[实用新型]焦炉荒煤气显热回收利用装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于回收利用焦炉镍合金上升管内荒煤气热量的装置，具体的说一种焦炉荒煤气显热回收利用装置。

背景技术

在焦炉生产过程中产生的热量，有大约36％被650-750℃的高温荒煤气带走，目前普遍采用的的方法是采用喷洒循环氨水的方法降低荒煤气温度，这种方法不仅浪费荒煤气显热而且会增加氨回收工段工艺荷载，同时也会额外增加能耗。因此回收焦炉荒煤气的显热对节能减排具有重要意义，我国《工业节能十二五规划》现已明确要求回收利用焦炉镍合金上升管内荒煤气的热量。

目前的荒煤气热回收还处于研发阶段，主要有螺旋筋板导流水夹套技术、导热油夹套技术及热管技术，这些方法在实践过程中因存在一些技术问题而没有得到推广应用，使用过程中的主要问题总结如下：

1)水夹套技术，武钢水夹套技术在经过一段时间运行后，焊缝会失效，导致夹套漏水，影响焦炉操作安全，水夹套焊缝结构虽经过多次改进，但没有从根本上解决焊缝失效问题，为保证焦炉操作安全，用户最终选择了拆除；

2)导热油夹套技术，济钢曾在镍合金上升管做导热油回收荒煤气余热的试验，油夹套解决了换热过程中导热介质因相变而导致的压力剧增问题，但由于操作环境温度高，导热介质易老化变质，存在安全隐患，操作成本高而不能被企业所接受；

3)热管技术，宝钢曾做过利用高温热管回收荒煤气余热的试验，但由于高温热管成本高，热管材料易被腐蚀、可靠性不高等原因而不能得到工业应用。

此外，水(油)夹套荒煤气显热回收技术最常出现的还有根部结焦问题，影响受热面换热，严重时甚至堵塞荒煤气通道。

发明内容

本实用新型的其中一个目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种焦炉荒煤气显热回收利用装置，它安全性能高，可靠性好，回收利用效率高，使用周期长。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：焦炉荒煤气显热回收利用装置，其特征在于：包括壳体、与壳体上端连接的上支座、与壳体下端连接的下支座、设于壳体的容置空间内的芯轴，所述芯轴上端通过定位板与壳体上端或上支座连接，芯轴下端通过定位板与壳体下端或下支座连接，所述壳体包括位于壳体外层的外筒体，以及位于壳体内层的镍合金上升管，有蒸汽发生器呈螺旋状的固定在镍合金上升管的外壁上，蒸汽发生器内装有工艺介质，有导热体填充在镍合金上升管、外筒体和蒸汽发生器三者之间的空隙中，壳体上端安装有与蒸汽发生器的出口连通的出气管，壳体下端安装有与蒸汽发生器的进口连通的进水管。

在上述技术方案中，所述导热体为亚微米碳化硅粉末。

在上述技术方案中，所述外筒体包括上外筒体和下外筒体，上外筒体和下外筒体之间通过膨胀节连接。

在上述技术方案中，所述壳体内还设有与芯轴连接并呈倾斜布置的折流叶片。

在上述技术方案中，所述芯轴与折流叶片之间的夹角为15-45°。

在上述技术方案中，所述外筒体的外壁上设有超高温热控涂层。

本实用新型与现有技术相比，有益效果如下：

1)亚微米碳化硅材料具有耐高温、耐腐蚀、传热效率高、热膨胀系数低等特点，空气中最高工作温度达1900℃，室温下导热系数达到125.6W/m.K,导热系数是不锈钢的5倍。碳化硅材料由于其优异的热性能和高温强度,成为化工、冶金工业中最好的换热器材料。利用亚微米碳化硅粉末作为导热体换热效率高，不会出现夹套泄露情况，操作安全、可靠。

2)超高温热控涂层具有极低的导热系数(导热系数≤0.1W/m.K)，隔热效果远远高于传统的保温材料，有效抑制并屏蔽高温物体辐射热和传导热达90％以上，因此可以大幅节省施工的管道空间。超高温热控涂层的材料可采用名称为超高温工业保温涂料的航空材料(如编号为ARSC1003的材料)，上述超高温热控涂层为现有技术，且为水性、环保产品，无VOC排放，防腐蚀性能优良，可承受酸雨等各种恶劣气候的侵蚀，无隔热腐蚀发生，安全可靠。

3)在导热体外层增加膨胀节，补偿热变形差异，消除热应力而确保焊缝不会失效，从而实现装置安全和长周期操作，采用SW6进行力学计算分析表明，结构合理。

4)镍合金上升管须选用耐高温镍合金无缝钢管。材料牌号S31008，产品标准号GB13296《锅炉热交换器用不锈钢无缝钢管》。材料耐高温耐腐蚀，可以承受1035摄氏度以下反复加热，确保镍合金上升管在“干锅”事故状态下，短时间内安全运行。