焦爐荒煤氣餘熱發電系統和方法
2023-12-06 07:44:06
焦爐荒煤氣餘熱發電系統和方法
【專利摘要】本發明提供一種焦爐荒煤氣小型餘熱發電系統，所述小型餘熱發電系統由鼓風機、整體套片式高溫熱管氣—氣換熱器、風管、過熱器、餘熱鍋爐、空氣預熱器、省煤器、汽輪機機組、發電機組、水泵組成。所述整體套片式高溫熱管氣—氣換熱器吸熱端設置在焦爐上升管道內，放熱端設置在上升管道外。所述系統按風道流程為：鼓風機將冷空氣鼓入空氣預熱器換熱後，進入整體套片式高溫熱管氣—氣換熱器，進入過熱器，進入餘熱鍋爐，進入空氣預熱器、省煤器。本發明利用焦爐荒煤氣餘熱加熱高溫空氣，高溫空氣加熱蒸汽產生中壓過熱蒸汽，進而驅動小型汽輪機發電。
【專利說明】焦爐荒煤氣餘熱發電系統和方法
[【技術領域】]
[0001]本發明涉及一種焦爐的荒煤氣熱量利用【技術領域】，具體涉及一種焦爐荒煤氣餘熱發電系統和方法。
[【背景技術】]
[0002]在焦爐煉焦過程中，從碳化室經上升管出來的荒煤氣溫度高達650~700°C。其熱量佔煉焦耗熱總量的32%~35%。常規工藝為:荒煤氣經上升管進入集氣管，在上升管與集氣管的管橋處噴灑大量氨水，將其降溫至80~85°C左右。其顯熱被白白浪費，就焦爐產物帶出熱而言其高居第二位。
[0003]目前上升管餘熱利用技術有:上升管汽化冷卻技術；導熱油夾套技術；熱管換熱技術。但該類技術產生低品質能源，無太多用途。如何利用荒煤氣顯熱的大量餘熱資源而不涉及其他工序來產生高品質能源是目前推廣荒煤氣餘熱利用技術的關鍵所在。
[
【發明內容】
]
[0004]本發明提供一種焦爐荒煤氣小型餘熱發電系統，該系統解決了僅利用荒煤氣餘熱資源來產生高品質能源的瓶頸，既實現餘熱資源的梯級利用，又防止焦油的大量析出，從而影響焦爐的正常安全運行。
[0005]為了實現上述目的，設計一種焦爐荒煤氣餘熱發電系統，包括焦爐荒煤氣的上升管，在所述的上升管內引入熱管換熱器的吸熱端，所述的上升管外部設置有風管，所述的放熱端引入所述的風管內；
[0006]鼓風機、空氣預熱 器冷介質層、風管、過熱器、餘熱鍋爐熱介質層、所述空氣預熱器熱介質層和省煤器熱介質層的各個進、出口通過管道依次連接；
[0007]水泵、省煤器冷介質層、餘熱鍋爐冷介質層、過熱器冷介質層和汽輪機組通過管道依次連接。
[0008]該系統還具有如下優化方案:
[0009]所述的熱管換熱器採用整體套片式高溫熱管氣一氣換熱器。
[0010]本發明還設計了一種焦爐荒煤氣餘熱發電方法，包括荒煤氣進入上升管的步驟，還包括以下步驟，
[0011]1.空氣流程:
[0012]a.空氣通過鼓風機鼓風送入空氣預熱器中，空氣預熱器將空氣預熱至200~300°C後送入風管中；
[0013]b.在所述的上升管內引入熱管換熱器的吸熱端，所述的放熱端引入所述的風管內，上升管內荒煤氣的熱量通過熱管換熱器傳遞至風管中並加熱風管中的空氣至400~500 0C ；
[0014]c.經過加熱的空氣通過管道輸送至過熱器中換熱降溫；
[0015]d.經過降溫的空氣進入餘熱鍋爐加熱餘熱鍋爐中的水至中壓飽和蒸汽，[0016]e.經過餘熱鍋爐後的空氣進入空氣預熱器中預熱步驟(a)中的空氣，
[0017]f.經過空氣預熱器後的空氣被送入省煤器中加熱省煤器中的水；
[0018]g.最後將經過省煤器的空氣排出；
[0019]I1.水汽流程:
[0020]h.水通過水泵送入省煤氣中預熱至60°C左右；
[0021]1.預熱後的水進入餘熱鍋爐中加熱至中壓飽和蒸汽；
[0022]j.中壓飽和蒸汽通過過熱器過熱成為高溫過熱蒸汽；
[0023]k.高溫過熱蒸汽進入汽輪機組和發電機組進行發電。
[0024]進一步的，步驟(a)中的預熱溫度優選為230°C。
[0025]進一步的，步驟(b)中的加熱溫度優選為480°C。
[0026]進一步的，水進入水泵前還經過除氧軟化步驟。
[0027]還包括將上升管內荒煤氣溫度控制在450°C以上的步驟，當上升管內溫度控制低於400°C時，停止熱管工作的步驟。
[0028]本發明同現有技術相比:
[0029]本發明提供的焦爐荒煤氣小型餘熱發電系統採用焦爐荒煤氣加熱預熱後的空氣成為高溫空氣。高溫空氣先用來加熱水產生飽和蒸汽和過熱蒸汽，後預熱冷空氣和軟化水。實現了焦爐荒煤氣餘熱資源的梯級利用，產生的蒸汽具有較高的品質，從而能高效率地產生高品質能源一電能。經預熱後的空氣進入整體套片式高溫熱管氣一氣換熱器，保證吸熱側的壁溫處於較高溫度，大大減少焦油的析出。採用整體套片式高溫熱管換熱器確保荒煤氣和預熱後的空氣完全隔離，當高溫熱管吸熱側壁溫低於400°C時，熱管停止工作，從而不影響焦爐的正常安全運行。整體套片式高溫熱管換熱器的吸熱端為接觸式換熱，其傳熱方式為輻射和對流兩種並存，且套片增加吸熱側的換熱面積，大大提高了換熱器的換熱效率，降低了換熱面積及佔地空間。增設空氣預熱器不僅保證熱管換熱器的正常運行、避免大量焦油析出而且體現了對餘熱資源的合理梯級利用，確保產生高品質蒸汽，保證了本小型餘熱發電系統發電效率最高可達15%。
[【專利附圖】
【附圖說明】]
[0030]圖1本發明的結構原理圖；
[0031]圖2整體套片式高溫熱管氣一氣換熱器安裝示意圖；
[0032]圖中1.鼓風機2.空氣預熱器3.風管4.換熱器5.上升管6.過熱器
7.餘熱鍋爐8.省煤氣9.汽輪機組和發電機組10.水泵11.放熱端12.吸熱端。
[【具體實施方式】]
[0033]以下通過附圖與實施例對本發明的焦爐荒煤氣小型餘熱系統。進一步詳細說明以便更好理解本發明創造的內容，但實施例的內容並不限制本發明創造的保護範圍。
[0034]焦爐荒煤氣小型餘熱發電系統由鼓風機、整體套片式高溫熱管氣一氣換熱器、風管、過熱器、餘熱鍋爐、空氣預熱器、省煤器、汽輪機機組、發電機組、水泵組成。
[0035]本小型餘熱發電系統按照空氣流程為:鼓風機I將常溫空氣鼓入空氣預熱器2放熱端，預熱達200~300°C熱空氣進入風管3，在整體套片式高溫熱管氣一氣換熱器4放熱端11吸熱後達400~500°C。高溫空氣進入過熱器6後降溫至350~450°C後進入餘熱鍋爐7進一步降溫後進入空氣預熱器2吸熱段。最後進入省煤器8後排入大氣。
[0036]本小型餘熱發電系統按汽水流程為:經除氧後的軟化水經水泵10泵入省煤器8預熱至50~80°C後進入餘熱鍋爐7。餘熱鍋爐7產生中壓飽和蒸汽，該飽和蒸汽進入過熱器6經換熱後成為高溫過熱蒸汽。高溫過熱蒸汽進入汽輪機組和發電機組9經膨脹做功驅動發電機組發電。
[0037]整體套片式高溫熱管氣一氣換熱器4吸熱端12放置於焦爐上升管5內。其放熱端11放置於焦爐上升管5外，風管3內。高溫荒煤氣與整體套片式高溫熱管換熱器氣一氣換熱器4吸熱端12接觸換熱並加熱吸熱端12，熱管開始工作並加熱進入風管3中預熱後的空氣。
[0038]以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但其只作為範例，本發明並不限制於以上描述的具體實施例。對於本領域技術人員而言，任何對該發明進行的等同修改和替代也都在本發明的範疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和範圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明 的範圍內。
【權利要求】
1.一種焦爐荒煤氣餘熱發電系統，包括焦爐荒煤氣的上升管，其特徵在於在所述的上升管內引入熱管換熱器的吸熱端，所述的上升管外部設置有風管，所述的放熱端引入所述的風管內； 鼓風機、空氣預熱器冷介質層、風管、過熱器、餘熱鍋爐熱介質層、所述空氣預熱器熱介質層和省煤器熱介質層的各個進、出口通過管道依次連接； 水泵、省煤器冷介質層、餘熱鍋爐冷介質層、過熱器冷介質層和汽輪機組通過管道依次連接。
2.如權利要求1所述的焦爐荒煤氣餘熱發電系統，其特徵在於所述的熱管換熱器採用整體套片式高溫熱管氣一氣換熱器。
3.一種焦爐荒煤氣餘熱發電方法，包括荒煤氣進入上升管的步驟，其特徵在於還包括以下步驟， 1.空氣流程: a.空氣通過鼓風機鼓風送入空氣預熱器中，空氣預熱器將空氣預熱至200~300°C後送入風管中； b.在所述的上升管內引入熱管換熱器的吸熱端，所述的放熱端引入所述的風管內，上升管內荒煤氣的熱量通過熱管換熱器傳遞至風管中並加熱風管中的空氣至400~500°C。 c.經過加熱的空氣通過管道輸送至過熱器中換熱降溫； d.經過降溫的空氣進入餘熱鍋爐加熱餘熱鍋爐中的水至中壓飽和蒸汽， e.經過餘熱鍋爐後的空氣進入空氣預熱器中預熱步驟(a)中的空氣， f.經過空氣預熱器後的空氣被送入省煤器中加熱省煤器中的水； g.最後將經過省煤器的空氣排出； i1.水汽流程: h.水通過水泵送入省煤氣中預熱； 1.預熱後的水進入餘熱鍋爐中加熱至中壓飽和蒸汽； j.中壓飽和蒸汽通過過熱器過熱成為高溫過熱蒸汽； k.高溫過熱蒸汽進入汽輪機組和發電機組進行發電。
4.如權利要求3所述的焦爐荒煤氣餘熱發電方法，其特徵在於步驟(a)中的預熱溫度為 230 0C ο
5.如權利要求3所述的焦爐荒煤氣餘熱發電方法，其特徵在於步驟(b)中的加熱溫度為 480 0C ο
6.如權利要求3所述的焦爐荒煤氣餘熱發電方法，其特徵在於還包括將上升管內荒煤氣溫度控制在450°C以上的步驟。
7.如權利要求3所述的焦爐荒煤氣餘熱發電方法，其特徵在於還包括當上升管內高溫熱管吸熱端壁溫低於400°C時，停止熱管工作的步驟。
【文檔編號】C10B41/08GK103468275SQ201310415868
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】周巖 申請人:周巖