本實用新型涉及一種焦爐上升管荒煤氣余熱回收熱電聯產系統。
背景技術:
煉焦工業是重要的能源生產部門,并且煉焦過程產生大量余熱資源,高溫余熱(紅焦顯熱,950-1050℃)約占37%,中溫余熱(荒煤氣顯熱,750-800℃)占36%,低溫余熱(煙道廢氣顯熱,150-230℃)占17%,剩余的10%為焦爐爐體散熱損失。就焦爐產物帶出熱量而言,荒煤氣顯熱位居第二位,具有極高的回收利用價值。目前焦化行業對荒煤氣顯熱的處理的傳統方式為,通過噴灑大量的70-75℃的循環氨水降低荒煤氣溫度后,進入煤氣初冷器,再由循環冷卻水進一步降低至20℃左右,進入下一步化產回收工藝。其中,焦爐上升管荒煤氣的中溫余熱未被合理的回收利用,造成該系統能耗大、環境污染嚴重、生產成本相對較高。針對荒煤氣的顯熱資源,從20世紀70年代開始,國內開始余熱回收技術和設備的開發,至今仍處于研發階段,尚未形成技術成熟、系統可靠、經濟可行的規模化工程應用。
技術實現要素:
針對上述問題,本實用新型提供一種充分、高效回收荒煤氣余熱的焦爐上升管荒煤氣余熱回收熱電聯產系統。
為達到上述目的,本實用新型焦爐上升管荒煤氣余熱回收熱電聯產系統,主要包括上升管換熱蒸發子系統,汽輪發電子系統,所述的上升管換熱蒸發子系統主要由若干根上升管換熱器組成的上升管蒸發器組成,所述上升管換熱器的換熱介質出口與上升管聯箱的換熱介質入口連通,所述上升管換熱器的換熱介質入口與下降管聯箱的換熱介質出口連通;
所述上升管聯箱的換熱介質出口與汽包的換熱介質入口連通,所述下降管聯箱的換熱介質入口與汽包的換熱介質出口連通,
所述汽包的工作介質出口與汽輪機的工作介質入口連通,所述汽輪機的工作介質出口與用戶蒸汽管網連通;所述汽輪機的輸出軸與發電機的輸入軸傳動連接;
其中,所述上升管換熱器為套管式換熱器,所述的汽輪機為背壓式汽輪機。
進一步地,所述汽包的工作介質出口通過旁路管道與所述用戶蒸汽管網連通,所述旁路管道與所述汽輪機的并聯;
所述汽輪機的工作介質入口管道和工作介質出口管道上均設置有閥門,所述旁路管道上設置有閥門。
進一步地,所述汽包的介質補充入口與除氧器的除氧水箱連通,所述除氧器的除氧頭與除鹽水箱連通。
進一步地,所述汽輪機的工作介質出口還與所述除氧器的除氧頭連通。
進一步地,用于連通所述汽包和汽輪機的管道上設置有汽水分離器,所述汽水分離器的底部與排污擴容器連通,
所述汽包的排污口與所述排污擴容器連通。
進一步地,所述上升管換熱器的內壁上涂覆有防結焦涂層。
本實用新型采用套管式換熱器,能夠承受較高的壓力,因此,能夠將產生的蒸汽的壓力提高到用于汽輪機發電的壓力,從而能夠產生更高壓力的飽和蒸汽(1.27MPa以上),采用上升管聯箱和下降管聯箱將若干上升管換熱器進行聯用,通過背壓式汽輪發電機組進行發電,汽輪發電機組排出的蒸汽在輸送至用戶蒸汽管網,實現熱電聯產。在本實用新型的焦爐上升管荒煤氣余熱回收熱電聯產系統中,先采用高品質的蒸汽在汽輪發電機組中進行做功,然后再采用低品質的蒸汽滿足用戶的采暖需求或其他需求,實現了荒煤氣余熱的梯級回收利用。
附圖說明
圖1為本實用新型的實施例1的焦爐上升管荒煤氣余熱回收熱電聯產系統原理結構圖。
圖中,1-上升管換熱器,2-下降管聯箱,3-上升管聯箱,4-循環水泵,5-汽包,6-三通閥,7-汽水分離器,8-汽輪機,9-發電機,10-熱力除氧器,11-給水泵,12-除鹽水泵,13-除鹽水箱,14-排污擴容器,V1~V15為各類閥門。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步的描述。
如附圖1所示,本實施例提供一種焦爐上升管荒煤氣余熱回收熱電聯產系統,包括上升管換熱蒸發子系統,汽輪發電子系統,補給水除氧子系統及排污子系統。所述的上升管換熱蒸發子系統主要由若干根上升管換熱器1組成的上升管蒸發器、下降管聯箱2、上升管聯箱3、循環水泵4以及汽包5組成,上升管換熱器采用套管式換熱器,汽包5通過下降管道和閥門V1與循環水泵4入口相連,循環水泵4出口通過下降管道及閥門V2與下降管聯箱2入口相連,下降管聯箱2出口管道分別通過閥門V3、V4與各自獨立的下降管道與上升管換熱器1的入口相連;上升管換熱器1的出口分別通過上升管道及閥門V5、V6與上升管聯箱3入口連接,上升管聯箱3出口通過上升管道及閥門V7與汽包5入口相連;所述的汽輪發電子系統由汽輪機8、發電機9、汽水分離器7組成,汽輪機8通過聯軸器與發電機9相連,汽包5飽和蒸汽出口通過蒸汽管道和三通閥6入口相連,三通閥6的一個出口與汽水分離器7蒸汽入口相連,汽水分離器7蒸汽出口通過管道及閥門V8與汽輪機8主汽門相連,汽輪機8蒸汽出口通過管道及閥門V11與用戶蒸汽管網入口相連接,汽包5飽和蒸汽旁路通過三通閥6的另一出口與閥門V10與汽輪機8出口相連接;所述的補給水除氧子系統由熱力除氧器10、給水泵11、除鹽水箱13和除鹽水泵12組成,汽輪機8蒸汽出口通過管道及閥門V12與熱力除氧器10除氧頭蒸汽入口相連;除鹽水箱13出口通過管道與除鹽水泵12入口相連,除鹽水泵12出口通過管道及閥門V15與熱力除氧器10除氧頭補給水入口相連接,熱力除氧器10水箱出口與給水泵11入口相連,給水泵11出口通過閥門V13與汽包5入口相連接;所述的排污子系統由排污擴容器14組成,汽包5排污出口通過管道及閥門V14與排污擴容器14入口相連,汽水分離器7疏水出口通過閥門V9與排污擴容器14入口連接,排污擴容器14出口與疏水外排口相連接。
具體工藝流程為,補給除鹽水由除鹽水泵12送入除氧器10除氧后,再由給水泵11送入汽包5中;在汽包5中預熱后的給水通過下降管和循環水泵4送至下降管聯箱2,再通過下降管聯箱2分配至各荒煤氣上升管換熱蒸發器單元中的外夾套中,與換熱蒸發器內套管內的荒煤氣逆流換熱后,匯入上升管聯箱3,再由上升管送入汽包5中;汽包5產生的飽和蒸汽,通過汽水分離器7后送至背壓式汽輪發電機9組做功發電;完成做功后的背壓蒸汽從汽輪機8出口分為兩路,大部分蒸汽通過經調壓后送至用戶蒸汽管網,另外少部分蒸汽經壓力調整后進入熱力除氧器10,如此則形成了荒煤氣余熱回收熱電聯產的熱力循環過程。同時在汽包5飽和蒸汽出口與汽輪機8背壓出口之間還設有蒸汽旁路,在汽輪發電機9組退出熱力循環時,不影響上游焦化生產和下游化產生產工序,實現系統的穩定與可靠。
本實施例提出的焦爐上升管荒煤氣余熱回收熱電聯產系統,利用新型設計的套管式上升管換熱蒸發器,產生的飽和蒸汽,通過背壓式汽輪發電機9組做功發電后,進入用戶蒸汽管網,實現焦爐上升管荒煤氣余熱的有效回收及能量梯級利用。通過焦爐上升管換熱器1可以使荒煤氣溫度從700℃降低到約580℃左右進入下一步煤氣凈化工序,減少用于荒煤氣降溫的氨水用量,減少焦爐荒煤氣凈化工藝過程中的二次污染物排放,為焦化企業創造了良好的經濟效率與環境效益。
本實用新型采用套管式換熱器,能夠承受較高的壓力,因此,能夠將產生的蒸汽的壓力提高到用于汽輪機發電的壓力,從而能夠產生更高壓力的飽和蒸汽(1.27MPa以上),采用上升管聯箱和下降管聯箱將若干上升管換熱器進行聯用,通過背壓式汽輪發電機組進行發電,汽輪機組排出的蒸汽在輸送至用戶蒸汽管網,實現熱電聯產。在本實用新型的焦爐上升管荒煤氣余熱回收熱電聯產系統中,先采用高品質的蒸汽在汽輪發電機組中進行做功,然后再采用低品質的蒸汽滿足用戶的采暖需求或其他需求,實現了荒煤氣余熱的梯級回收利用。
以上,僅為本實用新型的較佳實施例,但本實用新型的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內,可輕易想到的變化或替換,都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此,本實用新型的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。