CN103147807B - 一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，解决现有的焦炉热能浪费较大及荒煤气中蕴含的大量裂解产物被白白浪费的问题。一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，包括余热煤气道、余热锅炉、汽轮机组和发电机组，余热煤气道、余热锅炉、汽轮机组和发电机组依次连接；余热煤气道与焦炉上升管道连接，余热锅炉内按煤气流通方向依次设置过热器、蒸发器和省煤器，省煤器与软水泵出口相连接，过热器通过蒸汽管道与汽轮机组相连接。本发明利用焦炉荒煤气余热生产蒸汽发电系统较为简单，设备容易布置，占地面积少；荒煤气通过上述冷却过程，温度由650～750℃降至82～86℃，同时有60%左右的焦油冷却下来，收集到机械化槽内回收利用。

Description

一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统

技术领域

本发明涉及焦炉的荒煤气热量利用技术领域，具体涉及一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统。

背景技术

炼焦工业是伴随着钢铁企业的发展而发展的，也是钢铁工业的基础产业之一，同时焦化工业也是耗能大户（根据相关资料介绍：焦化厂能耗约占产能50%～60%左右），其中炼焦过程加热耗量约占煤气产量的45%～50%，因此焦化行业也是节能减排的重要行业。

煤在炼焦时除了有75%左右变成焦炭外，还有约25%生成各种化学产品及煤气。回收这些化学产品对综合利用煤炭资源和经济建设有着重要的意义。

煤在焦炉炭化室内进行干馏时，在高温作用下，煤质发生了一系列的物理化学变化。装入煤在200℃以下蒸出表面水分，同时析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气体，然后随着温度的升高，煤开始分解。煤的大分子端部含氧化合物于250～300℃开始分解，生成二氧化碳、水和酚（主要是高级酚）。当温度升高至近500℃时，煤的大分子芳香族稠环化合物开始分解，生成脂肪烃，同时释放出氢，或称为初次分解产物，当初次分解产物通过赤热的焦炭和沿炭化室炉墙向上流动时，受到的温度比炭化室顶部空间的温度高得多。因此，这部分气体中的碳氢化合物在到达炭化室顶部空间之前，就已经过了有氢气析出和环烷烃或烷烃的芳构化过程（生成芳香烃），生成了二次热裂解产物。这是一个不可逆的反应过程，由此所生成的化合物在炭化室顶部空间就不再起变化。

国内外到目前为止，焦炉的设计如下：炼焦产物荒煤气由在炭化室风机空间进入焦炉上升管，经焦炉上升管然后进入集气槽，在集气槽内由氨水喷淋冷却，冷却后650℃～750℃的荒煤气被冷却至82～86℃左右；第二步再在煤气初冷器中冷却到25～35℃，此过程大量的热能被白白的浪费掉了，同时这些高温荒煤气中所蕴含的大量的裂解产物也被当作废物给处理掉了。

发明内容

本发明提供一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，解决现有的焦炉热能浪费较大及荒煤气中蕴含的大量裂解产物被白白浪费的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，包括余热煤气道、余热锅炉、汽轮机组和发电机组，余热煤气道、余热锅炉、汽轮机组和发电机组依次连接；余热煤气道与焦炉上升管道连接，余热锅炉内按荒煤气流通方向依次设置过热器、蒸发器和省煤器，省煤器与软水泵出口相连接，过热器通过蒸汽管道与汽轮机组相连接，余热锅炉下端与集气槽连接。

其中，优选地，所述集气槽内设有设有高压氨水喷淋装置；集气槽下端连接有第一气液分离器，第一气液分离器的气体管道末端与风机相连接，第一气液分离器的液体管道末端设置有用于收集氨水和荒煤气冷却生成的焦油的机械化槽。

其中，优选地，所述过热器、蒸发器和省煤器的传热管束为翅片管束。

其中，优选地，所述蒸发器传热管束的末端连接有第二气液分离器。

其中，优选地，所述余热锅炉还连接有与排污系统相连的排污管。

本发明利用焦炉荒煤气余热生产蒸汽发电系统较为简单，设备容易布置，占地面积少；余热锅炉采用螺旋翅片管结构余热回收装置，传热通过管壁传递进行，其热量被直接传给饱和水进行换热，从换热机理而言，水的换热系数远远大于气体侧的给热系数，换热效率高。荒煤气通过上述冷却过程，温度由650～750℃降至82～86℃，同时有60%左右的焦油冷却下来，收集到机械化槽内回收利用；蒸汽轮机发电机组的特点是体积小、重量轻、运输方便，结构简单、安全性高，安装操作维修方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1  本发明实施例工作原理示意图；

图2  本发明实施例余热锅炉结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，包括余热煤气道2、余热锅炉3、汽轮机组5和发电机组6，余热煤气道2、余热锅炉3、汽轮机组5和发电机组6依次连接；余热煤气道2与焦炉上升管道1连接，余热锅炉2内按荒煤气流通方向依次设置过热器11、蒸发器12和省煤器13，省煤器13与软水泵4出口相连接，过热器11通过蒸汽管道与汽轮机组5相连接。过热器11、蒸发器12和省煤器13的传热管束为螺旋翅片管束。蒸发器12传热管束的末端连接有第二气液分离器14。余热锅炉还连接有与排污系统相连的排污管。

余热锅炉3的下端与集气槽7连接，集气槽7内设有高压氨水喷淋装置；集气槽7下端连接有第一气液分离器8，第一气液分离器8的气体管道末端与风机9相连接，第一气液分离器8的液体管道末端设置有用于收集氨水和荒煤气冷却生成的焦油的机械化槽10。

软水经软水泵首先进入省煤器，软水在省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度进入锅筒。进入锅筒的水与锅筒内的饱和水混合后，沿锅筒下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽，通常是只用一部分水变成汽，所以在蒸发器内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入上部锅筒通过第二气液分离器分离，水落到锅筒内水空间进入下降管继续吸热产汽，而蒸汽从锅筒上部进入过热器，吸收热量使饱和蒸汽变成过热蒸汽。产生的过热蒸汽进入气轮机组和发电机组进行发电。蒸汽轮机发电机组具有体积小、重量轻、运输方便、结构简单、安全性高、安装操作维修方便等优点。

在风机的作用下，荒煤气从余热煤气道依次经过热器、蒸发器、省煤器的出口进入集气槽，集气槽内设有高压氨水喷淋装置，荒煤气在集气槽内冷却，循环氨水在压力作用下通过高压氨水喷淋装置的喷头强烈喷洒，当细雾状的氨水与煤气充分接触时，由于荒煤气温度较高，所以荒煤气放出大量显热，氨水大量蒸发，快速地进行着传热和传质过程，煤气在集气槽内冷却时所放出热量主要用于氨水蒸发（约占75～80%），其余的热量消耗于氨水升温（约占10～15%）和集气槽的散热损失（约占10%左右）。通过上述冷却过程，煤气温度由500℃降至82～86℃，同时有60%左右的焦油冷却下来，冷却水的煤气与焦油氨水一同沿煤气管道流向第一气液分离器，气体由分离器上部进初冷器进一步冷却，焦油氨水经分离器进入机械化槽。

本发明的发电系统可以同时和几个焦炉上升管连接，进一步提高发电机组的发电能力。

本实施例中在系统整体设计有比较完整的热工检测，自动调节，连锁保护及热工信号报警装置具有完善的监控系统，电子设备间布置DCS机柜，电源柜等，其自动化水平将使操作人员在控制室能够完成正常的运行工作下的全部热工参数的监控和一些主要设备在事故状态的紧急停车操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，包括余热煤气道、余热锅炉、汽轮机组和发电机组，其特征在于：所述余热煤气道、所述余热锅炉、所述汽轮机组和所述发电机组依次连接；所述余热煤气道与焦炉上升管道连接，所述余热锅炉内按荒煤气流通方向依次设置过热器、蒸发器和省煤器，省煤器与软水泵出口相连接，过热器通过蒸汽管道与汽轮机组相连接，所述余热锅炉下端与集气槽连接；所述集气槽内设有设有高压氨水喷淋装置；集气槽下端连接有第一气液分离器，第一气液分离器的气体管道末端与风机相连接，第一气液分离器的液体管道末端设置有用于收集氨水和荒煤气冷却生成的焦油的机械化槽。

2.根据权利要求1所述的一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，其特征在于：所述过热器、蒸发器和省煤器的传热管束为翅片管束。

3.根据权利要求2所述的一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，其特征在于：所述蒸发器传热管束的末端连接有第二气液分离器。

4.根据权利要求1所述的一种利用焦炉荒煤气余热的发电系统，其特征在于：所述余热锅炉还连接有与排污系统相连的排污管。