[发明专利]一种焦炉荒煤气余热回收装置及系统

说明书

本发明公开了一种焦炉荒煤气余热回收装置及系统，焦炉荒煤气余热回收装置包括内外同心套设在一起的内筒和外筒，内、外筒的轴线上下延伸，内、外筒的上下端均设有连接法兰，内筒的下端为荒煤气进口、上端为荒煤气出口，内筒和外筒之间填充有导热材料层，导热材料层内设有螺旋设置的换热管，换热管为螺旋盘管，螺旋盘管的轴线与内、外筒轴线重合，换热管的下端为介质进口、上端为介质出口。本发明使用螺旋盘管形式的换热管，可以在有限的长度上布置足够多的换热面积，还可以缩小换热管直径、提高给水及蒸汽压力，生产高品位蒸汽，从而克服水夹套结构只能产低压蒸汽的弊病；通过采用导热材料层，避免因内壁温度低而结焦的问题。

技术领域

本发明属于节能环保领域，尤其是一种焦炉荒煤气余热回收装置及系统。

背景技术

我国是焦炭产能大国，2016年我国拥有各类炼焦炉1420座，焦炭产量4.491亿吨。焦炉余热除了炉体表面散热外，主要由以下三部分组成：（1）从焦炉炭化室推出的950℃~1050℃红焦带出的高温余热，约占焦炉支出热的37.52%；（2）650~700℃的荒煤气带出的中温余热，占焦炉支出热约33.76%；（3）260℃焦炉烟道废气带出低温余热，约占焦炉支出热的18.15%。目前红焦及烟道废气余热均有成熟的回收技术，而对于650~700℃的中温荒煤气余热，目前通用的工艺流程：先在桥管和集气管喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，靠循环氨水大量汽化，使荒煤气急剧降温至80~85℃，降温后的荒煤气在初冷器中再用冷却水间接冷却至25℃，氨水经冷却和除焦油后循环使用。在该工艺过程中，荒煤气中所含有的大量热能被冷却氨水带走，冷却后的氨水通过蒸发脱氨后排放，在消耗大量氨水增加生产成本的同时，荒煤气余热资源无法回收而损失掉。因此，荒煤气带出显热的回收，对焦化厂节能降耗提高经济效益具有非常重要的作用。

焦炉荒煤气余热回收技术从20世纪80年代开始被研究，但由于荒煤气的热物性特点及焦炉生产的安全性问题，荒煤气的余热回收一直进展不顺。总结起来有以下几点技术关键或者说难点：（1）荒煤气温度低于一定值容易石墨沉积、焦油析出，粘结结焦严重，造成内壁空间缩小、传热系数降低；（2）焦炉本身有承载及空间限制；（3）荒煤气侧传热系数较低，回收热量少；（4）在余热回收的过程中，换热工质易泄露，影响炭化室安全。

现有一些荒煤气余热回收技术，按结构分有采用水夹套结构、热管结构、盘管结构等，按冷却介质分有水、导热油、熔盐、氮气等，各种技术都有其固有的优缺点，均没有达到满意的效果，所以也没有得到大范围的工程推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦炉荒煤气余热回收装置，克服现有技术的不足，回收荒煤气余热，降低冷却氨水用量，同时能避免上升管结焦及腐蚀系统。同时，本发明还提供一种焦炉荒煤气余热回收系统。

本发明焦炉荒煤气余热回收装置采用如下技术方案：一种焦炉荒煤气余热回收装置，其包括内外同心套设在一起的内筒和外筒，内、外筒的轴线上下延伸，内、外筒的上下端均设有连接法兰，内筒的下端为荒煤气进口、上端为荒煤气出口，内筒和外筒之间填充有导热材料层，导热材料层内设有螺旋设置的换热管，换热管为螺旋盘管，螺旋盘管的轴线与内、外筒轴线重合，换热管的下端为介质进口、上端为介质出口。

所述外筒上端具有向内倾斜的环形斜板，所述内筒上部和外筒的环形斜板之间设有柔性自紧密封结构，柔性自紧密封结构包括固定在环形斜板上的环形竖板，环形斜板和环形竖板的轴线均与外筒轴线重合，所述环形竖板上固定有水平设置的环形盖板，所述内筒（6）的外周固定有水平设置的环形推板，环形推板的位置低于环形盖板的位置，所述内筒、环形推板、环形竖板及环形盖板围成的空间内设有耐高温密封填料。

所述内筒内壁面上设有沿内筒轴向延伸的翅片。

所述翅片为直翅片，直翅片在内筒圆周方向均匀分布。

所述直翅片沿内筒轴向具有间断缝隙。