腔內(nèi)設(shè)置有不銹鋼材質(zhì)的水冷壁，該水冷壁包括水冷壁內(nèi)壁1-7和水冷壁外壁1-5，水冷壁內(nèi)壁1-7與上升管內(nèi)管1-9之間為內(nèi)氣密層1-8，水冷壁外壁1-5與上升管外管1-3之間為外氣密層1-4，水冷壁內(nèi)壁1-7與水冷壁外壁1-5之間為水冷壁內(nèi)腔1-6，在水冷壁外壁1-5的下部設(shè)有與水冷壁內(nèi)腔1-6連通的進(jìn)水管口 1-11，在水冷壁外壁1-5的上部設(shè)有與水冷壁內(nèi)腔1-6連通的出汽管口 1-15;在套管容腔內(nèi)位于下部法蘭1-2的上表面設(shè)有巖棉底座1-18，水冷壁的底部支撐在巖棉底座1-18上。進(jìn)一步地，在上升管管體的上端設(shè)有上測(cè)溫點(diǎn)管口 1-17，在上升管管體的下端設(shè)有下測(cè)溫點(diǎn)管口 1-16。
[0032]其中，上述耐高溫納米陶瓷涂層1-10的耐高溫強(qiáng)度為1450°C，滿足焦?fàn)t控溫1050°c煉焦溫度的需要;納米材料致密度極高，在上升管內(nèi)管的內(nèi)表面涂覆耐高溫納米陶瓷涂層后，上升管內(nèi)壁保持高度的致密度、光潔度、平整度，使荒煤氣中的焦油不能在上升管內(nèi)壁上吸附掛壁，避免結(jié)焦;納米材料附著力極高，故不易出現(xiàn)納米涂層裂紋、爆裂、脫落，并既有保溫特性，又有極強(qiáng)的隔離特性，確保荒煤氣的焦油不與鋼管的鐵原子產(chǎn)生化合作用，保護(hù)鋼管不被腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。
[0033]其中，上述內(nèi)氣密層1-8的設(shè)置，可以避免低溫的冷水壁與高溫的荒煤氣形成直接接觸的降溫界面，避免過(guò)大的溫差而造成低于結(jié)焦臨界點(diǎn)溫度，避免造成結(jié)焦危害，確保廢熱回收的同時(shí)不會(huì)結(jié)焦;外氣密層1-4的設(shè)置，不但可以對(duì)水冷壁起到保溫作用，防止水冷壁向上升管外管1-3散熱，確?；拿簹鈴U熱的高效回收，又起到防止回收的熱量散向周?chē)h(huán)境，達(dá)到了降低周?chē)鷾囟龋纳乒r環(huán)境目的。
[0034]其中，在上述上測(cè)溫點(diǎn)管口1-17和下測(cè)溫點(diǎn)管口 1-16分別設(shè)置與控制系統(tǒng)連接的測(cè)溫元件后，焦?fàn)t運(yùn)行過(guò)程中，測(cè)溫元件實(shí)時(shí)檢測(cè)上升管內(nèi)部荒煤氣溫度，測(cè)得荒煤氣溫度高于臨界結(jié)焦溫度350°C時(shí)，通過(guò)水冷壁內(nèi)腔的循環(huán)水回收荒煤氣的高溫余熱，并控制上升管的溫度不高于600°C，即可起到避免上升管的鋼管連接焊縫出現(xiàn)高溫?cái)嗔训膯?wèn)題;測(cè)得荒煤氣溫度接近臨界結(jié)焦溫度350°C時(shí)，控制系統(tǒng)迅速調(diào)低循環(huán)水的流量、流速，即可迅速提升上升管內(nèi)荒煤氣的溫度，避免結(jié)焦;一旦出現(xiàn)偶然、瞬間結(jié)焦，在高于400°C后會(huì)將結(jié)焦迅速熔解。
[0035]如圖2所示，所述水冷壁自下而上包括相連通的高溫?zé)崴蜨1、飽和汽化段H2和過(guò)熱蒸汽段H3。其中，高溫?zé)崴蜨l也是水冷段，設(shè)置在焦?fàn)t上升管I的下端，占焦?fàn)t上升管高度H的40%左右，進(jìn)水溫度在10-40°C，通過(guò)水冷段吸收荒煤氣廢熱50-60%的熱能，將水的溫度迅速升高到95°C，達(dá)到近汽化程度。其中，飽和汽化段H2也是高溫冷凝段，位于高溫?zé)崴蜨l的上部，焦?fàn)t上升管I的中部，占焦?fàn)t上升管高度H的30%左右，其作用是通過(guò)吸收荒煤氣在底段廢熱的余熱，將高溫?zé)崴癁轱柡驼羝?，進(jìn)一步回收荒煤氣廢熱。其中，過(guò)熱蒸汽段H3是為了提高所回收廢熱的熱品質(zhì)，是實(shí)現(xiàn)廢熱回收與再利用的重要環(huán)節(jié)，過(guò)熱蒸汽段H3設(shè)置在焦?fàn)t上升管I的上端，位于飽和汽化段H2的上部，占焦?fàn)t上升管高度H的30%左右，通過(guò)過(guò)熱蒸汽段H3吸收荒煤氣上段的廢熱，將中段的飽和蒸汽升華為過(guò)熱蒸汽。
[0036]如圖2所示，其中，在水冷壁內(nèi)腔1-6中設(shè)有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)置，便于水冷壁內(nèi)腔1-6中的高溫?zé)崴?、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽擾動(dòng)，增加換熱效果。
[0037]其中，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)包括:位于高溫?zé)崴蜨l的水流導(dǎo)流板1-12、位于飽和汽化段H2的汽化導(dǎo)流板1-13和位于過(guò)熱蒸汽段H3的蒸汽分流板1-14。進(jìn)一步地，水流導(dǎo)流板1-12、汽化導(dǎo)流板1-13、蒸汽分流板1-14 一體設(shè)置，呈螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步地，水流導(dǎo)流板1-12的螺距、汽化導(dǎo)流板1-13的螺距、蒸汽分流板1-14的螺距依次增大;可以減小流體阻力，增加換熱系數(shù)。
[0038]如圖2所示，其中，所述焦?fàn)t上升管內(nèi)徑D為450mm?500mm。擴(kuò)大上升管的內(nèi)徑后，一方面是，減小了荒煤氣在上升管內(nèi)部的單位密度，可減小荒煤氣上升的阻力，縮短荒煤氣在上升管內(nèi)逸出的時(shí)間，確保廢熱回收的同時(shí)荒煤氣不會(huì)結(jié)焦;另一方面，可改變荒煤氣在上升管內(nèi)的氣流形態(tài)，由層流變成紊流，紊流現(xiàn)象使荒煤氣在上升管內(nèi)部產(chǎn)生渦旋和翻騰，同時(shí)廢熱回收過(guò)程中上升管內(nèi)襯耐高溫納米陶瓷涂層與被降溫的荒煤氣的界面的溫度偏低，推動(dòng)了不同溫度的荒煤氣形成氣流團(tuán)，氣流團(tuán)密度差異形成氣旋，氣旋進(jìn)一步促使荒煤氣內(nèi)外層充分混合，最終使通過(guò)上升管任何橫截面的荒煤氣的截面溫度基本一致，使荒煤氣廢熱能最大程度地回收，降低了給荒煤氣降溫的氨水用量。同時(shí)，焦?fàn)t上升管內(nèi)徑擴(kuò)容后，根除了荒煤氣從裝煤孔和觀察孔逃逸或人工排氣的問(wèn)題。
[0039]將本發(fā)明的焦?fàn)t上升管安裝到焦?fàn)t頂部，分別在上測(cè)溫點(diǎn)管口1-17、下測(cè)溫點(diǎn)管口 1-16上設(shè)置與控制系統(tǒng)連接的測(cè)溫元件，進(jìn)水管口 1-11與供水管路連接，出汽管口 1-15與蒸汽管路連接。焦?fàn)t設(shè)備運(yùn)行時(shí)，水自進(jìn)水管口 1-15進(jìn)入水冷壁內(nèi)腔1-6;高溫荒煤氣自焦?fàn)t進(jìn)入焦?fàn)t上升管I，沿圖2中箭頭所示方向升騰，上升過(guò)程中，將熱量傳遞給耐高溫納米陶瓷涂層1-10、上升管內(nèi)管1-9，水冷壁內(nèi)腔1-6中的水與高溫的上升管內(nèi)管1-9發(fā)生熱交換;在高溫?zé)崴蜨l，水溫迅速升高到95 °C，達(dá)到近汽化程度;在飽和汽化段H2，高溫?zé)崴癁轱柡驼羝?，進(jìn)一步回收荒煤氣廢熱；在過(guò)熱蒸汽段H3，進(jìn)一步吸收荒煤氣上段的廢熱，將中段的飽和蒸汽升華為過(guò)熱蒸汽;過(guò)熱蒸汽最終從出汽管口 1-15導(dǎo)出，進(jìn)入蒸汽管路，制得的過(guò)熱蒸汽即可進(jìn)入后續(xù)的廢熱再利用系統(tǒng)，用來(lái)發(fā)電或者供暖等，實(shí)現(xiàn)了高溫荒煤氣廢熱的有效回收利用。
[0040]綜上所述，本發(fā)明的焦?fàn)t上升管，通過(guò)設(shè)置水冷壁，實(shí)現(xiàn)了高溫荒煤氣廢熱的有效回收利用；通過(guò)設(shè)置耐高溫納米陶瓷涂層及控制上升管內(nèi)荒煤氣溫度，解決了荒煤氣中的焦油在上升管內(nèi)壁吸附掛壁、結(jié)焦的難題，延長(zhǎng)了上升管的使用壽命;上升管的內(nèi)徑擴(kuò)容后，降低了給荒煤氣降溫的氨水用量，根除了荒煤氣從裝煤孔和觀察孔逃逸或人工排氣的問(wèn)題，為安全生產(chǎn)提供了保障。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.焦?fàn)t上升管，其特征在于，包括:上升管管體，所述上升管管體的兩端分別設(shè)置有法蘭，所述上升管管體采用套管結(jié)構(gòu)， 所述套管結(jié)構(gòu)包括上升管外管和套在所述上升管外管內(nèi)的上升管內(nèi)管，所述上升管外管、 所述上升管內(nèi)管、所述法蘭共同圍出套管容腔；水冷壁，所述水冷壁設(shè)置于所述套管容腔內(nèi)，所述水冷壁包括水冷壁內(nèi)壁和水冷壁外 壁，所述水冷壁內(nèi)壁與所述水冷壁外壁之間為水冷壁內(nèi)腔，所述水冷壁外壁的下部設(shè)有與 所述水冷壁內(nèi)腔連通的進(jìn)水管口，所述水冷壁外壁的上部設(shè)有與所述水冷壁內(nèi)腔連通的出 汽管口。2.如權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述上升管內(nèi)管的內(nèi)表面涂有耐高溫 納米陶瓷涂層。3.如權(quán)利要求1或2所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述水冷壁內(nèi)壁與所述上升管內(nèi) 管之間為內(nèi)氣密層，所述水冷壁外壁與所述上升管外管之間為外氣密層。4.如權(quán)利要求3所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述水冷壁自下而上包括相連通的高 溫?zé)崴?、飽和汽化段和過(guò)熱蒸汽段。5.如權(quán)利要求4所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述水冷壁內(nèi)腔中設(shè)有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。6.如權(quán)利要求5所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)包括:位于所述高溫?zé)?水段的水流導(dǎo)流板、位于所述飽和汽化段的汽化導(dǎo)流板和位于所述過(guò)熱蒸汽段的蒸汽分流 板。7.如權(quán)利要求6所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述水流導(dǎo)流板、所述汽化導(dǎo)流板、所 述蒸汽分流板一體設(shè)置，呈螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。8.如權(quán)利要求7所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述水流導(dǎo)流板的螺距、所述汽化導(dǎo) 流板的螺距、所述蒸汽分流板的螺距依次增大。9.如權(quán)利要求1或2所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述上升管管體的上端設(shè)有上測(cè) 溫點(diǎn)管口，所述上升管管體的下端設(shè)有下測(cè)溫點(diǎn)管口。10.如權(quán)利要求2所述的焦?fàn)t上升管，其特征在于，所述焦?fàn)t上升管的內(nèi)徑為450mm? 500mm〇
【文檔編號(hào)】C10B27/00GK106085466SQ201610642290
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開(kāi)號(hào)201610642290.9, CN 106085466 A, CN 106085466A, CN 201610642290, CN-A-106085466, CN106085466 A, CN106085466A, CN201610642290, CN201610642290.9
【發(fā)明人】李海波, 于奎明
【申請(qǐng)人】山東宏力熱泵能源股份有限公司