焦炉荒煤气余热发电系统和方法
【专利摘要】本发明提供一种焦炉荒煤气小型余热发电系统，所述小型余热发电系统由鼓风机、整体套片式高温热管气—气换热器、风管、过热器、余热锅炉、空气预热器、省煤器、汽轮机机组、发电机组、水泵组成。所述整体套片式高温热管气—气换热器吸热端设置在焦炉上升管道内，放热端设置在上升管道外。所述系统按风道流程为：鼓风机将冷空气鼓入空气预热器换热后，进入整体套片式高温热管气—气换热器，进入过热器，进入余热锅炉，进入空气预热器、省煤器。本发明利用焦炉荒煤气余热加热高温空气，高温空气加热蒸汽产生中压过热蒸汽，进而驱动小型汽轮机发电。
【专利说明】焦炉荒煤气余热发电系统和方法
[【技术领域】]
[0001]本发明涉及一种焦炉的荒煤气热量利用【技术领域】，具体涉及一种焦炉荒煤气余热发电系统和方法。
[【背景技术】]
[0002]在焦炉炼焦过程中，从碳化室经上升管出来的荒煤气温度高达650~700°C。其热量占炼焦耗热总量的32%~35%。常规工艺为:荒煤气经上升管进入集气管，在上升管与集气管的管桥处喷洒大量氨水，将其降温至80~85°C左右。其显热被白白浪费，就焦炉产物带出热而言其高居第二位。
[0003]目前上升管余热利用技术有:上升管汽化冷却技术；导热油夹套技术；热管换热技术。但该类技术产生低品质能源，无太多用途。如何利用荒煤气显热的大量余热资源而不涉及其他工序来产生高品质能源是目前推广荒煤气余热利用技术的关键所在。
[
【发明内容】
]
[0004]本发明提供一种焦炉荒煤气小型余热发电系统，该系统解决了仅利用荒煤气余热资源来产生高品质能源的瓶颈，既实现余热资源的梯级利用，又防止焦油的大量析出，从而影响焦炉的正常安全运行。
[0005]为了实现上述目的，设计一种焦炉荒煤气余热发电系统，包括焦炉荒煤气的上升管，在所述的上升管内引入热管换热器的吸热端，所述的上升管外部设置有风管，所述的放热端引入所述的风管内；
[0006]鼓风机、空气预热 器冷介质层、风管、过热器、余热锅炉热介质层、所述空气预热器热介质层和省煤器热介质层的各个进、出口通过管道依次连接；
[0007]水泵、省煤器冷介质层、余热锅炉冷介质层、过热器冷介质层和汽轮机组通过管道依次连接。
[0008]该系统还具有如下优化方案:
[0009]所述的热管换热器采用整体套片式高温热管气一气换热器。
[0010]本发明还设计了一种焦炉荒煤气余热发电方法，包括荒煤气进入上升管的步骤，还包括以下步骤，
[0011]1.空气流程:
[0012]a.空气通过鼓风机鼓风送入空气预热器中，空气预热器将空气预热至200~300°C后送入风管中；
[0013]b.在所述的上升管内引入热管换热器的吸热端，所述的放热端引入所述的风管内，上升管内荒煤气的热量通过热管换热器传递至风管中并加热风管中的空气至400~500 0C ；
[0014]c.经过加热的空气通过管道输送至过热器中换热降温；
[0015]d.经过降温的空气进入余热锅炉加热余热锅炉中的水至中压饱和蒸汽，[0016]e.经过余热锅炉后的空气进入空气预热器中预热步骤(a)中的空气，
[0017]f.经过空气预热器后的空气被送入省煤器中加热省煤器中的水；
[0018]g.最后将经过省煤器的空气排出；
[0019]I1.水汽流程:
[0020]h.水通过水泵送入省煤气中预热至60°C左右；
[0021]1.预热后的水进入余热锅炉中加热至中压饱和蒸汽；
[0022]j.中压饱和蒸汽通过过热器过热成为高温过热蒸汽；
[0023]k.高温过热蒸汽进入汽轮机组和发电机组进行发电。
[0024]进一步的，步骤(a)中的预热温度优选为230°C。
[0025]进一步的，步骤(b)中的加热温度优选为480°C。
[0026]进一步的，水进入水泵前还经过除氧软化步骤。
[0027]还包括将上升管内荒煤气温度控制在450°C以上的步骤，当上升管内温度控制低于400°C时，停止热管工作的步骤。
[0028]本发明同现有技术相比:
[0029]本发明提供的焦炉荒煤气小型余热发电系统采用焦炉荒煤气加热预热后的空气成为高温空气。高温空气先用来加热水产生饱和蒸汽和过热蒸汽，后预热冷空气和软化水。实现了焦炉荒煤气余热资源的梯级利用，产生的蒸汽具有较高的品质，从而能高效率地产生高品质能源一电能。经预热后的空气进入整体套片式高温热管气一气换热器，保证吸热侧的壁温处于较高温度，大大减少焦油的析出。采用整体套片式高温热管换热器确保荒煤气和预热后的空气完全隔离，当高温热管吸热侧壁温低于400°C时，热管停止工作，从而不影响焦炉的正常安全运行。整体套片式高温热管换热器的吸热端为接触式换热，其传热方式为辐射和对流两种并存，且套片增加吸热侧的换热面积，大大提高了换热器的换热效率，降低了换热面积及占地空间。增设空气预热器不仅保证热管换热器的正常运行、避免大量焦油析出而且体现了对余热资源的合理梯级利用，确保产生高品质蒸汽，保证了本小型余热发电系统发电效率最高可达15%。
[【专利附图】
【附图说明】]
[0030]图1本发明的结构原理图；
[0031]图2整体套片式高温热管气一气换热器安装示意图；
[0032]图中1.鼓风机2.空气预热器3.风管4.换热器5.上升管6.过热器
7.余热锅炉8.省煤气9.汽轮机组和发电机组10.水泵11.放热端12.吸热端。
[【具体实施方式】]
[0033]以下通过附图与实施例对本发明的焦炉荒煤气小型余热系统。进一步详细说明以便更好理解本发明创造的内容，但实施例的内容并不限制本发明创造的保护范围。
[0034]焦炉荒煤气小型余热发电系统由鼓风机、整体套片式高温热管气一气换热器、风管、过热器、余热锅炉、空气预热器、省煤器、汽轮机机组、发电机组、水泵组成。
[0035]本小型余热发电系统按照空气流程为:鼓风机I将常温空气鼓入空气预热器2放热端，预热达200~300°C热空气进入风管3，在整体套片式高温热管气一气换热器4放热端11吸热后达400~500°C。高温空气进入过热器6后降温至350~450°C后进入余热锅炉7进一步降温后进入空气预热器2吸热段。最后进入省煤器8后排入大气。
[0036]本小型余热发电系统按汽水流程为:经除氧后的软化水经水泵10泵入省煤器8预热至50~80°C后进入余热锅炉7。余热锅炉7产生中压饱和蒸汽，该饱和蒸汽进入过热器6经换热后成为高温过热蒸汽。高温过热蒸汽进入汽轮机组和发电机组9经膨胀做功驱动发电机组发电。
[0037]整体套片式高温热管气一气换热器4吸热端12放置于焦炉上升管5内。其放热端11放置于焦炉上升管5外，风管3内。高温荒煤气与整体套片式高温热管换热器气一气换热器4吸热端12接触换热并加热吸热端12，热管开始工作并加热进入风管3中预热后的空气。
[0038]以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明 的范围内。
【权利要求】
1.一种焦炉荒煤气余热发电系统，包括焦炉荒煤气的上升管，其特征在于在所述的上升管内引入热管换热器的吸热端，所述的上升管外部设置有风管，所述的放热端引入所述的风管内； 鼓风机、空气预热器冷介质层、风管、过热器、余热锅炉热介质层、所述空气预热器热介质层和省煤器热介质层的各个进、出口通过管道依次连接； 水泵、省煤器冷介质层、余热锅炉冷介质层、过热器冷介质层和汽轮机组通过管道依次连接。
2.如权利要求1所述的焦炉荒煤气余热发电系统，其特征在于所述的热管换热器采用整体套片式高温热管气一气换热器。
3.一种焦炉荒煤气余热发电方法，包括荒煤气进入上升管的步骤，其特征在于还包括以下步骤， 1.空气流程: a.空气通过鼓风机鼓风送入空气预热器中，空气预热器将空气预热至200~300°C后送入风管中； b.在所述的上升管内引入热管换热器的吸热端，所述的放热端引入所述的风管内，上升管内荒煤气的热量通过热管换热器传递至风管中并加热风管中的空气至400~500°C。 c.经过加热的空气通过管道输送至过热器中换热降温； d.经过降温的空气进入余热锅炉加热余热锅炉中的水至中压饱和蒸汽， e.经过余热锅炉后的空气进入空气预热器中预热步骤(a)中的空气， f.经过空气预热器后的空气被送入省煤器中加热省煤器中的水； g.最后将经过省煤器的空气排出； i1.水汽流程: h.水通过水泵送入省煤气中预热； 1.预热后的水进入余热锅炉中加热至中压饱和蒸汽； j.中压饱和蒸汽通过过热器过热成为高温过热蒸汽； k.高温过热蒸汽进入汽轮机组和发电机组进行发电。
4.如权利要求3所述的焦炉荒煤气余热发电方法，其特征在于步骤(a)中的预热温度为 230 0C ο
5.如权利要求3所述的焦炉荒煤气余热发电方法，其特征在于步骤(b)中的加热温度为 480 0C ο
6.如权利要求3所述的焦炉荒煤气余热发电方法，其特征在于还包括将上升管内荒煤气温度控制在450°C以上的步骤。
7.如权利要求3所述的焦炉荒煤气余热发电方法，其特征在于还包括当上升管内高温热管吸热端壁温低于400°C时，停止热管工作的步骤。
【文档编号】C10B41/08GK103468275SQ201310415868
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】周岩 申请人:周岩