專(zhuān)利名稱(chēng)：高溫半焦粉換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到煤低溫?zé)峤庵泼航褂蜕a(chǎn)工藝中的高溫 粉狀半焦換熱器。
背景技術(shù)：
煤焦油是一種重要的化工原料和石油替代燃料，煤焦油經(jīng)深加工可生產(chǎn)苯、萘、蒽 等類(lèi)精細(xì)化工產(chǎn)品，煤焦油加氫可生產(chǎn)汽油、柴油和燃料油等石油系列產(chǎn)品，對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng) 濟(jì)具有一定的作用。目前我國(guó)煤焦油的年產(chǎn)量已達(dá)1100萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2015年將達(dá)到1700萬(wàn)噸。以粉
煤為原料采用低溫?zé)峤夥ㄉa(chǎn)煤焦油，是提高煤焦油產(chǎn)率和質(zhì)量的主要方法之一。但在粉 煤低溫?zé)峤夥ㄖ泼航褂偷纳a(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)物粉狀半焦的溫度高達(dá)510 600°C，自然冷卻， 浪費(fèi)了能源，污染了環(huán)境，滾筒冷卻機(jī)間接冷卻，冷卻效率低。流化床冷卻，能耗高。在煤焦 油生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，為了回收高溫粉狀半焦的熱量，當(dāng)前迫切需要解決一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供 一種對(duì)高溫半焦粉進(jìn)行換熱的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服高溫?fù)Q熱設(shè)備的缺點(diǎn)，提供一種設(shè)計(jì)合理， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、換熱效率高、操作安全可靠、可逆向換熱的高溫粉狀半焦換熱器。解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是在圓柱形外筒的上端設(shè)置有與高溫煤氣 排出管聯(lián)接的外筒上蓋，外筒的上部外壁上至少設(shè)置有1個(gè)與外筒內(nèi)相聯(lián)通的低速煤氣進(jìn) 氣管和1個(gè)半焦接入管，外筒下部外壁上至少設(shè)置有1個(gè)與外筒內(nèi)相聯(lián)通的高速煤氣進(jìn)氣 管，外筒下端設(shè)置有與半焦排出管聯(lián)接的椎形筒，外筒內(nèi)設(shè)置有內(nèi)筒，外筒內(nèi)壁與內(nèi)筒外壁 之間形成空腔，半焦接入管出口下方的內(nèi)筒與外筒之間設(shè)置有上環(huán)形隔板，內(nèi)筒下部與外 筒之間設(shè)置有下環(huán)形隔板，上環(huán)形隔板上方內(nèi)筒上加工有上旋流孔C，上環(huán)形隔板與下環(huán)形 隔板之間的內(nèi)筒上加工有下旋流孔d。本發(fā)明的設(shè)置在外筒上的半焦接入管的中心線與水平面的夾角為30° 60°， 低速煤氣進(jìn)氣管的中心線與內(nèi)筒的外壁相切，高速煤氣進(jìn)氣管的中心線與內(nèi)筒外壁相切， 外筒的內(nèi)徑與內(nèi)筒的內(nèi)徑比為10 7 9。本發(fā)明的內(nèi)筒上加工的上旋流孔C有2 8 圈，每圈有50 100個(gè)，內(nèi)筒上加工的下旋流孔d有10 30圈，每圈有100 300個(gè)。本發(fā)明的上旋流孔c為向下傾斜的直孔，上旋流孔c的中心線與水平面的夾角 為-15° -20°。下旋流孔d為向上傾斜的直孔，下旋流孔d的中心線與水平面的夾角為 10° 30°。本發(fā)明的內(nèi)筒上加工的一圈上旋流孔c與相鄰一圈上旋流孔c呈矩陣排列或交錯(cuò) 排列，一圈下旋流孔d與相鄰一圈下旋流孔d呈矩陣排列或交錯(cuò)排列。本發(fā)明的上旋流孔 c的孔徑為20 30mm，下旋流孔d的孔徑為5 10mm。本發(fā)明的外筒的內(nèi)徑與內(nèi)筒的最佳內(nèi)徑比為10 8。
本發(fā)明采用內(nèi)筒壁上部加工有向下傾斜的上旋流孔，內(nèi)筒壁下部加工有向上傾斜 的下旋流孔，高溫半焦粉從上旋流孔進(jìn)入到內(nèi)筒內(nèi)向下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，煤氣從下旋流孔進(jìn)入到 內(nèi)筒內(nèi)向上旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，半焦粉在重力作用下向下旋轉(zhuǎn)進(jìn)行逆向換熱，高溫半焦粉從500 6000C降到60 80°C，煤氣由20 30°C升溫到400 450°C，熱能得到充分利用，節(jié)約了能 源，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、換熱效率高、可逆向換熱等優(yōu)點(diǎn)，可在煤焦油生產(chǎn)中 推廣使用。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的仰視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施 例。實(shí)施例1以?xún)?nèi)筒6的外圓周長(zhǎng)6000mm為例，零部件的幾何形狀以及聯(lián)接關(guān)系如下在圖1、2、3中，本實(shí)施例的高溫半焦粉換熱器由高溫煤氣排出管1、外筒上蓋2、外 筒3、半焦接入管4、上環(huán)形隔板5、內(nèi)筒6、椎形筒7、半焦排出管8、下環(huán)形隔板9、高速煤氣 進(jìn)氣管10、低速煤氣進(jìn)氣管11聯(lián)接構(gòu)成。在圓柱形外筒3的上端通過(guò)法蘭聯(lián)接有外筒上蓋2，外筒上蓋2的上端焊接聯(lián)接有 與外筒3內(nèi)部相聯(lián)通的高溫煤氣排出管1，外筒3的上部外壁上焊接聯(lián)接有3個(gè)低速煤氣進(jìn) 氣管11和3個(gè)半焦接入管4，3個(gè)低速煤氣進(jìn)氣管11和3個(gè)半焦接入管4與外筒3內(nèi)相聯(lián) 通，半焦接入管4的中心線與水平面的夾角為45°。外筒3下部外壁上焊接聯(lián)接有3個(gè)高 速煤氣進(jìn)氣管10，高速煤氣進(jìn)氣管10與外筒3內(nèi)部相聯(lián)通，外筒3下端焊接聯(lián)接有椎形筒 7，椎形筒7下端焊接聯(lián)接有半焦排出管8，半焦排出管8與椎形筒7相聯(lián)通。外筒3內(nèi)安裝 有內(nèi)筒6，內(nèi)筒6的形狀為圓筒形，外筒3的內(nèi)徑與內(nèi)筒6的內(nèi)徑比為10 8，外筒3的內(nèi) 壁與內(nèi)筒6的外壁之間形成空腔，內(nèi)筒6的頂端外圍焊接聯(lián)接有法蘭，用螺紋緊固聯(lián)接件將 該法蘭固定安裝在外筒上蓋2與外筒2上端之間，將內(nèi)筒6固定安裝在外筒3內(nèi)，在半焦接 入管4出口下方內(nèi)筒6與外筒3之間焊接聯(lián)接有上環(huán)形隔板5，上環(huán)形隔板5上方的外筒3 與內(nèi)筒6之間形成高溫腔a，上環(huán)形隔板5上方內(nèi)筒6的筒壁上加工有上旋流孔c，內(nèi)筒6 下部外壁與外筒3內(nèi)壁之間焊接聯(lián)接有下環(huán)形隔板9，上環(huán)形隔板5下方外筒3與內(nèi)筒6之 間形成低溫腔b，下環(huán)形隔板9上方內(nèi)筒6的筒壁上加工有下旋流孔d。如圖2所示，在外筒3筒壁上部外壁上等分圓周間隔均布焊接有3個(gè)半焦接入管 4，外筒3筒壁上部外壁上等分圓周間隔均布焊接有3個(gè)低速煤氣進(jìn)氣管11，低速煤氣進(jìn)氣 管11的中心線與內(nèi)筒6的外壁相切。內(nèi)筒6筒壁上加工有7圈上旋流孔c，每一圈有80個(gè) 上旋流孔c，上旋流孔c等分圓周間隔均布，上旋流孔c的孔徑為25mm，上旋流孔c為向下 傾斜的直孔，上旋流孔c的中心線與水平面的夾角為-18°上旋流孔c的進(jìn)氣方向與低速煤 氣進(jìn)氣管11的氣流方向同向，本實(shí)施例的一圈上旋流孔c與相鄰一圈上旋流孔c呈矩陣排
4列，也可交錯(cuò)排列。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，上旋流孔c的數(shù)量按粉狀高溫半焦粉的進(jìn)入量來(lái)確定。如圖1、3所示，3個(gè)高速煤氣進(jìn)氣管10等分圓周間隔均布焊接在外筒3筒壁上， 高速煤氣進(jìn)氣管10的中心線與內(nèi)筒6外壁相切，內(nèi)筒6筒壁上加工有20圈下旋流孔d，每 一圈加工有200個(gè)下旋流孔d，每個(gè)下旋流孔d的孔徑為8mm，下旋流孔d等分圓周間隔均 布，下旋流孔d為向上傾斜的直孔，下旋流孔d的中心線與水平面的夾角為20°，下旋流孔 d的進(jìn)氣方向與高速煤氣進(jìn)氣管10的氣流方向同向，本實(shí)施例的一圈下旋流孔d與相鄰一 圈下旋流孔d呈矩陣排列，也可交錯(cuò)排列，還可采用其它形式排列，煤氣經(jīng)過(guò)下旋流孔d，速 度控制在18 25米/秒。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，下旋流孔d的數(shù)量按煤氣的進(jìn)入量來(lái)確定。實(shí)施例2以?xún)?nèi)筒6的外圓周長(zhǎng)6000mm為例，零部件的幾何形狀以及聯(lián)接關(guān)系如下本實(shí)施例中，在外筒3筒壁上部外壁上等分圓周間隔均布焊接有3個(gè)半焦接入管 4，外筒3筒壁上部外壁上等分圓周間隔均布焊接有3個(gè)低速煤氣進(jìn)氣管11，半焦接入管4 的中心線與水平面間的夾角為30°。外筒3內(nèi)安裝有內(nèi)筒6，內(nèi)筒6的形狀為圓筒形，外筒 3的內(nèi)徑與內(nèi)筒6的內(nèi)徑與之比為10 7，內(nèi)筒6筒壁上加工有2圈上旋流孔c，每一圈有 100個(gè)上旋流孔C，上旋流孔C等分圓周間隔均布，上旋流孔C的孔徑為30mm，上旋流孔c為 向下傾斜的直孔，上旋流孔c的中心線與水平面的夾角為-15°，上旋流孔c的進(jìn)氣方向與 低速煤氣進(jìn)氣管11的氣流方向同向。上旋流孔c的排列次序與實(shí)施例1相同。3個(gè)高速煤 氣進(jìn)氣管10等分圓周間隔均布焊接在外筒3筒壁上，高速煤氣進(jìn)氣管10的中心線與內(nèi)筒6 外壁相切，內(nèi)筒6筒壁上加工有10圈下旋流孔d，每一圈加工有300個(gè)下旋流孔d，每個(gè)下 旋流孔d的孔徑為10mm，下旋流孔d等分圓周間隔均布，下旋流孔d為向上傾斜的直孔，下 旋流孔d的中心線與水平面的夾角為10°下旋流孔d的進(jìn)氣方向與高速煤氣進(jìn)氣管10的 氣流方向同向。下旋流孔d的排列次序與實(shí)施例1相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān) 系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3以?xún)?nèi)筒6的外圓周長(zhǎng)6000mm為例，零部件的幾何形狀以及聯(lián)接關(guān)系如下本實(shí)施例中，在外筒3筒壁上部外壁上等分圓周間隔均布焊接有3個(gè)半焦接入管 4，外筒3筒壁上部外壁上等分圓周間隔均布焊接有3個(gè)低速煤氣進(jìn)氣管11，半焦接入管4 的中心線與水平面間的夾角為60°。外筒3內(nèi)安裝有內(nèi)筒6，內(nèi)筒6的形狀為圓筒形，外筒 3的內(nèi)徑與內(nèi)筒6的內(nèi)徑與之比為10 9，內(nèi)筒6筒壁上加工有8圈上旋流孔c，每一圈有 50個(gè)上旋流孔c，上旋流孔c等分圓周間隔均布，上旋流孔c的孔徑為20mm，上旋流孔c為 向下傾斜的直孔，上旋流孔c的中心線與水平面的夾角為-20，上旋流孔c的進(jìn)氣方向與低 速煤氣進(jìn)氣管11的氣流方向同向。上旋流孔c的排列次序與實(shí)施例1相同。3個(gè)高速煤 氣進(jìn)氣管10等分圓周間隔均布焊接在外筒3筒壁上，高速煤氣進(jìn)氣管10的中心線與內(nèi)筒 6外壁相切，內(nèi)筒6筒壁上加工有30圈下旋流孔d，每一圈加工有100個(gè)下旋流孔d，每個(gè) 下旋流孔d的孔徑為5mm，下旋流孔d等分圓周間隔均布，下旋流孔d為向上傾斜的直孔， 下旋流孔d的中心線與水平面的夾角為30°，下旋流孔d的進(jìn)氣方向與高速煤氣進(jìn)氣管10 的氣流方向同向。下旋流孔d的排列次序與實(shí)施例1相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接 關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4
5
以?xún)?nèi)筒6的外圓周長(zhǎng)6000_為例，零部件的幾何形狀以及聯(lián)接關(guān)系如下在以上的實(shí)施例1 3中，在外筒3筒壁上部外壁上焊接有1個(gè)與外筒3內(nèi)相聯(lián) 通的半焦接入管4，外筒3筒壁上部外壁上焊接有1個(gè)與外筒3內(nèi)相聯(lián)通的低速煤氣進(jìn)氣管 11，外筒3下部外壁上焊接有1個(gè)與外筒3內(nèi)相聯(lián)通的高速煤氣進(jìn)氣管10。其它零部件以 及零部件的聯(lián)接關(guān)系與相應(yīng)的實(shí)施例相同。根據(jù)上述原理，還可設(shè)計(jì)出另外一種具體結(jié)構(gòu)的高溫半焦粉換熱器，但均在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的工作過(guò)程如下低速煤氣由低速煤氣進(jìn)氣管11沿內(nèi)筒6的切線方向進(jìn)入上環(huán)形隔板5上方的外 筒3與內(nèi)筒6之間的高溫腔a內(nèi)，500 600°C的高溫半焦粉從半焦接入管4進(jìn)入上環(huán)形隔 板5上方的外筒3與內(nèi)筒6之間的高溫腔a內(nèi)，低速煤氣將高溫半焦粉沿內(nèi)筒6壁上的上 旋流孔c吹入內(nèi)筒6內(nèi)并在內(nèi)筒6內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)向下的半焦流；同時(shí)，20 30°C的高速煤氣 由高速煤氣進(jìn)氣管10進(jìn)入上環(huán)形隔板5下方的外筒3與內(nèi)筒6之間的低溫腔b內(nèi)，并沿內(nèi) 筒6筒壁上的下旋流孔d進(jìn)入內(nèi)筒6內(nèi)，與由重力旋轉(zhuǎn)向下的半焦流分級(jí)進(jìn)行熱交換，半焦 粉逐步由500 600°C降至60 80°C后從錐形筒8底部的半焦排出管8排出，高速煤氣由 20 30°C升至400 450°C，升溫后的煤氣由高溫煤氣排出管1排出。
權(quán)利要求
一種高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于在圓柱形外筒(3)的上端設(shè)置有與高溫煤氣排出管(1)聯(lián)接的外筒上蓋(2)，外筒(3)的上部外壁上至少設(shè)置有1個(gè)與外筒(3)內(nèi)相聯(lián)通的低速煤氣進(jìn)氣管(11)和1個(gè)半焦接入管(4)，外筒(3)下部外壁上至少設(shè)置有1個(gè)與外筒(3)內(nèi)相聯(lián)通的高速煤氣進(jìn)氣管(10)，外筒(3)下端設(shè)置有與半焦排出管(8)聯(lián)接的椎形筒(7)，外筒(3)內(nèi)設(shè)置有內(nèi)筒(6)，外筒(3)內(nèi)壁與內(nèi)筒(6)外壁之間形成空腔，半焦接入管(4)出口下方的內(nèi)筒(6)與外筒(3)之間設(shè)置有上環(huán)形隔板(5)，內(nèi)筒(6)下部與外筒(3)之間設(shè)置有下環(huán)形隔板(9)，上環(huán)形隔板(5)上方內(nèi)筒(6)上加工有上旋流孔(c)，上環(huán)形隔板(5)與下環(huán)形隔板(9)之間的內(nèi)筒(6)上加工有下旋流孔(d)。
2.按照權(quán)利要求1所述的高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于所說(shuō)的設(shè)置在外筒(3) 上的半焦接入管(4)的中心線與水平面的夾角為30° 60°，低速煤氣進(jìn)氣管(11)的中 心線與內(nèi)筒(6)的外壁相切，高速煤氣進(jìn)氣管(10)的中心線與內(nèi)筒(6)外壁相切，外筒(3) 的內(nèi)徑與內(nèi)筒(6)的內(nèi)徑比為10 7 9 ；所說(shuō)的內(nèi)筒(6)上加工的上旋流孔(c)有2 8圈，每圈有50 100個(gè)，內(nèi)筒(6)上加工的下旋流孔(d)有10 30圈，每圈有100 300 個(gè)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于所說(shuō)的上旋流孔(c) 為向下傾斜的直孔，上旋流孔(c)的中心線與水平面的夾角為-15° -20° ；下旋流孔(d) 為向上傾斜的直孔，下旋流孔(d)的中心線與水平面的夾角為10° 30°。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于所說(shuō)的內(nèi)筒(6)上 加工的一圈上旋流孔(c)與相鄰一圈上旋流孔(c)呈矩陣排列或交錯(cuò)排列，一圈下旋流孔(d)與相鄰一圈下旋流孔(d)呈矩陣排列或交錯(cuò)排列；所說(shuō)的上旋流孔(c)的孔徑為20 30mm,下旋流孔(d)的孔徑為5 10mm。
5.按照權(quán)利要求3所述的高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于所說(shuō)的內(nèi)筒(6)上加工 的一圈上旋流孔(c)與相鄰一圈上旋流孔(c)呈矩陣排列或交錯(cuò)排列，一圈下旋流孔(d) 與相鄰一圈下旋流孔(d)呈矩陣排列或交錯(cuò)排列；所說(shuō)的上旋流孔(C)的孔徑為20 30mm,下旋流孔(d)的孔徑為5 10mm。
6.按照權(quán)利要求1所述的高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于所說(shuō)的外筒(3)的內(nèi)徑 與內(nèi)筒(6)的內(nèi)徑比為10 8。全文摘要
一種高溫粉狀半焦換熱器，在圓柱形外筒的上端設(shè)與高溫煤氣排出管聯(lián)接的外筒上蓋，外筒的上部外壁上至少設(shè)1個(gè)與外筒內(nèi)相聯(lián)通的低速煤氣進(jìn)氣管和1個(gè)半焦接入管，外筒下部外壁上至少設(shè)1個(gè)與外筒內(nèi)相聯(lián)通的高速煤氣進(jìn)氣管，外筒下端設(shè)與半焦排出管聯(lián)接的椎形筒，外筒內(nèi)設(shè)內(nèi)筒，外筒內(nèi)壁與內(nèi)筒外壁之間形成空腔，半焦接入管出口下方的內(nèi)筒與外筒之間設(shè)置有上環(huán)形隔板，內(nèi)筒下部與外筒之間設(shè)置有下環(huán)形隔板，上環(huán)形隔板上方內(nèi)筒上加工有上旋流孔c，上環(huán)形隔板與下環(huán)形隔板之間的內(nèi)筒上加工有下旋流孔d。高溫半焦粉從上旋流孔進(jìn)入到內(nèi)筒內(nèi)向下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，煤氣從下旋流孔進(jìn)入到內(nèi)筒內(nèi)向上旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，半焦粉在重力作用下向下旋轉(zhuǎn)進(jìn)行逆向換熱。
文檔編號(hào)F28F9/00GK101957147SQ201010276060
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者楊占彪, 王樹(shù)寬 申請(qǐng)人:王樹(shù)寬