一种具有快装结构的焦炉上升管芯管的制作方法

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1.本实用新型涉及干馏气的排出装置领域，具体涉及一种焦炉上升管芯管。

背景技术：

2.焦炉生产过程中，产生750摄氏度的高温热煤气。热煤气在焦炉上升管内的流场分布为中央煤气流动速度快、圆周边流速最慢，热煤气的流速从中央到圆周速度递减。常见的焦炉上升管换热器高3米，直径通常500毫米~700毫米，发明人采用流速测量设备，实际测得上升管内，中央热煤气流动速度5米/秒，圆周流速为3米/秒。热煤气中央流速快，热量回收少，温度高，而其圆周方向，流速慢，温度下降过大。换热温度下降过快导致煤气中的焦油物质流出，沾到上升管换热器内表面，当打开上升管的时候，焦油不充分燃烧，形成黑烟。
3.因此，现有技术在上升管中设置扰流装置来改变热煤气的流场，能够有效的提高换热效率，并且能够达到减少焦油析出的目的。例如，授权公告号cn 204752609 u的专利公开了一种焦炉上升管，包括内壁和外壁，还包括：悬杆固定架、悬杆及固定于所述悬杆上的至少一个扰流片；所述悬杆固定架，安装于焦炉上升管中；所述悬杆通过所述悬杆固定架，悬垂于焦炉上升管内。该实用新型通过在焦炉上升管内增加悬杆及固定于悬杆上的至少一个扰流片，改变荒煤气即热煤气的流场，增加了荒煤气流动的雷诺数，提高了上升管中荒煤气的换热效率。
4.另外，在生产过程中，焦炉上升管换热器夹套内通入的水变成饱和蒸汽，饱和蒸汽再向外输送供下游客户使用。但是，饱和蒸汽输送过程中会在管道内形成冷凝水，导致损失，需要对饱和蒸汽进行进一步加热，形成过热蒸汽，提升蒸汽的品质。为解决上述问题，可以在芯管内设置流体通道，对蒸汽再加热，现有技术中有在上升管内部设置芯管或称之为中心管的方案，例如，授权公告号为cn 103320149 b的发明公开了一种焦炉上升管荒煤气余热回收系统，包括中心管，中心管内设有回流通道。该发明的上升管换热器能有效回收荒煤气的60%以上的余热量。
5.如果将扰流装置和设有流体通道的芯管同时设置在上升管内，会造成上升管的通气截面明显缩小，从而使上升管内压力变大，具有安全隐患。
6.此外，上升管使用过程中，如果出现问题，需要对损坏的装置进行快速更换，以避免影响生产节奏。目前，上升管的主要部件之间都采用法兰连接，在拆卸时，工人需要60分钟才能法兰的螺栓用火焰切割完毕，将损坏设备拆下，再花费60分钟完成新螺栓的安装，更换全部合计时间120分钟，影响了焦炉正常的生产节奏。焦化厂要求快速更换设备，50分钟内完成损坏设备的拆除和新设备的安装。

技术实现要素：

7.本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，一方面，提供一种能够快速拆装的结构，使设备的更换不影响生产节奏，另一方面，提供一种能同时实现对热煤气扰流和对蒸汽再加热的装置，并且本装置占据的通气截面小，避
免上升管内压力过大。
8.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
9.一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，包括芯管本体，其特征在于，还包括：
10.短管，所述芯管本体的上端与短管固定连接，短管的上下两端分别设有上法兰和下法兰，上法兰与下法兰相互远离的面的外缘均设有纵截面为l形的缺口，上法兰和下法兰在缺口处开设有螺孔；
11.细颈螺栓，其两端的外径大于其中部的外径，细颈螺栓两端的外径与所述螺孔的大小相适配。
12.优选的，所述芯管本体与短管同轴心的设置。
13.优选的，所述芯管本体内设有流体通道。
14.优选的，所述芯管本体包括内管和套设在内管外的外管，内管的上端连接有进汽管道，内管的下端与外管的内腔相连通，外管的底端由锥形管帽所封闭，外管的上端连接有出汽管道；内管和外管形成所述流体通道。
15.优选的，所述短管侧壁上开设有孔，进汽管道和出汽管道插接在所述孔内。
16.优选的，所述芯管本体上设有扰流装置。
17.优选的，所述扰流装置包括设置在芯管本体底端的锥形管帽和设置在锥形管帽外周端的扰流片。
18.优选的，所述扰流片为螺旋导流片或若干沿圆周阵列的倾斜叶片。
19.优选的，所述扰流装置还包括设置在芯管本体上的波形节。
20.优选的，所述芯管本体的外表面设有凹凸不平的网格纹路，其上涂有高温涂料。
21.本实用新型的有益效果是：
22.1.本实用新型使用时，安装在焦炉上升管的水封结构和三通桥管之间，上法兰与水封结构的下端通过细颈螺栓固定连接，下法兰与三通桥管的上端通过细颈螺栓固定连接，细颈螺栓两端的外径大于其中部的外径。由于设置了l形的缺口，使细颈螺栓的中部处于缺口处，切割刀片能够插入缺口并快速的切断细颈螺栓的中部，实现本实用新型的快速拆卸和更换，避免了设备更换用时过长影响生产节奏造成生产损失。
23.2.本实用新型通过设置流体通道和扰流装置，同时实现对热煤气的扰流和对蒸汽的再加热，提高了换热效率、减少了焦油的析出，并且能够满足客户对高品质过热蒸汽的需求。另外，流体通道内通入流体，达到热量回收和对热煤气降温的目的，同时芯管本体也得到冷却、有利于延长芯管本体的使用寿命。特别是，通过将扰流片设置在锥形管帽外周端，使本装置在上升管内占据的横截面积较小，对热煤气的阻力小，不会造成上升管内压力过大，不影响焦炉装煤工序的正常操作。
附图说明
24.图1是本实用新型的结构示意图；
25.图2是本实用新型安装在上升管中的结构示意图；
26.图3是图2所示a处的结构示意图；
27.图4是锥形管帽的结构示意图；
28.图中：1.上升管，10.三通桥管，100.法兰ⅱ，11.水封结构，110.法兰ⅰ，
[0029] 2.芯管本体，20.内管，200.进汽管道，201.顶部吊架，202.底部支架，21.外管，210.锥形管帽，α.顶角，2100.凸起部，211.扰流片，212.波形节，213.出汽管道，3.短管，30.上法兰，31.下法兰，32.横梁，300.缺口，4.细颈螺栓。
具体实施方式
[0030]
下面结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0031]
如图1至图4所示，为一种具有快装结构的焦炉上升管芯管。
[0032]
实施例一：
[0033]
一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，设置在具有三通桥管和水封结构的上升管内，包括芯管本体。
[0034]
所述芯管本体固定连接在设置在水封结构和三通桥管之间的短管内。
[0035]
可选的，在短管内设置横梁，芯管本体的上端固定连接在横梁上，芯管本体和横梁之间还可以设置加强板，使芯管本体固定的更加牢固。
[0036]
短管的上下两端分别设有上法兰和下法兰，如图3所示，上法兰与下法兰相互远离的面的外缘均设有纵截面为l形的缺口，上法兰和下法兰在缺口处开设有螺孔。上法兰与水封结构下端的法兰ⅰ通过细颈螺栓固定连接，下法兰与三通桥管的上端的法兰ⅱ通过细颈螺栓固定连接。所述细颈螺栓中部的外径小于其两端的外径，细颈螺栓两端的外径与所述螺孔的大小相适配，这样，按照上述连接方式将法兰连接好后，细颈螺栓的中部位于所述缺口内。
[0037]
设置缺口的目的是使固定连接的两个法兰片之间形成间隙并露出法兰片之间的螺栓，方便对螺栓进行切割，因此，所述缺口可以是沿上法兰和下法兰外圈设置的一个环形缺口，也可以是与细颈螺栓数量相等的间隔设置的若干缺口，只要方便切割片插入即可。
[0038]
以高度为3米、直径为500毫米~700毫米的焦炉上升管为例，短管的上法兰和下法兰具有密封面的内圈的厚度为30毫米、缺口处的厚度为15毫米，细颈螺栓连接的上法兰和法兰ⅰ之间、下法兰和法兰ⅱ之间就形成15毫米的切割缝，切割片可以方便的插入其中进行切割，而且细颈螺栓更容易切断，能够实现设备的快速拆除。
[0039]
将损坏或需要维护的本实用新型的装置切割下来后，需要更换新的装置。更换时，先将短管和芯管本体预先固定在一起，再整体吊装，放置到预设位置后用细颈螺栓紧固即可。可见，本实用新型的拆卸和安装都非常方便和快捷，利于工厂快速恢复生产。
[0040]
优选的，芯管本体采用耐高温合金钢材质，进一步的，所述芯管本体的外表面设有凹凸不平的网格纹路，其上涂有高温涂料。可以采用机械压花技术压制网格纹路，然后在其上刷涂高温涂料。网格纹路使芯管本体外表面形成了细小的乳状凸起，乳状凸起能够强化固定涂料，防止涂料脱落。热煤气中携带的焦油液滴接触芯管本体外表面时，由于乳状凸起和涂料的作用，焦油液滴的接触角大，不会停留和积聚变大，而是由热煤气直接带走。
[0041]
实施例二：
[0042]
除了具有实施例一的结构外，本实施例中所述芯管本体内还设有流体通道。如图2所示，本实施例的芯管本体包括内管和套设在内管外的外管，内管的上端连接有进汽管道，内管的下端与外管的内腔相连通，外管的底端由锥形管帽封闭，外管的上端连接有出汽管
道；内管和外管形成所述流体通道。
[0043]
如图4所示，本实施例对锥形管帽也进行了优选设计。将其顶角α设置为30
°
~45
°
，以减小本实用新型对气流的阻力。在其内部正对内管下端处设置凸起部，凸起部优选为锥形，这样，流体从内管向下流出时冲击在凸起部上，能够减轻锥形管帽承受的流体冲击力。
[0044]
内管安装时，可以通过顶部吊架和底部支架固定在外管内：顶部吊架的下端固定连接在内管的上端，顶部吊架的上端螺纹连接在外管上；底部支架固定连接在内管下端的一侧，支架远离内管的另一端连接在外管的内壁上。
[0045]
相应的，所述短管侧壁上开设有孔，进汽管道和出汽管道插接在所述孔内。
[0046]
流体（常用的如：水、蒸汽）通过进汽管道进入内管，然后流入内管与外管之间的腔体内，最终由出汽管道流出，在这个过程中不断吸收荒煤气的热量，实现热量的回收。
[0047]
可以理解的是，需要对内管和外管的管径进行恰当的设计，才能使流体很好的流通，通过计算和试验，本实施例设定了内管外径为芯管内径的三分之一。
[0048]
通过在芯管本体内通入流体，不但达到热量回收和对热煤气降温的目的，芯管本体也得到冷却、有利于延长本实用新型的使用寿命。值得一提的是，本实用新型应用于外周侧设有换热器的上升管中时，换热器和本装置的联用能得到高品质的过热蒸汽：换热器产生饱和蒸汽后，进入汽包，然后由汽包和进汽管道进入本实用新型中，对饱和蒸汽进行二次加热，饱和蒸汽经过加热变成过热蒸汽，提升了蒸汽品质，减少疏水损失。
[0049]
当芯管本体、短管、三通桥管和水封结构同轴心的设置时，芯管本体垂悬在上升管的轴心处，芯管本体周侧的气流分布均匀，上升罐内壁和芯管本体外壁各处的热量传递均匀，避免产生温差而出现焦油的局部析出。
[0050]
实施例三：
[0051]
在实施例一或实施例二的结构的基础上，本实施例在芯管本体上设置了扰流装置。扰流装置包括扰流片，优选的，还包括设置在芯管本体上的波形节。作为一种优选的实施方式，本实施例同时设有扰流片和波形节，其结构如图1所示。
[0052]
其中，扰流片设置在芯管本体底端的顶端朝下的锥形管帽的外周端。扰流片可以采用多种结构形式，只要能够起到扰流作用即可，其中，优选螺旋导流片或若干沿圆周阵列的倾斜叶片。螺旋导流片和倾斜叶片都能够使热煤气的流场由层流变成旋流，使热煤气中央与周边的煤气混合并能延长热煤气在上升管中的停留时间，有利于提高换热效率。具体的，可以采用旋转倾斜角为45
°
~75
°
，高度20~50毫米，宽度5~10毫米的螺旋导流片；或者采用3~6片、倾斜角度为45
°
~75
°
的倾斜叶片的组合。当然，具体参数可由技术人员结合经验和对工艺参数的计算来确定。
[0053]
波形节可以设置在芯管本体的中上部，具体的，可以等间距的设置6个波形节，波形节的截面呈半圆形，半圆的直径为20~25毫米。
[0054]
本实用新型通过将扰流片设置在锥形管帽上、并设置了多个体积较小的波形节，使本装置占据上升管内的横截面积小，不会造成上升管内的压力过大，安全系数较现有技术更高。
[0055]
当芯管本体、短管、三通桥管和水封结构同轴心的设置时，扰流装置对中央和周边气流的混合效果最佳，而且使芯管本体周侧的气流分布均匀，上升罐内壁和芯管本体外壁各处的热量传递均匀，避免产生温差而出现焦油的局部析出，达到最佳的换热效果。
[0056]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

技术特征：

1.一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，包括芯管本体，其特征在于，还包括：短管，所述芯管本体的上端与短管固定连接，短管的上下两端分别设有上法兰和下法兰，上法兰与下法兰相互远离的面的外缘均设有纵截面为l形的缺口，上法兰和下法兰在缺口处开设有螺孔；细颈螺栓，其两端的外径大于其中部的外径，细颈螺栓两端的外径与所述螺孔的大小相适配。2.根据权利要求1所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述芯管本体与短管同轴心的设置。3.根据权利要求1所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述芯管本体内设有流体通道。4.根据权利要求3所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述芯管本体包括内管和套设在内管外的外管，内管的上端连接有进汽管道，内管的下端与外管的内腔相连通，外管的底端由锥形管帽所封闭，外管的上端连接有出汽管道；内管和外管形成所述流体通道。5.根据权利要求4所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述短管侧壁上开设有孔，进汽管道和出汽管道插接在所述孔内。6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述芯管本体上设有扰流装置。7.根据权利要求6所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述扰流装置包括设置在芯管本体底端的锥形管帽和设置在锥形管帽外周端的扰流片。8.根据权利要求7所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述扰流片为螺旋导流片或若干沿圆周阵列的倾斜叶片。9.根据权利要求7所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述扰流装置还包括设置在芯管本体上的波形节。10.根据权利要求1所述的一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，其特征在于，所述芯管本体的外表面设有凹凸不平的网格纹路，其上涂有高温涂料。

技术总结

本实用新型涉及干馏气的排出装置领域，具体涉及一种焦炉上升管芯管。本实用新型提供一种具有快装结构的焦炉上升管芯管，一方面，提供一种能够快速拆装的结构，使设备的更换不影响生产节奏，另一方面，提供一种能同时实现对热煤气扰流和对蒸汽再加热的装置，并且本装置占据的通气截面小，避免上升管内压力过大。包括芯管本体，其特征在于，还包括：短管，所述芯管本体的上端与短管固定连接使芯管本体垂悬于短管内，短管的上下两端分别设有上法兰和下法兰，上法兰与下法兰相互远离的面的外缘均设有纵截面为L形的缺口，上法兰和下法兰在缺口处开设有螺孔；细颈螺栓，其两端的外径大于其中部的外径，细颈螺栓两端的外径与所述螺孔的大小相适配。大小相适配。大小相适配。