CN100436379C - 利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统。本发明主要是解决现有发电装置存在着消耗煤炭资源大、污染环境严重、效率低和现有的炼焦生产存在着污染环境、浪费大量资源的技术难点。本发明的技术方案是：利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统，它包括一个燃气发电装置，一个旁路烟气处理装置，一台蒸汽轮机，一台三相同步发电机II，氨——水蒸汽处理装置，重力式除尘器，热水水箱，一个排烟装置和第二电动三通阀，其中：它还包括一个双压余热锅炉，双压余热锅炉设在第一电动三通阀和第二电动三通阀之间，以及一个氨水吸收反应器，氨水吸收反应器设置在第二电动三通阀和排烟装置中的主烟囱之间。

Description

利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统

技术领域

本发明涉及一种利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统，它属于一种利用净化的焦炉煤气和将焦油经净化催化加氢裂解成柴油作燃料通过燃气发电装置进行发电以及利用燃气发电装置的废热蒸汽和焦炉烟气通过余热锅炉和蒸汽轮机发电并通过氨水吸收反应器生产复合铵盐化肥的系统。

背景技术

现在我国的发电厂除了利用水电和核电发电外，主要还是以燃煤发电为主。这种燃煤发电厂通过蒸汽锅炉产生蒸汽推动蒸汽轮机并带动发电机发电。由于燃煤发电要消耗大量的煤炭资源和排放大量的粉尘及二氧化硫，而且效率低，因此它存在着消耗煤炭资源大、污染环境严重和效率低的缺点。另外，在现在的炼焦生产中，要产生大量的煤气、焦油和高温烟气，这些煤气、焦油和高温烟气不通过处理就直接排放，不仅污染环境而且浪费了大量的资源。

发明内容

本发明的目的是解决现有发电装置存在着消耗煤炭资源大、污染环境严重、效率低和现有的炼焦生产存在着污染环境、浪费大量资源的技术难点并提供一种变害为利、变废为宝的利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统，它包括一个由空气过滤器、第一消音器、空气压缩机、焦炉煤气调压装置、煤气阀、煤气过滤器、焦油处理装置、燃油阀、燃油过滤器、燃气轮机燃烧室、燃气轮机、变速箱和三相同步发电机I组成的燃气发电装置，一个与第一电动三通阀联接的由旁路烟囱和第二消音器组成的旁路烟气处理装置，一台蒸汽轮机，一台与蒸汽轮机连接的三相同步发电机II，一个设置在蒸汽轮机低温氨——水蒸汽出口和双压余热锅炉氨水进口之间的氨——水蒸汽处理装置，一个装在焦炉烟气保温管中的重力式除尘器，一个与氨水吸收反应器联接的热水水箱，一个由主烟囱与第三消音器组成的排烟装置和第二电动三通阀，其中：它还包括一个能产生高压氨——水蒸汽和低压氨——水蒸汽的双压余热锅炉，双压余热锅炉设在第一电动三通阀和第二电动三通阀之间，双压余热锅炉中的二次高温过热器与蒸汽轮机的进汽端联接，双压余热锅炉中的一次过热器与低压供热管网联接，双压余热锅炉中的省煤器的氨水进口与氨——水蒸汽处理装置的给氨水泵的出口联接；以及一个生产复合化肥的氨水吸收反应器，氨水吸收反应器设置在第二电动三通阀和排烟装置中的主烟囱之间，氨水吸收反应器的出水口通过热水阀与热水水箱联接。

所述双压余热锅炉由二次高温过热器、一次过热器、鳍片管束蒸发器和省煤器构成，省煤器装在双压余热锅炉温度最低端，省煤器的氨水进口与氨——水蒸汽处理装置中的给氨水泵联接，鳍片管束蒸发器设置在省煤器后面并与其相连接，一次过热器设置在鳍片管束蒸发器的后面并与其相连接，一次过热器的低压氨——水蒸汽的出口与低压供热管网联接，二次高温过热器装在双压余热锅炉温度最高端且低压氨——水蒸汽的进口与一次过热器的另一出口相连接，二次高温过热器的高压氨——水蒸汽的出口与蒸汽轮机的进汽端联接；在鳍片管束蒸发器和省煤器中装有相同的多功能复合工作介质。

所述多功能复合工作介质由氨、水和磷酸三钠组成，先将氨和水以氨∶水＝25～28∶100的重量比配制成氨水，接着再以磷酸三钠∶氨水＝10∶100的重量比配制成PH10～11的多功能复合工作介质。

由于本发明采用了上述技术方案，因此，与背景技术相比，具有下列优点：

1、综合利用率高。不仅充分利用焦炉煤气和焦油发电，而且还利用发电余热和焦炉烟气再发电，并为供热管网提供热源、生产复合铵盐化肥，使炼焦的综合利用率得到提高，变害为利、变废为宝。

2、提高了发电效率。本发明装置比常规联合循环可提高发电效率12％，使热效率高达80％。

3、本发明的多功能复合工作介质能防腐、阻垢，降低热耗，提高发电能力。对余热适应性强，拓宽余热利用范围，100℃以上余热均可利用发电。

附图说明

附图是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

如附图所示，本实施例中的利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统，它包括一个由空气过滤器2、第一消音器3、空气压缩机4、焦炉煤气调压装置6、煤气阀7、煤气过滤器8、焦油处理装置10、燃油阀11、燃油过滤器12、燃气轮机燃烧室13、燃气轮机14、变速箱15和三相同步发电机I 16组成的燃气发电装置，一个与第一电动三通阀19联接的由旁路烟囱21和第二消音器20组成的旁路烟气处理装置，一台蒸汽轮机34，一台与蒸汽轮机34连接的三相同步发电机II 35，一个设置在蒸汽轮机34低温氨——水蒸汽出口和双压余热锅炉22氨水进口之间的氨——水蒸汽处理装置，一个装在焦炉烟气保温管17中的重力式除尘器18，重力式除尘器18通过焦炉烟气保温管17与第一电动三通阀19的进口联接，一个通过热水阀49与氨水吸收反应器30联接的热水水箱50，一个由主烟囱32与第三消音器31组成的排烟装置和第二电动三通阀29，其中：它还包括一个能产生高压氨--水蒸汽和低压氨——水蒸汽的双压余热锅炉22，双压余热锅炉22设在第一电动三通阀19和第二电动三通阀29之间，双压余热锅炉22的进气口与第一电动三通阀19的一个出气口联接，双压余热锅炉22中的二次高温过热器23通过高压蒸汽阀33和高压保温管54与蒸汽轮机34的进汽端联接，双压余热锅炉22中的一次过热器24与低压供热管网45联接，双压余热锅炉22中的省煤器28的氨水进口与氨——水蒸汽处理装置的给氨水泵43的出口联接；以及一个生产复合化肥的氨水吸收反应器30，氨水吸收反应器30设置在第二电动三通阀29和排烟装置中的主烟囱32之间，氨水吸收反应器30的出水口通过热水阀49与热水水箱50联接；氨水吸收反应器30的进气口与第二电动三通阀29的一个出气口联接，氨水吸收反应器30的出气口与主烟囱32的进烟口联接，氨水阀52设置在氨水吸收反应器30的上面，冷水阀48和复合铵盐液排放阀53设置在氨水吸收反应器30的下面。热水供水阀51设在热水水箱50的侧面以便于为供热水管网供热水。

如附图所示，上述双压余热锅炉22由二次高温过热器23、一次过热器24、若干根鳍片管束蒸发器26和省煤器28构成，省煤器28装在双压余热锅炉22温度最低端，省煤器28的氨水进口与氨——水蒸汽处理装置中的给氨水泵43联接，若干根鳍片管束蒸发器26通过联管25、27连接在一起，若干根鳍片管束蒸发器26设置在省煤器28后面并与其相连接，一次过热器24设置在若干根鳍片管束蒸发器26的后面并与其相连接，一次过热器24的低压氨——水蒸汽的出口通过低压蒸汽阀44与低压供热管网45联接，二次高温过热器23装在双压余热锅炉22温度最高端且低压氨——水蒸汽的进口与一次过热器24的另一出口相连接，二次高温过热器23的高压氨——水蒸汽的出口与蒸汽轮机34的进汽端联接；在若干根鳍片管束蒸发器26和省煤器28中装有相同的多功能复合工作介质。

如附图所示，上述氨——水蒸汽处理装置由直接风冷冷凝器36、冷风机38、凝结氨水收集器37、凝结氨水箱39、凝结氨水泵40、联氨(N₂H₄)除氧器41、除氧氨水箱42和给氨水泵43组成，直接风冷冷凝器36设置在蒸汽轮机34低温氨——水蒸汽出口和凝结氨水收集器37之间，直接风冷冷凝器36的进口与蒸汽轮机34低温氨——水蒸汽出口联接，直接风冷冷凝器36的出口与凝结氨水收集器37相连接；冷风机38装在直接风冷冷凝器36的一旁，凝结氨水箱39的进口与凝结氨水收集器37联接，凝结氨水箱39的出口通过凝结氨水泵40和管道与联氨(N₂H₄)除氧器41的进口联接，联氨(N₂H₄)除氧器41的出口与除氧氨水箱42的进口联接，除氧氨水箱42的出口与给氨水泵43的进口相联接，给氨水泵43的出口与双压余热锅炉22中的省煤器28的氨水进口联接。直接风冷冷凝器36的进口还与供热回路的凝结氨水管46联接。

为保证安全，在高压保温管54上设置了安全旁路，该安全旁路由安全阀47和旁通管道55构成，安全阀47的一端与高压保温管54联接，安全阀47的另一端与旁通管道55联接，旁通管道55的另一端与省煤器28的氨水进口联接。

上述装在若干根鳍片管束蒸发器26和省煤器28中的多功能复合工作介质由氨、水和磷酸三钠组成，先将氨和水以氨∶水＝25∶100的重量比配制成氨水，接着再以磷酸三钠∶氨水＝10∶100的重量比配制成PH10～11的多功能复合工作介质。为提高除氧去锈及分解补氨作用，可以在上述工作介质中加入过量的联氨(N₂H₄)，过量联氨(N₂H₄)的加入量按以下反应式计算的所需联氨(N₂H₄)量再增加20％。联氨(N₂H₄)除氧的反应式为：

N₂H₄+O₂→N₂+2H₂O。

上述氨和水的重量比还可以在氨∶水＝25～28∶100之间选取。

本发明的工作过程是：如附图所示，将焦炉煤气5和焦油9分别送入焦炉煤气处理装置6和焦油处理装置10中处理后，通过煤气阀7、煤气过滤器8和燃油阀11、燃油过滤器12进入燃气轮机燃烧室13中燃烧，产生的高温燃气驱动燃气轮机14工作，并通过变速箱15带动三相同步发电机I 16发电。从燃气轮机14中排出的高温废气与通过重力式除尘器18除尘的焦炉烟气通过焦炉烟气保温管17和第一电动三通阀19进入双压余热锅炉22中，依次经过二次高温过热器23、一次过热器24、鳍片管束蒸发器26和省煤器28；高温废气和焦炉烟气经过二次高温过热器23时将进入二次高温过热器23中的低压氨——水蒸汽加热成高压氨——水复合蒸汽，该高压氨——水复合蒸汽通过高压蒸汽阀33和高压保温管54进入蒸汽轮机34中，推动蒸汽轮机34工作并带动三相同步发电机II 35发电，经过工作的高压氨——水复合蒸汽降温后经蒸汽轮机34的低温氨——水蒸汽出口进入由直接风冷冷凝器36、冷风机38、凝结氨水收集器37、凝结氨水箱39、凝结氨水泵40、联氨(N₂H₄)除氧器41、除氧氨水箱42和给氨水泵43组成的氨——水蒸汽处理装置中，经过氨——水蒸汽处理装置处理的氨水再通过给氨水泵43进入双压余热锅炉22中的省煤器28中，进入下一个循环工作。高温废气和焦炉烟气经过一次过热器24时将进入一次过热器24中的氨水蒸汽加热成低压氨——水复合蒸汽，该低压氨——水复合蒸汽的一部分通过低压蒸汽阀44为低压供热管网45提供热源，另一部分进入二次高温过热器23中以便加热成高压氨——水复合蒸汽进行发电。高温废气和焦炉烟气经过若干根鳍片管束蒸发器26和省煤器28时将装在鳍片管束蒸发器26和省煤器28中的工作介质即由氨、水和磷酸三钠组成的氨水复合介质加热，使工作介质中的氨水由液态变成气态，该气态氨水进入一次过热器24中以便加热成低压氨——水复合蒸汽供低压供热管网和二次高温过热器23使用。进入低压供热管网45中的低压氨——水复合蒸汽冷却后形成的凝结氨水通过供热回路的凝结氨水管46进入氨--水蒸汽处理装置中进行处理，经过氨——水蒸汽处理装置处理的氨水进入下一个循环工作。进入双压余热锅炉22的高温废气和焦炉烟气通过上述热交换后成低温烟气，该低温烟气通过第二电动三通阀29进入氨水吸收反应器30中，与氨水进行反应，吸收二氧化碳(CO₂)和二氧化硫(SO₂)，回收碳酸氢铵(NH₄HCO₃)和亚硫酸氢铵(NH₄HSO₃)等复合铵盐化肥，低温烟气经净化后通过主烟囱32排出。进入氨水吸收反应器30中的冷水吸热后变成热水通过热水阀49进入热水水箱50中以供热水管网使用。通过联氨(N₂H₄)除氧器41可以在工作介质中加入过量的联氨(N₂H₄)。图中的1为空气。

Claims (3)

1、一种利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统，它包括一个由空气过滤器、第一消音器、空气压缩机、焦炉煤气调压装置、煤气阀、煤气过滤器、焦油处理装置、燃油阀、燃油过滤器、燃气轮机燃烧室、燃气轮机、变速箱和三相同步发电机I组成的燃气发电装置，一个与第一电动三通阀联接的由旁路烟囱和第二消音器组成的旁路烟气处理装置，一台蒸汽轮机，一台与蒸汽轮机连接的三相同步发电机II，一个设置在蒸汽轮机低温氨——水蒸汽出口和双压余热锅炉氨水进口之间的氨——水蒸汽处理装置，一个装在焦炉烟气保温管中的重力式除尘器，一个与氨水吸收反应器联接的热水水箱，一个由主烟囱与第三消音器组成的排烟装置和第二电动三通阀，其特征是：它还包括一个能产生高压氨——水蒸汽和低压氨——水蒸汽的双压余热锅炉，双压余热锅炉设在第一电动三通阀和第二电动三通阀之间，双压余热锅炉中的二次高温过热器与蒸汽轮机的进汽端联接，双压余热锅炉中的一次过热器与低压供热管网联接，双压余热锅炉中的省煤器的氨水进口与氨——水蒸汽处理装置的给氨水泵的出口联接；以及一个生产复合化肥的氨水吸收反应器，氨水吸收反应器设置在第二电动三通阀和排烟装置中的主烟囱之间，氨水吸收反应器的出水口通过热水阀与热水水箱联接。

2、根据权利要求1所述的一种利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统，其特征是：所述双压余热锅炉由二次高温过热器、一次过热器、鳍片管束蒸发器和省煤器构成，省煤器装在双压余热锅炉温度最低端，省煤器的氨水进口与氨——水蒸汽处理装置中的给氨水泵联接，鳍片管束蒸发器设置在省煤器后面并与其相连接，一次过热器设置在鳍片管束蒸发器的后面并与其相连接，一次过热器的低压氨——水蒸汽的出口与低压供热管网联接，二次高温过热器装在双压余热锅炉温度最高端且低压氨——水蒸汽的进口与一次过热器的另一出口相连接，二次高温过热器的高压氨——水蒸汽的出口与蒸汽轮机的进汽端联接；在鳍片管束蒸发器和省煤器中装有相同的多功能复合工作介质。

3、根据权利要求2所述的一种利用焦炉煤气、焦油、烟气联合发电及生产复合化肥的系统，其特征是：所述多功能复合工作介质由氨、水和磷酸三钠组成，先将氨和水以氨∶水＝25～28∶100的重量比配制成氨水，接着再以磷酸三钠∶氨水＝10∶100的重量比配制成PH10～11的多功能复合工作介质。

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