基于母管制的热回收焦炉余热发电系统的制作方法

本发明涉及热回收焦炉技术领域，尤其涉及一种基于母管制的热回收焦炉余热发电系统。

背景技术：

在热回收型焦炉生产过程中，主要有两种高品质余热资源可以产生蒸汽用于发电。一种是热回收焦炉高温烟气通过余热锅炉产生蒸汽；一种是配套干熄焦余热锅炉产生蒸汽。现有的技术方案一般是将上述两种余热发电各自做成独立的系统，存在占地面积大、总投资高、运行成本高等问题。

现有技术中，余热锅炉蒸汽参数多为中温中压参数，发电效率低。随着高温超高压发电机组越来越多应用于冶金企业煤气发电系统，焦化厂余热发电蒸汽参数也逐步采用高温超高压参数，以提高发电效率。为了不影响焦化工艺生产，保护发电系统，发电系统设置旁路或备用系统。高温超高压发电机组由于蒸汽参数高，需设置多级旁路系统。

现有技术中有一种焦化余热发电旁路系统，4台焦炉余热锅炉出来的高温超高压主蒸汽汇入一根母管后进入1台汽轮发电机组的高压缸膨胀做功，从高压缸出来的低温再热蒸汽通过母管再分别回到4台余热锅炉的再热器，再热后变成高温再热蒸汽再汇入一根母管进入汽轮发电机的低压缸膨胀做功，乏汽进入凝汽器冷凝回收。其包括高压旁路系统和低压旁路系统，其中高压旁路系统是从主蒸汽母管引一高压旁路，上设高压旁路装置，将主蒸汽减温减压后接至低温再热蒸汽母管，旁路最大流量为单台余热锅炉蒸汽流量；低压旁路系统是从高温再热蒸汽母管引一低压旁路，上设低压旁路装置，将高温再热蒸汽减温减压后接至凝汽器，旁路最大流量为单台余热锅炉蒸汽流量。当首台余热锅炉启动而汽轮机还未启动时，为避免对应的再热器干烧，主蒸汽通过高压旁路装置减温减压后进入低温再热器管道进到锅炉再热器，变成高温再热蒸汽，再通过低压旁路装置减温减压后进入凝汽器冷凝回收。凝汽器入口设三级减温减压装置。

该焦化余热发电旁路系统存在以下问题：

1)该系统高低压旁路流通能力为单台余热锅炉蒸汽流量，主要在系统启动时使用；当多台余热锅炉在运行发生汽轮机故障跳机时，高低压旁路无法通过全部蒸汽流量，部分余热锅炉只能紧急降负荷停炉或用其他备用汽轮机组。紧急停炉会放散蒸汽造成水资源损失浪费；而备用机组方案投资高。

2)该发电系统针对所有焦炉余热锅炉，不含干熄焦余热发电。干熄焦余热发电是另外一个独立的系统。两套汽轮发电机组占地大、投资及运行成本高、系统复杂，操作维护量大。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种基于母管制的热回收焦炉余热发电系统，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于母管制的热回收焦炉余热发电系统，克服现有技术中存在的旁路流通能力限制能量回收、易出故障等问题，该系统基于母管制设置，能全能量、高效率回收热回收焦炉余热，设备故障率低，余热回收稳定。

本发明的目的还在于提供一种基于母管制的热回收焦炉余热发电系统，把热回收型焦炉余热锅炉、干熄焦余热锅炉和高温超高压发电机组整合到一个系统，简化系统，综合性强，降低投资，节省占地和运行成本。

本发明的目的是这样实现的，一种基于母管制的热回收焦炉余热发电系统，包括低温再热蒸汽母管、高温再热蒸汽母管、高压主蒸汽母管、低压旁路蒸汽母管、汽轮机发电组和至少一台焦炉余热锅炉，其中：所述汽轮机发电组包括高压缸、低压缸、发电机和凝汽器；单台所述焦炉余热锅炉通过一第一主蒸汽管道将高压余热蒸汽输出至所述高压主蒸汽母管，所述高压主蒸汽母管的出口连通所述高压缸，所述高压缸的出口连通所述低温再热蒸汽母管，所述低温再热蒸汽母管通过低温蒸汽管道将低温蒸汽输出至所述焦炉余热锅炉，单台所述焦炉余热锅炉通过一高温再热管道将高温再热蒸汽输出至所述高温再热蒸汽母管，所述第一主蒸汽管道能通过一第一高压旁支路连通同一焦炉余热锅炉上的低温蒸汽管道，所述高温再热管道能通过低压旁支路连通所述低压旁路蒸汽母管；所述低压旁路蒸汽母管的出口和所述低压缸均与所述凝汽器连通；所述第一高压旁支路和所述低压旁支路的流通能力均为对应的单台焦炉余热锅炉的主蒸汽流量。

在本发明的一较佳实施方式中，所述基于母管制的热回收焦炉余热发电系统还包括至少一台干熄焦余热锅炉，所述干熄焦余热锅炉通过第二主蒸汽管道将高压余热蒸汽输出至所述高压主蒸汽母管，所述第二主蒸汽管道上连通设置第二高压旁支路，所述第二高压旁支路的出口连通所述低温再热蒸汽母管；所述第二高压旁支路的流通能力为对应的单台干熄焦余热锅炉的主蒸汽流量。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一高压旁支路上设置能控制通断的第一高压旁支路装置，所述低压旁支路上设置能控制通断的低压旁支路装置，所述第一高压旁支路装置和所述低压旁支路装置的流通能力为对应的单台焦炉余热锅炉的主蒸汽流量。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二高压旁支路上设置能控制通断的第二高压旁支路装置，所述第二高压旁支路装置的流通能力为对应的单台干熄焦余热锅炉的主蒸汽流量。

在本发明的一较佳实施方式中，所述凝汽器的入口处设置三级旁路装置，所述低压旁路蒸汽母管通过所述三级旁路装置连通所述凝汽器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述基于母管制的热回收焦炉余热发电系统包括两组焦炉余热锅炉组，各组所述焦炉余热锅炉组包括至少一个焦炉余热锅炉，所述汽轮机发电组的数量为2组，每组焦炉余热锅炉组对应1组所述汽轮机发电组；所述低温再热蒸汽母管、所述高温再热蒸汽母管、所述高压主蒸汽母管和所述低压旁路蒸汽母管上均设置切断阀，所述低温再热蒸汽母管、所述高温再热蒸汽母管、所述高压主蒸汽母管和所述低压旁路蒸汽母管位于所述切断阀的两侧分别与1组所述汽轮机发电组连通，每3台焦炉余热锅炉及其对应的所述汽轮机发电组互为备用。

在本发明的一较佳实施方式中，所述基于母管制的热回收焦炉余热发电系统还包括1台干熄焦余热锅炉，所述干熄焦余热锅炉上连通的第二主蒸汽管道分为2个蒸汽通路，2个所述蒸汽通路分别与所述高温再热蒸汽母管位于所述切断阀的两侧连通。

在本发明的一较佳实施方式中，设定切断阀的一侧为第一侧，切断阀的另一侧为第二侧；所述第二主蒸汽管道通过所述第二高压旁支路与第一侧的低温再热蒸汽母管连通，位于第一侧的3台焦炉余热锅炉的低温蒸汽管道的最大流通能力为单台焦炉余热锅炉的主蒸汽流量与1/3干熄焦余热锅炉蒸汽流量之和。

在本发明的一较佳实施方式中，所述低温蒸汽管道上设置流量调节装置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述流量调节装置为调节阀。

由上所述，本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统具有如下有益效果：

本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统基于母管制设置，第一高压旁支路和低压旁支路的流通能力均为对应的单台余热锅炉的主蒸汽流量，构成100％流量的高低压大旁路系统，能全能量、高效率回收热回收焦炉余热，设备故障率低，余热回收稳定；系统中，焦炉余热锅炉的高温蒸汽可以自第一主蒸汽管道通过第一高压旁支路、低温蒸汽管道减温减压返回焦炉余热锅炉，经焦炉余热锅炉变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过低压旁支路减温减压后进入凝汽器冷凝回收，汽轮机组故障跳机时，蒸汽不放散，全部冷凝回收；余热锅炉不停炉，保障余热锅炉和焦化工艺生产的正常运行；

本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统，把热回收型焦炉余热锅炉、干熄焦余热锅炉和高温超高压发电机组整合到一个系统，简化系统，降低投资，节省占地和运行成本；焦炉余热锅炉为带再热系统的余热锅炉，干熄焦余热锅炉为不带再热系统的余热锅炉，本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统通过母管制，将带再热系统的余热锅炉和不带再热系统的余热锅炉连接在同一个系统，全能量、高效率回收余热，系统使用更加灵活、高效；系统中，干熄焦余热锅炉的蒸汽可以经第二高压旁支路进入低温再热蒸汽母管，通过低温蒸汽管道返回焦炉余热锅炉变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过低压旁支路减温减压后进入凝汽器冷凝回收，汽轮机组故障跳机时，蒸汽不放散，全部冷凝回收。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统的示意图。

图中：

100、基于母管制的热回收焦炉余热发电系统；

1、低温再热蒸汽母管；

2、高温再热蒸汽母管；

3、高压主蒸汽母管；

4、低压旁路蒸汽母管；

5、汽轮机发电组；51、高压缸；52、低压缸；53、发电机；54、凝汽器；541、三级旁路装置；

6、焦炉余热锅炉；61、第一主蒸汽管道；62、低温蒸汽管道；63、高温再热管道；64、第一高压旁支路；641、第一高压旁支路装置；65、低压旁支路；651、低压旁支路装置；

7、干熄焦余热锅炉；71、第二主蒸汽管道；72、第二高压旁支路；721、第二高压旁支路装置；

8、切断阀。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明提供一种基于母管制的热回收焦炉余热发电系统100，包括低温再热蒸汽母管1、高温再热蒸汽母管2、高压主蒸汽母管3、低压旁路蒸汽母管4、汽轮机发电组5和至少一台焦炉余热锅炉6(余热回收过程中，焦炉余热锅炉6通常为多台)，在本发明的一具体实施例中，各管路工程参数如下：低温再热蒸汽母管1温度360℃、压强3.04mpa；高温再热蒸汽母管2温度545℃、压强2.765mpa；高压主蒸汽母管3温度545℃、压强13.7mpa；低压旁路蒸汽母管4温度160℃、压强0.5mpa；高压旁路(包括后面所述的第一高压旁支路和第二高压旁支路)温度360℃、压强3.04mpa；其中：汽轮机发电组5包括高压缸51、低压缸52、发电机53和凝汽器54，在本实施方式中，汽轮机发电组5为高温超高压发电机组；每台焦炉余热锅炉6均分别通过一第一主蒸汽管道61将高压余热蒸汽输出至高压主蒸汽母管3(单台焦炉余热锅炉6通过一第一主蒸汽管道61将高压余热蒸汽输出至高压主蒸汽母管3)，高压主蒸汽母管3的出口连通高压缸51，高压缸51的出口连通低温再热蒸汽母管1，低温再热蒸汽母管1通过低温蒸汽管道62将低温蒸汽输出至焦炉余热锅炉6(每台焦炉余热锅炉6上均连通有一低温蒸汽管道62)，每台焦炉余热锅炉6均分别通过一高温再热管道63将高温再热蒸汽输出至高温再热蒸汽母管2(单台焦炉余热锅炉6通过一高温再热管道63将高温再热蒸汽输出至高温再热蒸汽母管2)，各第一主蒸汽管道61均能分别通过一第一高压旁支路64连通同一焦炉余热锅炉6上的低温蒸汽管道62，高温再热管道63均能分别通过一低压旁支路65连通低压旁路蒸汽母管4；低压旁路蒸汽母管4的出口和低压缸52均与凝汽器54连通；各第一高压旁支路64和各低压旁支路65的流通能力均为对应的单台焦炉余热锅炉6的主蒸汽流量。

本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统基于母管制设置，第一高压旁支路和低压旁支路的流通能力均为对应的单台余热锅炉的主蒸汽流量，构成100％流量的高低压大旁路系统，能全能量、高效率回收热回收焦炉余热，设备故障率低，余热回收稳定；系统中，焦炉余热锅炉的高温蒸汽可以自第一主蒸汽管道通过一第一高压旁支路、低温蒸汽管道减温减压返回焦炉余热锅炉，经焦炉余热锅炉(焦炉余热锅炉内具有再热器，现有技术)变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过低压旁支路减温减压后进入凝汽器冷凝回收，汽轮机组故障跳机时，蒸汽不放散，全部冷凝回收；余热锅炉不停炉，保障余热锅炉和焦化工艺生产的正常运行。

进一步，如图1所示，基于母管制的热回收焦炉余热发电系统100还包括至少一台干熄焦余热锅炉7，干熄焦余热锅炉7通过第二主蒸汽管道71将高压余热蒸汽输出至高压主蒸汽母管3，第二主蒸汽管道71上连通设置第二高压旁支路72，第二高压旁支路72的出口连通低温再热蒸汽母管1；第二高压旁支路72的流通能力为单台干熄焦余热锅炉7的主蒸汽流量。

为便于系统通断，第一主蒸汽管道61、低温蒸汽管道62、高温再热管道63、第一高压旁支路64、低压旁支路65、第二主蒸汽管道71、第二高压旁支路72上均设置开关阀门。

本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统，把热回收型焦炉余热锅炉、干熄焦余热锅炉和高温超高压发电机组整合到一个系统，简化系统，降低投资，节省占地和运行成本；焦炉余热锅炉为带再热系统的余热锅炉，干熄焦余热锅炉为不带再热系统的余热锅炉，本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统通过母管制，将带再热系统的余热锅炉和不带再热系统的余热锅炉连接在同一个系统，全能量、高效率回收余热，系统使用更加灵活、高效；系统中，干熄焦余热锅炉的蒸汽可以经第二高压旁支路进入低温再热蒸汽母管，通过低温蒸汽管道返回焦炉余热锅炉，经焦炉余热锅炉(焦炉余热锅炉内具有再热器，现有技术)变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过低压旁支路减温减压后进入凝汽器冷凝回收，汽轮机组故障跳机时，蒸汽不放散，全部冷凝回收。

进一步，如图1所示，第一高压旁支路64上设置能控制通断的第一高压旁支路装置641，低压旁支路65上设置能控制通断的低压旁支路装置651，第一高压旁支路装置641和低压旁支路装置651的流通能力为对应的单台焦炉余热锅炉6的主蒸汽流量。第一高压旁支路装置641和低压旁支路装置651分别控制第一高压旁支路64和低压旁支路65的通断，为满足流量需求，保证效率要求，第一高压旁支路装置641和低压旁支路装置651的流通能力与第一高压旁支路64和低压旁支路65的流通能力相同设置。

进一步，如图1所示，第二高压旁支路72上设置能控制通断的第二高压旁支路装置721，第二高压旁支路装置721的流通能力为单台干熄焦余热锅炉7的主蒸汽流量。为满足流量需求，保证效率要求，第二高压旁支路装置721的流通能力与第二高压旁支路72的流通能力相同设置。

进一步，如图1所示，凝汽器54的入口处设置三级旁路装置541，低压旁路蒸汽母管4通过三级旁路装置541连通凝汽器54。

如图1所示，基于母管制的热回收焦炉余热发电系统包括两组焦炉余热锅炉组，各组焦炉余热锅炉组包括至少一个焦炉余热锅炉，本发明的一具体实施例中，基于母管制的热回收焦炉余热发电系统100包括6台焦炉余热锅炉6，每组焦炉余热锅炉组包括3台焦炉余热锅炉6；汽轮机发电组5的数量为2组，每组焦炉余热锅炉组即每3台焦炉余热锅炉6对应1组汽轮机发电组(不限于6台焦炉余热锅炉+1台干熄焦余热锅炉，6台也可以是其他多台数量)；低温再热蒸汽母管1、高温再热蒸汽母管2、高压主蒸汽母管3和低压旁路蒸汽母管4上均设置切断阀8，低温再热蒸汽母管1、高温再热蒸汽母管2、高压主蒸汽母管3和低压旁路蒸汽母管4位于切断阀8的两侧分别与1组汽轮机发电组5连通，每3台焦炉余热锅炉6及其对应的汽轮机发电组5互为备用。基于母管制的热回收焦炉余热发电系统100基于母管制设置，多炉对两机，可实现互为备用，系统调节更灵活。

基于母管制的热回收焦炉余热发电系统还包括1台干熄焦余热锅炉7，干熄焦余热锅炉7上连通的第二主蒸汽管道71分为2个蒸汽通路，2个蒸汽通路分别与高温再热蒸汽母管2位于切断阀8的两侧连通。

设定切断阀8的一侧为第一侧，切断阀8的另一侧为第二侧；第二主蒸汽管道71通过第二高压旁支路72与第一侧的低温再热蒸汽母管1连通，位于第一侧的3台焦炉余热锅炉6的低温蒸汽管道62的最大流通能力为单台焦炉余热锅炉6的主蒸汽流量与1/3干熄焦余热锅炉7蒸汽流量之和。

进一步，低温蒸汽管道62上设置流量调节装置，其可根据每台焦炉余热锅炉的运行负荷灵活调节再热蒸汽流量。在本实施方式中，流量调节装置为调节阀。

使用本实施例的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统100进行余热回收时，正常工作状态下，各切断阀8处于关闭状态，各第一高压旁支路64上的第一高压旁支路装置641处于关闭状态；各焦炉余热锅炉6的高压余热蒸汽通过各自的第一主蒸汽管道61分别输出至对应一侧的高压主蒸汽母管3，干熄焦余热锅炉7通过第二主蒸汽管道71分别经2个蒸汽通路输出至对应一侧的高压主蒸汽母管3，两侧的高压主蒸汽母管3内的高压余热蒸汽分别进入两侧汽轮机发电组5的高压缸51，高压余热蒸汽在各高压缸51内膨胀做功后变成低温蒸汽，各高压缸51内形成的低温蒸汽分别进入低温再热蒸汽母管1的对应侧，低温再热蒸汽母管1内的低温蒸汽通过各低温蒸汽管道62输出返回至各焦炉余热锅炉6；低温蒸汽经各焦炉余热锅炉6再热后变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽分别通过各高温再热管道63输出至对应一侧的高温再热蒸汽母管2，两侧的高温再热蒸汽母管2内的高温再热蒸汽分别进入两侧汽轮机发电组5的低压缸52，高温再热蒸汽在各低压缸52内膨胀做功后进入凝汽器54冷凝回收。

当汽轮机组发生故障时，各焦炉余热锅炉6的高温蒸汽可以自各自的第一主蒸汽管道61通过第一高压旁支路64、低温蒸汽管道62减温减压返回焦炉余热锅炉6，经焦炉余热锅炉6变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过低压旁支路65减温减压后进入凝汽器54冷凝回收；干熄焦余热锅炉7的高温蒸汽可以经第二高压旁支路72进入低温再热蒸汽母管1，通过低温蒸汽管道62进入焦炉余热锅炉6变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过低压旁支路65减温减压后进入凝汽器54冷凝回收。

由上所述，本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统具有如下有益效果：

本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统基于母管制设置，第一高压旁支路和低压旁支路的流通能力均为对应的单台余热锅炉的主蒸汽流量，构成100％流量的高低压大旁路系统，能全能量、高效率回收热回收焦炉余热，设备故障率低，余热回收稳定；系统中，焦炉余热锅炉的高温蒸汽可以自第一主蒸汽管道通过第一高压旁支路、低温蒸汽管道减温减压返回焦炉余热锅炉，经焦炉余热锅炉变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过低压旁支路减温减压后进入凝汽器冷凝回收，汽轮机组故障跳机时，蒸汽不放散，全部冷凝回收；余热锅炉不停炉，保障余热锅炉和焦化工艺生产的正常运行；

本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统，把热回收型焦炉余热锅炉、干熄焦余热锅炉和高温超高压发电机组整合到一个系统，简化系统，降低投资，节省占地和运行成本；焦炉余热锅炉为带再热系统的余热锅炉，干熄焦余热锅炉为不带再热系统的余热锅炉，本发明提供的基于母管制的热回收焦炉余热发电系统通过母管制，将带再热系统的余热锅炉和不带再热系统的余热锅炉连接在同一个系统，全能量、高效率回收余热，系统使用更加灵活、高效；系统中，干熄焦余热锅炉的蒸汽可以经第二高压旁支路进入低温再热蒸汽母管，通过低温蒸汽管道返回焦炉余热锅炉变成高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过低压旁支路减温减压后进入凝汽器冷凝回收，汽轮机组故障跳机时，蒸汽不放散，全部冷凝回收。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。