一种U型盘管上升管换热器夹层泄漏监测装置的制作方法

一种u型盘管上升管换热器夹层泄漏监测装置
技术领域
1.本发明涉及焦炉上升管余热回收设备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种u型盘管上升管换热器夹层泄漏监测装置。


背景技术：

2.焦化厂采用的炼焦工艺一般是将煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏生成焦炭，同时生成大量650
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800℃的焦炉荒煤气。而荒煤气的余热回收是降低焦炉能耗的主要途径之一，现有工艺是通过上升管换热器对炭化室逸出的的高温荒煤气的显热进行回收。
3.目前比较受行业认可的上升管换热器为盘管式上升管换热器，其内、外筒体与法兰及盘管之间的接头处常采用焊接工艺，工作时内筒体、盘管等主要元件受热后会膨胀，因热应力集中容易造成盘管表面裂缝或焊接接头开裂等失效情况，导致上升管换热器中的液体介质从裂缝处泄漏，严重威胁焦炉的安全生产。
4.上升管荒煤气余热利用系统的安全运行在很大程度上决定于对上升管泄漏的监测，因此开发一种上升管换热器夹层泄漏监测装置是十分必要的。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
6.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种u型盘管上升管换热器夹层泄漏监测装置，所述上升管换热器包括内筒体、外筒体和盘管，所述内筒体设置在所述外筒体内部，所述内筒体外壁与所述外筒体内壁之间形成夹层，所述外筒体的两端分别连接有进口法兰和出口法兰，所述夹层与所述内筒体内部连通，所述盘管螺旋盘绕在所述内筒体外壁上，所述泄漏监测装置包括：
7.弯管，其为u型结构，所述弯管中填充有液体介质，且所述弯管内在所述液体介质上方还具有空间；
8.连接接头，其一端与所述弯管的一端连通，另一端与所述夹层连通；
9.所述弯管远离所述连接接头的一端可拆除连接有端盖；所述弯管远离所述连接接头的一侧侧壁上开设有缺口。
10.优选的是，所述弯管与所述连接接头之间还设置有止回阀，以限制所述弯管中的液体介质向所述连接接头回流。
11.优选的是，所述弯管内的液体介质的填充高度为300～600mm。
12.优选的是，所述内筒体的一端与所述进口法兰固定连接，以使所述夹层的一端密封，所述夹层的另一端与所述内筒体内部连通。
13.优选的是，所述弯管与所述端盖之间还设置有直管，所述缺口设置在所述直管的侧壁上。
14.优选的是，所述缺口处连接有安全阀，所述安全阀的输出端设置有第一液位传感器，所述安全阀的输出端外周套设有接液盒。
15.优选的是，还包括警报器，所述报警器固定设置在所述直管的侧壁上，所述警报器与所述第一液位传感器电性连接。
16.优选的是，所述直管内靠近所述弯管的位置设置有第二液位传感器。
17.优选的是，还包括警报灯，其固定设置在所述直管的侧壁上，所述警报灯与所述第二液位传感器电性连接。
18.本发明至少包括以下有益效果：
19.1、本发明提供的u型盘管上升管换热器夹层泄漏监测装置设置有弯管，并使弯管与盘管上升管换热器夹层连通，弯管内填充有液体介质，因此弯管内靠近上升管换热器的一侧液面上方的压力与上升管换热器夹层内的压力是相等的。当盘管发生泄漏，夹层内的压力会迅速升高，致使弯管内的液体介质向另一侧移动，并从缺口处流出，使现场工作人员能够更及时的发现泄漏故障，并及时进行处理，避免影响焦炉安全生产。
20.2、本发明提供的u型盘管上升管换热器夹层泄漏监测装置在弯管与连接接头之间还设置有止回阀，止回阀使得液体介质不能从弯管回流到上升管换热器中，防止焦炉炉膛内压力变化为负压时，液体介质被吸入上升管换热器中。
21.3、本发明提供的u型盘管上升管换热器夹层泄漏监测装置通过设置多个液位传感器，监测上升管换热器夹层内压力变化，提供不同级别的警示，提醒工作人员注意上升管换热器夹层内的压力变化，及早发现其内部的泄漏情况。
22.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
23.图1为本发明一实施例中所述泄漏监测装置的结构示意图；
24.图2为本发明上述实施例中所述止回阀的结构示意图；
25.图3为本发明上述实施例中所述安全阀的结构示意图；
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
27.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.如图1所示，本发明提供一种u型盘管上升管换热器夹层泄漏监测装置，所述上升管换热器包括内筒体13、外筒体12和盘管14，所述内筒体13设置在所述外筒体12内部，所述内筒体13外壁与所述外筒体12内壁之间形成夹层，所述外筒体12的两端分别连接有进口法兰15和出口法兰11，所述夹层与所述内筒体13内部连通，所述盘管14螺旋盘绕在所述内筒体13外壁上，其特征在于，所述泄漏监测装置包括：
29.弯管2，其为u型结构，所述弯管2中填充有液体介质，且所述弯管2内在所述液体介质上方还具有空间；
30.连接接头1，其一端与所述弯管2的一端连通，另一端与所述夹层连通；
31.所述弯管2远离所述连接接头1的一端可拆除连接有端盖4；所述弯管远离所述连接接头的一侧侧壁上开设有缺口31。
32.在这种技术方案中，所述弯管2通过所述连接接头1与所述夹层连通，在正常工作时，所述弯管2靠近所述夹层一侧的液面上方的压力与所述夹层内的压力是相等的，所述夹层与所述内筒体13连通，因此所述夹层内的压力与所述内筒体13的压力同样是相等的。当所述盘管14发生泄漏，所述盘管14内的蒸汽会使所述夹层内的压力迅速增大，并通过所述连接接头1进入所述弯管2，使得所述弯管2内的液体介质向另一侧移动，最终从所述弯管2上的缺口31中流出。当工作人员看到所述缺口31中有液体介质流出，便可及时发现所述上升管换热器夹层中出现了泄漏，并立即进行处理，避免影响焦炉安全生产。
33.所述弯管2中的液体介质可以为任何挥发性低的介质，避免长时间放置后因挥发而需要经常添加或更换。在本实施例中选择热稳定性好的导热油作为液体介质，避免因从所述夹层进入所述弯管2的荒煤气温度过高使液体介质的状态发生改变，影响工作人员及时发现异常。
34.所述端盖4可以与所述弯管2螺纹连接，所述端盖4既可以防止上方的杂质进入所述弯管2内部，也可以作为将液体介质导入所述弯管2内部的灌入口，以便及时添加液体介质。
35.在另一种实施例中，如图2所示，所述弯管2与所述连接接头1之间还设置有止回阀5，以限制所述弯管2中的液体介质向所述连接接头1回流。所述止回阀5的进口端与所述连接接头连通，其出口端与所述弯管2连通，当所述夹层内的压力增加，使得当所述止回阀5进口端的压力大于阀瓣重量及其流动阻力之和时，阀门被开启，所述夹层内的荒煤气得以进入所述弯管2中。否则，在正常工作时所述夹层内的荒煤气无法进入所述弯管2内与液体介质接触，从而不会污染液体介质以及避免了因此导致的更换或填补液体介质工作。
36.在另一种实施例中，所述弯管2内的液体介质的填充高度为300～600mm。当所述弯管2内的液体介质的填充高度为300～600mm为时，所述弯管2内靠近所述夹层一侧的液面上下的压力达到平衡，所述夹层内的荒煤气不会进入所述弯管2内部。
37.在另一种实施例中，所述内筒体13的一端与所述进口法兰15固定连接，以使所述夹层的一端密封，所述夹层的另一端与所述内筒体13内部连通。在这种技术方案中，所述外筒体12与所述内筒体13对应的一端均与所述进口法兰15固定连接，使得所述夹层的一端密封；所述外筒体12的另一端与所述出口法兰11固定连接，但所述内筒体12的另一端与所述出口法兰11不连接，使得所述夹层的另一端与所述内筒体13的内部连通，荒煤气从所述进口法兰15进入所述内筒体13内部，再进入所述夹层中。
38.在另一种实施例中，所述弯管2与所述端盖4之间还设置有直管3，所述缺口31设置在所述直管3的侧壁上。在所述弯管2和所述端盖4之间设置所述直管3以延伸所述弯管2上方的操作空间，便于添加或更换液体介质；同时使得所述缺口31得以设置在所述直管3上，从而将液体介质向所述弯管2远离所述夹层一侧移动的距离拉长。所述直管3和所述弯管2之间还设置有转接头6，所述转接头6可以为两端管口直径不同的变径转接头，用以处理在
实际使用中所述直管3的直径与所述弯管2的端口直径不一致的问题。
39.在另一种实施例中，所述缺口31处连接有安全阀8，所述安全阀8的输出端设置有第一液位传感器，所述安全阀8的输出端外周套设有接液盒7。在这种技术方案中，所述安全阀8在正常工作时处于常闭状态，将所述缺口31密封，此时可通过所述端盖4调整所述弯管2两端的压力平衡。当所述夹层内的压力增加到使得所述弯管2内的液体介质对所述安全阀8的阀门压力超过规定值时，所述安全阀8的阀门打开，通过输出端向外排放液体介质。所述安全阀8的输出端设置有接液盒7，接收溢出的液体介质，避免高温的液体介质溢出后造成安全事故。所述接液盒7为透明材质，以便于工作人员及时发现所述夹层内的压力有异常发生。所述安全阀8的输出端设置有所述第一液位传感器，用以监测所述安全阀8的输出端是否有液体介质流出。
40.当所述弯管2内的液体介质为导热油时，所述安全阀8将所述缺口31密封，避免高温的荒煤气与所述弯管2内的导热油接触后，导热油再接触过多空气发生氧化反应，其氧化产物逐渐形成胶质和沉渣，附着于所述弯管2或所述直管3的管路表面而产生积炭。
41.在另一种实施例中，还包括警报器10，所述报警器10固定设置在所述直管3的侧壁上，所述警报器10与所述第一液位传感器电性连接。当所述夹层内的压力增加到使得所述弯管2内的液体介质流出所述安全阀8，说明所述夹层内必定发生了泄漏。此时所述第一位移传感器监测到所述安全阀8的输出端有液体介质流出，与之连接的所述警报器10响起，可立即吸引工作人员的注意，并尽早得到处理。与依靠工作人员巡查发现相比，可在第一时间发出预警，为避免影响焦炉安全生产赢得更多的处理时间。
42.在另一种实施例中，所述直管3内靠近所述弯管2的位置设置有第二液位传感器。所述第二液位传感器，用以监测所述夹层内相对小幅度的压力变化，此种小幅度的压力变化不足以使所述弯管2内的液体介质启动所述安全阀8，因此无法被直接观测到。
43.在另一种实施例中，还包括警报灯9，其固定设置在所述直管3的侧壁上，所述警报灯9与所述第二液位传感器电性连接。当所述第二液位传感器监测到所述弯管2内的液体介质向所述直管3一侧移动，说明所述夹层内的压力发生了变化，与所述第二液位传感器连接的所述警报灯9亮起，提醒工作人员所述夹层的压力出现了异常。
44.当所述警报灯9亮起，而所述警报器10并没有响，说明所述夹层内发生了小幅度的压力变化，可以提醒工作及时排查所述夹层内是出现了细小的泄漏还是其他原因造成的，如果是细小泄漏可尽早采取措施进行处理。当所述警报灯9亮起和所述警报器10均开启，说明所述夹层内发生泄漏，需要立即进行处。从而通过所述第一液位传感器和所述液位第二传感器实现对所述夹层泄漏情况的分级监测。
45.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。