CN101334156B - 红焦余热锅炉 - Google Patents

Abstract

一种红焦余热锅炉，它属于炼焦工业技术领域，它包括一个立式炉体，其特征在于在立式炉体内部自上而下设置的红焦冷却通道，包括有给料口、红焦料仓、红焦预存室、过热器、蒸发器、省煤器、设置在立式炉体下端的出料室和排焦闸；它还包括一个余热锅炉的水汽系统，所述的余热锅炉的水汽系统包括：换热排管组，给水泵，汽包，循环泵，蒸汽总管，通气管道，给水管道等，在所述的红焦料仓、红焦预存室、过热器、蒸发器、省煤器与汽包还设置有回水管道，在过热器，蒸发器和省煤器的换热管排管安装固定用导引管与汽包之间设置有回水管道。本发明结构简单，运行中能耗低，成本低，且不产生污染；另外，本发明的转动装置少，因此运行可靠。

Description

红焦余热锅炉

技术领域：

本发明涉及一种红焦余热锅炉，它属于炼焦工业技术领域，特别是用于红焦的干法熄焦技术。

背景技术：

现有干法熄焦是用循环惰性气体为热载体的。循环风机将冷却了的惰性循环气体输入红焦冷却室，将高温焦炭冷却至250℃以下。吸收焦炭热量后的循环高温气体导入废热锅炉，产生高温高压蒸汽。循环气体冷却，除尘后，再经循环风机返回冷却室，如此循环冷却红焦。炼焦炉出来焦炭的温度在950～1050℃，通俗称谓“红焦”，红焦的显热约相当于炼焦时所供热量的45％。传统的水湿法熄焦，热量全部损失，同时会产生大量含尘和有害物质的蒸汽，污染环境，腐蚀周围的金属构筑物。

干法熄焦技术是重大节能项目，适用于大、中型焦化厂。干法熄焦是在密闭系统内完成熄焦过程，与通常湿熄焦相比，可基本消除酚，HCN，H2S，NH3的排放，减少焦尘排放，且节省熄焦用水。现有干法熄焦工艺流程主要包括：干熄焦冷却室，循环风机，废热锅炉，焦罐车，运输车，装料吊车，排焦闸、一次，二次除尘器等。现有干法熄焦技术较好地解决了湿法熄焦中存在的资源浪费，环境污染问题，同时提高了焦炭质量。回收红焦显热具有良好的经济效益。以发电为例，每吨红焦可产温度450C，压力4Mpa的蒸汽400-450Kg。一个年产100万吨的焦化厂可年产蒸汽40-45万吨。如果以5kg蒸汽可发1Kwh的电计算，红焦余热年发电约0.8-0.9亿Kwh。但是，现有干法熄焦技术推广较难，其主要原因有三：第一干法熄焦与湿法熄焦相比，一次性投资高，约为焦炉投资的35-40％；第二干法熄焦本身能耗高；第三投资回收期长。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可实现干法熄焦，且熄焦工艺简单，熄焦成本低，能耗少，并能实现红焦显热回收，产生高温高压蒸汽的红焦余热锅炉。

本发明的目的是这样实现的：

一种红焦余热锅炉，它包括一个立式炉体，其特征在于在立式炉体内部自上而下设置的红焦冷却通道，所述的立式炉体包括有给料口、红焦料仓、红焦预存室、过热器、蒸发器、省煤器、设置在立式炉体下端的出料室和排焦闸；

它还包括一个余热锅炉的水汽系统，所述的余热锅炉的水汽系统包括：设置在过热器、蒸发器和省煤器中的换热管排组，所述的换热管排组之间相互联通，一个给所述的省煤器中的换热管排组供水的给水泵，一个汽包，一个设置在所述的汽包和所述的蒸发器中的换热管排组之间的循环泵，一个与所述的过热器中的换热管排组连接的蒸汽总管，在所述的汽包和过热器中的换热管排组之间设置有蒸汽管道，在所述的给水泵和省煤器中的换热管排组之间设置有第一给水管，在所述的给水泵和省煤器炉体钢壁内侧的水冷壁管排之间设置有第二给水管，在所述的给水泵和省煤器中换热管排组的安装固定用导引管之间设置有第三给水管，给水经第二给水管依次通过省煤器、蒸发器、过热器、红焦预存室和红焦料仓的炉体刚壁内侧的水冷壁管排后经第一回水管进入汽包，给水经第三给水管依次通过省煤器、蒸发器和过热器的换热管排组的安装固定用导引管后经第二回水管进入汽包。

所述的每个换热管排组中的换热管排在垂直方向上呈单层或双层或多层设置。

所述的换热管排组由多个换热管排组成，每一个换热管排有一个或多个换热管屏组成，每一个换热管屏由几根或几十个根光管换热管焊接而成。

所述的每个换热管排组中的换热管排通过导引机构的导引槽固定在炉体内，且通过联箱和引出管连接各个换热管排和各组换热管排；单个换热管排有一个或多个独立的联箱。

所述的换热管排组中的每个换热管排设置有用于增加换热面积的平板式翅片。

所述的立式炉体的炉体壁钢壁结构，在所述的红焦料仓、红焦预存室、过热器、蒸发器和省煤器的钢壁内侧有砌筑的高温隔热耐火材料层，在所述的高温隔热耐火材料层内侧设置有水冷壁管排，在所述的水冷壁管排上覆盖着另一高温隔热耐火材料层。

所述的与换热管排组连接的联箱全部外置，所述的换热管排组中的换热管排的引出管和联箱在炉体外焊接在一起。

设置在过热器、蒸发器和省煤器中的换热管排组的换热管排之间错位排列。

设置在过热器或蒸发器或省煤器中的换热管排之间错位排列。

在所述的立式炉体下端的出料室的出口设置一排焦闸。

本发明将干熄焦和红焦余热回收在红焦余热锅炉内一步到位，把现有干熄焦工艺流程中的干熄焦冷却室，余热锅炉，两次除尘，惰性气体循环等四大设备减少到红焦余热锅炉一个设备，大大节约了一次性投资。而且，在设备运行时，能耗极低，。同时，利用本发明实现干熄焦，不用水，不用循环惰性气体，不产生粉尘，具有先天的环境保护功能。另外，本发明的转动装置少，因此运行可靠。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明的换热管排组的结构示意图

图3为本发明的换热管排与平板式翅片连接结构示意图

图4为本发明的换热管排与平板式翅片连接的立体结构示意图

图5为本发明炉体立式炉体的炉体壁结构示意图

图6为本发明实施例2中的炉体立式炉体的炉体壁结构示意图

图7为本发明上下相邻换热模块的换热管排的错位结构示意图

图8为本发明同一换热模块中的换热管排的错位结构示意图

图9为本发明换热管排安装固定引导机构结构示意图

图10为本发明图9的侧视图

图11为本发明换热管排的平板式翘片的结构示意图

图12为本发明图11的K-K剖视图

图13为本发明实施2的结构示意图

具体实施方式：

下面以附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13为本发明的实施例，对本发明进行进一步的说明：

实施例1：

如附图1、图2、图3、图4、图5、图7、图8、图9、图10、图11图12中所示：

在本实施例中，本发明包括一个立式炉体，在立式炉体内部自上而下设置的红焦冷却通道，包括有给料口10、红焦料仓9、红焦预存室8、过热器6、蒸发器4、省煤器2、设置在立式炉体下端的出料室11和排焦闸12；它还包括一个余热锅炉的水汽系统，所述的余热锅炉的水汽系统包括：设置在过热器6、蒸发器4和省煤器2中的换热管排组19，所述的各换热管排组之间相互联通，一个给所述的换热管排供水的给水泵1，一个汽包5，一个设置在汽包5和换热管排之间的循环泵3，一个与过热器中的换热管排连接的蒸汽总管7，在所述的汽包5与过热器6之间设置有通气管道62，在所述的红焦料仓9与汽包5也设置有通气管道91，在所述的给水泵1与汽包5之间设置有给水管道101，102，103，在所述的红焦料仓9、红焦预存室8、过热器6、蒸发器4、省煤器2与汽包5也设置有回水管道，在所述的过热器6，蒸发器4和省煤器2的换热管排安装固定用导引管31与汽包5之间设置有回水管道33。

将所述的省煤器2，蒸发器4，过热器6以及换热管排组19称作换热模块。红焦预存室8，红焦料仓9是接受和存放红焦的高温模块，高温模块中不设置换热管排。出料室11是冷却了的，准备出炉的低温模块，其中也不设置换热管排。

换热模块的换热管排组19中的每一个换热管排通过导引机构的导引槽30固定在炉体内，锅炉炉体固定在锅炉基础17上。

由于红焦进入余热锅炉的温度达950-1050℃，出料口的温度也在200-250℃左右。因此，红焦余热锅炉炉体的高温保护很重要。本发明的高温区是指接受和存放红焦的红焦料仓9，红焦预存室8，红焦进入换热区域的第一个模块——过热器6和主要换热模块——蒸发器4和省煤器2。为了对高温区的红焦料仓侧壁进行保护，本发明采取了“隔热-吸热-再隔热”三位一体的综合措施。，第一层是“隔热层”，是在模块本体22内侧壁砌筑的高温隔热材料层23。第二层是“吸热层”，是在隔热材料层23内侧设置水冷壁管排14。水冷壁管排14的结构和换热管排19基本相同。第三层是“再隔热层”，是在水冷壁管排14上覆盖的另一高温隔热耐火材料层24。这样，实现了对高温区的炉壁的三重保护。炉顶15也是高温区中重点保护对象。其隔热保护和红焦料仓侧壁相同。为了便于维修，炉顶15是可拆卸式的。炉顶上有起重吊环，供维修使用。温度较低的区域是指出料室11，也应该采取隔热保温措施。

本发明中的换热管排是指直接或间接与红焦热交换的汽水通道的管材组合。红焦直接与汽水发生热交换的有省煤器2，蒸发器4，过热器6等三大换热模块中的换热管排组19。红焦间接与汽水发生热交换的有参加高温区域本体高温保护中的水冷壁式换热管排14。换热管排组19中的单个换热管排是由很多的换热管材按设计要求排列并焊接成一体的屏式换热组件单元。它既是汽水通道，又是组成红焦通道的组件。汽水在换热管排组19中进出。红焦在换热管排和换热管排之间通道内移动，如附图中箭头所示方向。每一个换热管排上直接焊接着平板式翅片191。单个换热管排可以有一个或多个独立的联箱。每一个换热管排通过联箱20和引出管21，在模块内部的换热管排之间，在模块与模块的换热管排之间相互连接，构成一个完整的汽水系统。根据设计需要，在同一个换热模块内在垂直方向上可单层，双层或多层布置换热管排。附图7是两个模块的换热管排错位布置图。从图中看出，每个模块内换热管排是单层布置的。附图8是同一换热模块双层换热管排的错位布置图。从图中看出同一个模块中管排是双层布置的。每一层换热管排层由多个或几十个换热管排组成，形成了一个换热管排方阵。每一层中，换热管排与换热管排之间应保持一定的距离，构成红焦向下移动的通道。红焦通道不能太窄。太窄，加大了红焦向下移动的阻力，也会造成红焦不必要的破损。也不能太宽。太宽，减少了红焦与换热管排的接触面积，降低红焦与汽水的换热效果。红焦通道宽度W的推荐值为300-400mm左右。每一个换热管排可有一个或多个管屏组成。每一个管屏由几根或几十个根光管管材焊接而成。制作换热管排的管材应具有良好的导热性能，耐高温性能，耐磨性能，耐腐蚀性能和焊接性能。为了保证红焦通道畅通和维护方便，与换热管排组19连接的联箱20全部外置。因此，联箱侧的炉体的炉壁M不能预先安装，要等到该模块的换热管排全部安装完成之后再安装，最后换热管排的引出管21和联箱20在炉体外焊接在一起。这样容易加工制造，也容易安装定位。每一个整体换热管排都要在换热模块内正确和方便地安装定位。红焦间接与汽水发生热交换的水冷壁管排14在结构上与换热模块中的换热管排组19是一样的。在功能上稍有不同，它不仅要与红焦间接进行热交换，而且要保护高温模块的本体。

本发明的换热管排的安装和固定

换热管排组19中的每一个换热管排作为单独的组件固定在锅炉内腔内。正如前述，换热管排是在红焦余热锅炉的一侧“插入”锅炉内腔的。为了便于换热管排从锅炉一侧插入锅炉内腔，要有导引结构。见附图9.导引结构比较简单。它有上下两个导引槽30组成。每一个导引槽30由一根导引管31和两块钢板32焊接而成。钢管穿过锅炉炉体。为了保护钢管不受红焦的高温损坏，让给水泵第三路出水从钢管一端流入钢管内通道，从钢管另一端流出，通过联箱汇总，一起回水管道33流入汽包5.管排和上下导引槽之间上下左右都应有一定的间隙，便于换热管排热胀冷缩。

本发明的红焦-汽水通道

本发明的换热模块是省煤器2，蒸发器4和过热器6。如附图2图3，图4，图5所示，高温高压的汽水走换热管排组19内通道，高温常压的红焦走两个换热管排组19之间的红焦通道，形成“汽水-红焦-汽水-红焦-汽水-”格局。这个结构的最大优点是汽水和红焦各走各自的通道，各自实现各自的目标。红焦夹在两个换热管排之间，向低于自己温度的汽水传热，实现自身温度下降的目的。换热管排中的汽水夹在两层红焦之间，同时从两侧的红焦中吸热，完成由水到水蒸气的升温，相变并成为高温高压过热水蒸汽的任务。

红焦层的宽度W将直接影响到红焦层中部的焦炭冷却效果。

如附图7，相邻换热模块的换热管排错位布置是指上一个模块26的换热管排b，c，d，e，和下一个模块27的换热管排B，C，D，E，F，并不是位于同一平面内。如下一个模块27的换热管排D与上一个模块26中的换热管排d错了一个位，换热管排D位于在两个换热管排c和d的“中间”位置。这个错位原理可以应用到同一换热模块中，如附图8。为了加强换热效果，或者，为了满足结构上的需要，同一模块必须在垂直方向上布置双层或多层换热管排。这时，同一换热模块的上下层之间，也可以进行错位设计。上一层换热管排28的管排i，j，k，l和下一层换热管排29的管排I，J，K，L，M，并不是位于同一平面内。如下一层换热管排29中的管排K与上一层换热管排28中的管排k错了一个位，管排K位于在两个管排j和k的“中间”位置。

为了在红焦余热锅炉内增加换热模块的换热面积，加大红焦与汽水的热交换总量，在每一个换热管排的同一侧都焊接有若干条形的平板式翅片。如附图11，图12。为了确保换热管排安装方便，每一块平板式翅片的宽度小于红焦层的宽度，与相邻换热管排的间隙DP不应小于10-20mm。其长度L2小于附图5中换热管排安装固定导引结构30的上下两块钢板32之间的距离L1。同一换热管排上的每块平板式翅片的距离S与相邻换热管排的距离相等或接近。在整个红焦余热锅炉的换热模块内，所有换热管排上的翅片要求上下对齐，不能错位，防止红焦自上而下的移动过程中造成块状红焦不必要的破碎，降低焦炭质量。

实施例2：

如图13和图6中所示，本实施例中为整体式箱型直筒钢筋混凝土建筑物。在所述的炉体内壁砌筑高温耐火材料层23。在高温区域，也放置水冷壁管排14，管排表面再覆盖另一高温耐火材料层24。

本发明的其他部分与实施例1完全相同。

Claims (10)

1.一种红焦余热锅炉，它包括一个立式炉体，其特征在于在立式炉体内部自上而下设置的红焦冷却通道，所述的立式炉体包括有给料口(10)、红焦料仓(9)、红焦预存室(8)、过热器(6)、蒸发器(4)、省煤器(2)、设置在立式炉体下端的出料室(11)和排焦闸(12)；

它还包括一个余热锅炉的水汽系统，所述的余热锅炉的水汽系统包括：设置在过热器(6)、蒸发器(4)和省煤器(2)中的换热管排组(19)，所述的换热管排组之间相互联通，一个给所述的省煤器中的换热管排组供水的给水泵(1)，一个汽包(5)，一个设置在所述的汽包(5)和所述的蒸发器中的换热管排组之间的循环泵(3)，一个与所述的过热器中的换热管排组连接的蒸汽总管(7)，在所述的汽包(5)和过热器(6)中的换热管排组之间设置有蒸汽管道(62)，在所述的给水泵(1)和省煤器中的换热管排组之间设置有第一给水管(101)，在所述的给水泵(1)和省煤器炉体钢壁(22)内侧的水冷壁管排(14)之间设置有第二给水管(102)，在所述的给水泵(1)和省煤器中换热管排组的安装固定用导引管之间设置有第三给水管(103)，给水经第二给水管(102)依次通过省煤器(2)、蒸发器(4)、过热器(6)、红焦预存室(8)和红焦料仓(9)的炉体刚壁(22)内侧的水冷壁管排(14)后经第一回水管(91)进入汽包(5)，给水经第三给水管(103)依次通过省煤器(2)、蒸发器(4)和过热器(6)的换热管排组的安装固定用导引管后经第二回水管(33)进入汽包(5)。

2.如权利要求1中所述的红焦余热锅炉，其特征在于所述的每个换热管排组(19)中的换热管排在垂直方向上呈单层或双层或多层设置。

3.如权利要求2中所述的红焦余热锅炉，其特征在于所述的换热管排组由多个换热管排组成，每一个换热管排有一个或多个换热管屏组成，每一个换热管屏由几根或几十个根光管换热管焊接而成。

4.如权利要求1或2或3中所述的红焦余热锅炉，其特征在于所述的每个换热管排组(19)中的换热管排通过导引机构的导引槽(30)固定在炉体内，且通过联箱(20)和引出管(21)连接各个换热管排和各组换热排管；单个换热管排有一个或多个独立的联箱。

5.如权利要求1中所述的红焦余热锅炉，其特征在于所述的换热管排组(19)中的每个换热管排设置有用于增加换热面积的平板式翅片(191)。

6.如权利要求1或2或3中所述的红焦余热锅炉，其特征在于所述的立式炉体的炉体壁钢壁(22)结构，在所述的红焦料仓(9)、红焦预存室(8)、过热器(6)、蒸发器(4)和省煤器(2)的钢壁(22)内侧有砌筑的高温隔热耐火材料层(23)，在所述的高温隔热耐火材料层(23)内侧设置有水冷壁管排(14)，在所述的水冷壁管排(14)上覆盖着另一高温隔热耐火材料层(24)。

7.如权利要求4中所述的红焦余热锅炉，其特征在于所述的与换热管排组(19)连接的联箱(20)全部外置，所述的换热管排组中的换热管排的引出管(21)和联箱(20)在炉体外焊接在一起。

8.如权利要求4中所述的红焦余热锅炉，其特征在于设置在过热器(6)、蒸发器(4)和省煤器(2)中的换热管排组(19)的换热管排之间错位排列。

9.如权利要求4中所述的红焦余热锅炉，其特征在于设置在过热器(6)或蒸发器(4)或省煤器(2)中的换热管排之间错位排列。

10.如权利要求1中所述的红焦余热锅炉，其特征在于在所述的立式炉体下端的出料室(11)的出口设置一排焦闸(12)。

Images