[发明专利]显热回收单体装置

说明书

本发明涉及钢铁企业炼焦和煤化工装备领域，尤其是对焦炉荒煤气余热进行的有效的回收，能够显著提高焦炉的节能水平的显热回收单体装置，包括换热器壳体、进水管和过热蒸汽出口管，所述换热器壳体内设置有汽水分离装置，汽水分离装置将换热器壳体分隔为上腔室和下腔室，所述进水管穿过汽水分离装置且进水管的出水口端设置于下腔室内，上腔室通过过热蒸汽出口管与外界连通；其中，所述下腔室内设置有汽水隔离杯，所述汽水隔离杯的上开口与汽水分离装置底部连接，所述汽水隔离杯底部设置有液滴流出孔。本发明了实现快速吸热，有利于快速形成蒸汽，提高换热效率。本发明尤其适用于焦炉炼焦显热回收之中。

技术领域

本发明涉及钢铁企业炼焦和煤化工装备领域，尤其是一种显热回收单体装置。

背景技术

在钢铁企业炼焦单元和煤化工企业，焦炉炼焦是生产焦炭的主要方式。焦炉炼焦生产中伴随着大量热能的转化与释放，其过程中主要产生四种形态的显(余)热资源，分别是红焦显热、焦炉荒煤气显热、焦炉烟气余热和焦炉炉体散热。其中，焦炉荒煤气显热占到了焦炉生产排放总热资源的35％左右。焦炉炼焦过程中，焦炉上升管内的荒煤气温度高达650℃～850℃，含有大量的显热。实际生产中，为保证设备安全和工艺顺行，普遍的做法是采用喷氨水急冷的工艺对中高温荒煤气进行冷却，即在桥管与集气管喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，使荒煤气急剧降温至80℃～85℃，降温后荒煤气在初冷器中再用冷却水间接冷却至常温。该工艺流程不仅浪费了大量荒煤气的显热，而且消耗大量的氨水和工业冷却水，造成了大量污水排放和电力消耗。焦炉排出的中高温荒煤气由于其成份复杂，流量、温度周期性变化，若荒煤气温度降低至450℃左右及以下，焦油组分将会大量析出造成通管堵塞影响生产顺行，一直以来荒煤气显热回收都是行业技术难题，因此焦炉荒煤气显热回收一直是焦化行业节能减排的研究热点之一。

国内少数焦化厂和研究单位对焦炉荒煤气显热回收技术和装置进行了研究，但普遍采用是夹套式和盘管式这两种在上升管筒体外表面进行显热回收的技术和装置，本质为一体式双层壁结构，由于受到筒体、管壳两级/两层传热的限制，存在换热效率低下的瓶颈性问题，直接导致产生的蒸汽品质不高。进一步的，这两种类型的装置体积庞大、用材量大，需对原有数米高的上升管进行整体替换，致使其单体价格达到了15～18万/根左右，价格昂贵、更换不便。特别的，夹套式显热回收装置由于采用腔体蓄水方式，一旦腔体鼓包、开裂漏水，较大的水量将对焦炉设备造成严重的安全隐患。

申请号为201821349087.3的专利申请“一种带翅片焦炉荒煤气显热回收装置”，提出了一种显热回收利用装置，其本质是由外筒和内筒组成夹套式一体式结构，通过新增加翅片来增大换热面积，能够适当提高显热回收的效率。但申请提出的装置仍然属于夹套式结构，本质性不能解决腔体开裂漏水的问题。

申请号为201420811623.2，名为“焦炉荒煤气上升管显热回收装置”的专利申请，提出了采用螺旋盘管和熔盐导热介质，以解决设备漏水和导热介质变质等问题。该申请提出的回收装置由于在上升管内部采用螺旋盘管结构，将增加荒煤气流动的阻力易造成气流不畅的问题，同时容易导致螺旋盘管上荒煤气结焦，造成管道腐蚀和换热效率急剧降低等问题。

申请号为201410309838.9，名为“上升管余热插入式温控热膨胀除焦热管导出方法及设备”的专利申请，较为创新的采用内置式单体显热回收方式，单体显热回收装置独立安装于上升管内，具有更换及维护成本低等优点，但最关键的问题是由于其内部为空体式结构，存在汽水不分的问题，其也只能产生价值不高的饱和蒸汽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种对焦炉荒煤气余热进行的有效的回收，能够显著提高焦炉的节能水平的显热回收单体装置。