專利名稱：高溫半焦粉換熱器的制作方法
技術領域：
本發明屬于煤化工技術領域，具體涉及到煤低溫熱解制煤焦油生產工藝中的高溫 粉狀半焦換熱器。
背景技術：
煤焦油是一種重要的化工原料和石油替代燃料，煤焦油經深加工可生產苯、萘、蒽 等類精細化工產品，煤焦油加氫可生產汽油、柴油和燃料油等石油系列產品，對發展國民經 濟具有一定的作用。目前我國煤焦油的年產量已達1100萬噸，預計到2015年將達到1700萬噸。以粉
煤為原料采用低溫熱解法生產煤焦油，是提高煤焦油產率和質量的主要方法之一。但在粉 煤低溫熱解法制煤焦油的生產過程中，產物粉狀半焦的溫度高達510 600°C，自然冷卻， 浪費了能源，污染了環境，滾筒冷卻機間接冷卻，冷卻效率低。流化床冷卻，能耗高。在煤焦 油生產技術領域，為了回收高溫粉狀半焦的熱量，當前迫切需要解決一個技術問題是提供 一種對高溫半焦粉進行換熱的設備。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于克服高溫換熱設備的缺點，提供一種設計合理， 結構簡單、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。解決上述技術問題所采用的技術方案是在圓柱形外筒的上端設置有與高溫煤氣 排出管聯接的外筒上蓋，外筒的上部外壁上至少設置有1個與外筒內相聯通的低速煤氣進 氣管和1個半焦接入管，外筒下部外壁上至少設置有1個與外筒內相聯通的高速煤氣進氣 管，外筒下端設置有與半焦排出管聯接的椎形筒，外筒內設置有內筒，外筒內壁與內筒外壁 之間形成空腔，半焦接入管出口下方的內筒與外筒之間設置有上環形隔板，內筒下部與外 筒之間設置有下環形隔板，上環形隔板上方內筒上加工有上旋流孔C，上環形隔板與下環形 隔板之間的內筒上加工有下旋流孔d。本發明的設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°， 低速煤氣進氣管的中心線與內筒的外壁相切，高速煤氣進氣管的中心線與內筒外壁相切， 外筒的內徑與內筒的內徑比為10 7 9。本發明的內筒上加工的上旋流孔C有2 8 圈，每圈有50 100個，內筒上加工的下旋流孔d有10 30圈，每圈有100 300個。本發明的上旋流孔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°。本發明的內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 排列，一圈下旋流孔d與相鄰一圈下旋流孔d呈矩陣排列或交錯排列。本發明的上旋流孔 c的孔徑為20 30mm，下旋流孔d的孔徑為5 10mm。本發明的外筒的內徑與內筒的最佳內徑比為10 8。
本發明采用內筒壁上部加工有向下傾斜的上旋流孔，內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入到內筒內向下旋轉流動，煤氣從下旋流孔進入到 內筒內向上旋轉流動，半焦粉在重力作用下向下旋轉進行逆向換熱，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，節約了能 源，降低了生產成本。本發明結構簡單、換熱效率高、可逆向換熱等優點，可在煤焦油生產中 推廣使用。
圖1是本發明實施例1的結構示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的仰視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和各實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限于這些實施 例。實施例1以內筒6的外圓周長6000mm為例，零部件的幾何形狀以及聯接關系如下在圖1、2、3中，本實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、上環形隔板5、內筒6、椎形筒7、半焦排出管8、下環形隔板9、高速煤氣 進氣管10、低速煤氣進氣管11聯接構成。在圓柱形外筒3的上端通過法蘭聯接有外筒上蓋2，外筒上蓋2的上端焊接聯接有 與外筒3內部相聯通的高溫煤氣排出管1，外筒3的上部外壁上焊接聯接有3個低速煤氣進 氣管11和3個半焦接入管4，3個低速煤氣進氣管11和3個半焦接入管4與外筒3內相聯 通，半焦接入管4的中心線與水平面的夾角為45°。外筒3下部外壁上焊接聯接有3個高 速煤氣進氣管10，高速煤氣進氣管10與外筒3內部相聯通，外筒3下端焊接聯接有椎形筒 7，椎形筒7下端焊接聯接有半焦排出管8，半焦排出管8與椎形筒7相聯通。外筒3內安裝 有內筒6，內筒6的形狀為圓筒形，外筒3的內徑與內筒6的內徑比為10 8，外筒3的內 壁與內筒6的外壁之間形成空腔，內筒6的頂端外圍焊接聯接有法蘭，用螺紋緊固聯接件將 該法蘭固定安裝在外筒上蓋2與外筒2上端之間，將內筒6固定安裝在外筒3內，在半焦接 入管4出口下方內筒6與外筒3之間焊接聯接有上環形隔板5，上環形隔板5上方的外筒3 與內筒6之間形成高溫腔a，上環形隔板5上方內筒6的筒壁上加工有上旋流孔c，內筒6 下部外壁與外筒3內壁之間焊接聯接有下環形隔板9，上環形隔板5下方外筒3與內筒6之 間形成低溫腔b，下環形隔板9上方內筒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個低速煤氣進氣管11，低速煤氣進氣 管11的中心線與內筒6的外壁相切。內筒6筒壁上加工有7圈上旋流孔c，每一圈有80個 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的進氣方向與低速煤 氣進氣管11的氣流方向同向，本實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，也可交錯排列。在實際設計中，上旋流孔c的數量按粉狀高溫半焦粉的進入量來確定。如圖1、3所示，3個高速煤氣進氣管10等分圓周間隔均布焊接在外筒3筒壁上， 高速煤氣進氣管10的中心線與內筒6外壁相切，內筒6筒壁上加工有20圈下旋流孔d，每 一圈加工有200個下旋流孔d，每個下旋流孔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的進氣方向與高速煤氣進氣管10的氣流方向同向，本實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，也可交錯排列，還可采用其它形式排列，煤氣經過下旋流孔d，速 度控制在18 25米/秒。在實際設計中，下旋流孔d的數量按煤氣的進入量來確定。實施例2以內筒6的外圓周長6000mm為例，零部件的幾何形狀以及聯接關系如下本實施例中，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個低速煤氣進氣管11，半焦接入管4 的中心線與水平面間的夾角為30°。外筒3內安裝有內筒6，內筒6的形狀為圓筒形，外筒 3的內徑與內筒6的內徑與之比為10 7，內筒6筒壁上加工有2圈上旋流孔c，每一圈有 100個上旋流孔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的進氣方向與 低速煤氣進氣管11的氣流方向同向。上旋流孔c的排列次序與實施例1相同。3個高速煤 氣進氣管10等分圓周間隔均布焊接在外筒3筒壁上，高速煤氣進氣管10的中心線與內筒6 外壁相切，內筒6筒壁上加工有10圈下旋流孔d，每一圈加工有300個下旋流孔d，每個下 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的進氣方向與高速煤氣進氣管10的 氣流方向同向。下旋流孔d的排列次序與實施例1相同。其它零部件以及零部件的聯接關 系與實施例1相同。實施例3以內筒6的外圓周長6000mm為例，零部件的幾何形狀以及聯接關系如下本實施例中，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個低速煤氣進氣管11，半焦接入管4 的中心線與水平面間的夾角為60°。外筒3內安裝有內筒6，內筒6的形狀為圓筒形，外筒 3的內徑與內筒6的內徑與之比為10 9，內筒6筒壁上加工有8圈上旋流孔c，每一圈有 50個上旋流孔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的進氣方向與低 速煤氣進氣管11的氣流方向同向。上旋流孔c的排列次序與實施例1相同。3個高速煤 氣進氣管10等分圓周間隔均布焊接在外筒3筒壁上，高速煤氣進氣管10的中心線與內筒 6外壁相切，內筒6筒壁上加工有30圈下旋流孔d，每一圈加工有100個下旋流孔d，每個 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的進氣方向與高速煤氣進氣管10 的氣流方向同向。下旋流孔d的排列次序與實施例1相同。其它零部件以及零部件的聯接 關系與實施例1相同。實施例4
5
以內筒6的外圓周長6000_為例，零部件的幾何形狀以及聯接關系如下在以上的實施例1 3中，在外筒3筒壁上部外壁上焊接有1個與外筒3內相聯 通的半焦接入管4，外筒3筒壁上部外壁上焊接有1個與外筒3內相聯通的低速煤氣進氣管 11，外筒3下部外壁上焊接有1個與外筒3內相聯通的高速煤氣進氣管10。其它零部件以 及零部件的聯接關系與相應的實施例相同。根據上述原理，還可設計出另外一種具體結構的高溫半焦粉換熱器，但均在本發 明的保護范圍之內。本發明的工作過程如下低速煤氣由低速煤氣進氣管11沿內筒6的切線方向進入上環形隔板5上方的外 筒3與內筒6之間的高溫腔a內，500 600°C的高溫半焦粉從半焦接入管4進入上環形隔 板5上方的外筒3與內筒6之間的高溫腔a內，低速煤氣將高溫半焦粉沿內筒6壁上的上 旋流孔c吹入內筒6內并在內筒6內形成旋轉向下的半焦流；同時，20 30°C的高速煤氣 由高速煤氣進氣管10進入上環形隔板5下方的外筒3與內筒6之間的低溫腔b內，并沿內 筒6筒壁上的下旋流孔d進入內筒6內，與由重力旋轉向下的半焦流分級進行熱交換，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)的上端設置有與高溫煤氣排出管(1)聯接的外筒上蓋(2)，外筒(3)的上部外壁上至少設置有1個與外筒(3)內相聯通的低速煤氣進氣管(11)和1個半焦接入管(4)，外筒(3)下部外壁上至少設置有1個與外筒(3)內相聯通的高速煤氣進氣管(10)，外筒(3)下端設置有與半焦排出管(8)聯接的椎形筒(7)，外筒(3)內設置有內筒(6)，外筒(3)內壁與內筒(6)外壁之間形成空腔，半焦接入管(4)出口下方的內筒(6)與外筒(3)之間設置有上環形隔板(5)，內筒(6)下部與外筒(3)之間設置有下環形隔板(9)，上環形隔板(5)上方內筒(6)上加工有上旋流孔(c)，上環形隔板(5)與下環形隔板(9)之間的內筒(6)上加工有下旋流孔(d)。
2.按照權利要求1所述的高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于所說的設置在外筒(3) 上的半焦接入管(4)的中心線與水平面的夾角為30° 60°，低速煤氣進氣管(11)的中 心線與內筒(6)的外壁相切，高速煤氣進氣管(10)的中心線與內筒(6)外壁相切，外筒(3) 的內徑與內筒(6)的內徑比為10 7 9 ；所說的內筒(6)上加工的上旋流孔(c)有2 8圈，每圈有50 100個，內筒(6)上加工的下旋流孔(d)有10 30圈，每圈有100 300 個。
3.按照權利要求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，其特征在于所說的內筒(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)呈矩陣排列或交錯排列；所說的上旋流孔(c)的孔徑為20 30mm,下旋流孔(d)的孔徑為5 10mm。
5.按照權利要求3所述的高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于所說的內筒(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)呈矩陣排列或交錯排列；所說的上旋流孔(C)的孔徑為20 30mm,下旋流孔(d)的孔徑為5 10mm。
6.按照權利要求1所述的高溫粉狀半焦換熱器，其特征在于所說的外筒(3)的內徑 與內筒(6)的內徑比為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與高溫煤氣排出管聯接的外筒上蓋，外筒的上部外壁上至少設1個與外筒內相聯通的低速煤氣進氣管和1個半焦接入管，外筒下部外壁上至少設1個與外筒內相聯通的高速煤氣進氣管，外筒下端設與半焦排出管聯接的椎形筒，外筒內設內筒，外筒內壁與內筒外壁之間形成空腔，半焦接入管出口下方的內筒與外筒之間設置有上環形隔板，內筒下部與外筒之間設置有下環形隔板，上環形隔板上方內筒上加工有上旋流孔c，上環形隔板與下環形隔板之間的內筒上加工有下旋流孔d。高溫半焦粉從上旋流孔進入到內筒內向下旋轉流動，煤氣從下旋流孔進入到內筒內向上旋轉流動，半焦粉在重力作用下向下旋轉進行逆向換熱。
文檔編號F28F9/00GK101957147SQ201010276060
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月8日 優先權日2010年9月8日
發明者楊占彪, 王樹寬 申請人:王樹寬