CN102374515A - 一种捣固焦高温高压cdq余热锅炉 - Google Patents

Abstract

一种捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，它是一种利用捣固焦炉干法熄焦时用的循环惰性气体的高温余热来产生高温高压蒸汽的锅炉；它主要由热水加热段、蒸发系统、过热系统组成，所述的热水加热段主要由副省煤器、低温省煤器、高温省煤器组成，它们均采用螺旋鳍片管结构；所述的副省煤器设置在锅炉的尾部，该副省煤器之后相连有可对副省煤器出水后未除氧水进行除氧的热力除氧器，该热力除氧器之后分别相连低温省煤器、高温省煤器，最后经连接管相连于所述蒸发系统的锅筒；本发明采用自然循环系统，不设置强制循环泵，减少了个可能的故障点，也节约了电耗；过热系统包括低温过热器、减温器、高温过热器，高温过热器为顺流布置，稳定高温过热器传热均匀、避免过热器管子超温爆管。

Description

一种捣固焦高温高压CDQ余热锅炉

技术领域

本发明涉及的是一种捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，应用于干法熄焦捣固焦炉，利用干法熄焦(CDQ：Coke Dry Quenching)熄灭红热焦炭的惰性气体的高温余热，进入CDQ锅炉放热，低温废气循环熄焦。锅炉产生高温高压蒸汽来发电，节约能源。

背景技术

焦炭主要用于高炉炼铁和有色金属的鼓风炉冶炼，目前主流的炼焦方式是顶装提篮式焦炉，不过最近几年，采用侧装捣固焦炉得到了很大的发展。

捣固焦炉相对于顶装焦炉，最大的优点在于，炼焦的配煤可以增加弱粘煤，如瘦煤，甚至贫瘦煤等，可以减少炼焦煤的用量（优质炼焦煤资源紧张），可以大幅降低用煤成本，节约能源的同时大大降低了排放。

所谓CDQ（Coke Dry Quenching）干法熄焦，就是采用惰性气体氮气把950℃~1100℃红热的焦炭降低到需要的250℃温度。干熄焦过程中被加热的惰性气体，经过余热锅炉换热产生蒸汽来发电，惰性气体温度下降，再循环回去熄焦，这个就是干熄焦余热发电系统。

顶装焦炉的干熄焦CDQ余热发电已经开展了多年，其技术源基本上还是控制在日本、德国手里。

捣固焦的发展是最近几年，其规模占总量的约1/4，此种焦炉目前大多数仍采用湿法熄焦，采用干法熄焦的很少。由于其工艺的不同，捣固焦CDQ余热利用尚处于尝试阶段，有些厂家采用热管换热器进行余热回收。

相对于顶装焦炉，捣固焦焦饼很大、密实，极难熄焦，且熄焦时间长达二、三十小时，捣固焦干熄焦CDQ废气温度高，波动大，干熄焦工艺和CDQ余热锅炉都具有相当的难度。

发明内容

本发明的目的在于填补国内捣固焦干熄焦(CDQ)高温高压余热发电的空白，而提供一种捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，它可以根本性的解决捣固焦采用CDQ干熄后惰性气体循环利用的废气降温问题，并能连续、稳定、可靠、高效的吸收循环气体余热。

本发明的目的是通过如下的技术方案来完成的，它主要由热水加热段、蒸发系统、过热系统组成，所述的热水加热段主要由副省煤器、低温省煤器、高温省煤器组成，它们均采用螺旋鳍片管结构；所述的副省煤器设置在锅炉的尾部，该副省煤器之后相连有可对副省煤器出水后未除氧水进行除氧的热力除氧器，该热力除氧器之后分别相连低温省煤器、高温省煤器，最后经连接管相连于所述蒸发系统的锅筒。

所述的蒸发系统主要包括：锅筒、集中下降管、分散下降管、膜式水冷壁、吊挂管、光管蒸发器、螺旋鳍片蒸发器、引出管、分离装置；所述的锅筒中设置有可将饱和水引出的自立式集中下降管，所述的自立式集中下降管分别通过各分散下降管与膜式水冷壁、吊挂管、光管蒸发器、螺旋鳍片蒸发器相连，以便通过这些热面加热从锅筒引出的饱和水产生蒸汽，形成水汽混合物；所述的膜式水冷壁、吊挂管、光管蒸发器、螺旋鳍片蒸发器再通过出口集箱、引出管与锅筒相连，以便将经过上述受热面后的水汽混合物引入锅筒，在所述锅筒内还设置有可将水汽混合物分离成饱和蒸汽和饱和水的分离装置，该分离装置一路连通可将饱和蒸汽输入的过热系统，另一路连通可将饱和水引出的集中下降管，并形成循环。

所述的膜式水冷壁中的前墙水冷壁相连有保护蒸发器和凝渣管；所述的保护蒸发器设置在过热系统的高温过热器之前；所述的凝渣管设置在锅炉进口并与膜式水冷壁一起组成能适当降低烟气温度的冷却室。

所述的锅筒采用自立式几种下降管支撑结构，循环采用自然循环，锅筒内设置的分离装置由挡板、卧式旋风分离器和干燥箱组成。

所述的过热系统主要包括：饱和蒸汽引入管、低温过热器、减温器、高温过热器；所述分离装置通过饱和蒸汽引入管与可将饱和蒸汽加热成过热蒸汽的低温过热器相连，在所述低温过热器与高温过热器之间设置有为控制主蒸汽温度的喷水减温器，使低温过热器之后的蒸汽经减温器后进入高温过热器再加热；所述的高温过热器与汽轮发电机组相连，并用得到的高温高压蒸汽去推动发电。

所述的高温过热器采用顺列、顺流布置，所述的高温过热器前设置有保护蒸发器。

本发明的一些结构特点有：1、该捣固焦高温高压CDQ余热锅炉能安全、可靠、高效的利用捣固焦干熄焦CDQ循环气体余热；2、设备能适应较大范围的烟气温度波动；3、采取烟气进口防磨层、受热面防磨装置、吊挂管Ni-Cr耐磨合金喷涂等较好的避免了锅炉的磨损；4、受热面设置防震装置以避免锅炉的振动问题；5、膜式壁、烟道全密封、烟道金属膨胀节、膨胀中心等的设置可保证锅炉的自由膨胀和干熄焦锅炉不允许漏风的问题；6、采用吊挂管结构，并让吊挂管独立循环，解决了蒸发器和过热器支撑问题（以前通常采用耐热钢托架支撑，易烧毁）、循环问题；7、尾部采用副省煤器，高效利用余热。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：本发明主要由热水加热段、蒸发系统、过热系统组成。图1所示，所述的热水加热段主要由副省煤器1、低温省煤器2、高温省煤器3组成，它们均采用螺旋鳍片管结构；所述的副省煤器1设置在锅炉的尾部，该副省煤器1之后相连有可对副省煤器1出水后未除氧水进行除氧的热力除氧器，该热力除氧器之后分别相连低温省煤器2、高温省煤器3，最后经连接管相连于所述蒸发系统的锅筒4。

所述副省煤器1进水为60℃的未除氧水，出水去热力除氧器除氧；经热力除氧的130℃水作为锅炉给水，分别经过低温省煤器2、高温省煤器3，然后通过连接管进入锅筒4。

图1所示，所述的蒸发系统主要包括：锅筒4、集中下降管5、分散下降管6、膜式水冷壁7、吊挂管8、光管蒸发器10、螺旋鳍片蒸发器11、引出管12、分离装置13；所述的锅筒4中设置有可将饱和水引出的自立式集中下降管5，所述的自立式集中下降管5分别通过各分散下降管6与膜式水冷壁7、吊挂管8、光管蒸发器10、螺旋鳍片蒸发器11相连，以便通过这些热面加热从锅筒4引出的饱和水产生蒸汽，形成水汽混合物；所述的膜式水冷壁7、吊挂管8、光管蒸发器10、螺旋鳍片蒸发器11再通过出口集箱、引出管12与锅筒4相连，以便将经过上述受热面后的水汽混合物引入锅筒4，在所述锅筒4内还设置有可将水汽混合物分离成饱和蒸汽和饱和水的分离装置13，该分离装置13一路连通可将饱和蒸汽输入的过热系统，另一路连通可将饱和水引出的集中下降管5，并形成循环。

    本发明所述锅筒4中的饱和水通过两根自立式集中下降管5，再分别通过各分散下降管6进入膜式水冷壁7、吊挂管8、光管蒸发器10、螺旋鳍片蒸发器11这些热面加热产生蒸汽，形成水汽混合物，而保护蒸发器9、凝渣管18则是从膜式水冷壁7中的前墙水冷壁相连；这些受热面的水汽混合物，经过出口集箱、引出管12被引入锅筒4，在分离装置13的两级分离成饱和蒸汽和饱和水，饱和蒸汽进入过热系统，饱和水则回到集中下降管5处，形成循环。

    本发明所述的膜式水冷壁7中的前墙水冷壁相连有保护蒸发器9和凝渣管18；所述的保护蒸发器9设置在过热系统的高温过热器17之前；所述的凝渣管18设置在锅炉进口并与膜式水冷壁一起组成能适当降低烟气温度的冷却室。本发明所述的锅筒4采用自立式几种下降管支撑结构，循环采用自然循环，锅筒4内设置的分离装置13由挡板、卧式旋风分离器和干燥箱组成。

所述的过热系统主要包括：饱和蒸汽引入管14、低温过热器15、减温器16、高温过热器17；所述分离装置13通过饱和蒸汽引入管14与可将饱和蒸汽加热成过热蒸汽的低温过热器15相连，在所述低温过热器15与高温过热器17之间设置有为控制主蒸汽温度的喷水减温器16，使低温过热器15之后的蒸汽经减温器16后进入高温过热器17再加热；所述的高温过热器17与汽轮发电机组相连，并用得到的高温高压蒸汽去推动发电。

本发明所述的高温过热器17采用顺列、顺流布置，所述的高温过热器17前设置有保护蒸发器9。经分离装置13分离出来的饱和蒸汽，经饱和蒸汽引入管14，进入低温过热器15加热成过热蒸汽，为控制主蒸汽温度，在两级过热器中间设置了喷水减温器16，低温过热器的蒸汽经减温器16进入高温过热器17再加热，得到要求的高温高压参数9.8MPa-540℃蒸汽，去推动汽轮发电机组发电。

高温高压锅炉排烟温度很难降低，省煤器出口温度186℃，为进一步利用余热，也为了保证循环温度的要求，锅炉尾部增设副省煤器，使排烟温度降低到150℃以下。汽轮机冷凝回水45℃进入除氧器除氧，出水130℃，要消耗大量的蒸汽。为避开露点温度，副省煤器的进水温度为60℃。副省煤器的设置使锅炉余热回收率增加4.2%，大大减少除氧蒸汽的消耗。所述的蒸发系统的锅筒内饱和水通过集中下降管，分别输送到膜式水冷壁、吊挂管、各蒸发器等蒸发受热面加热产生水汽混合物，再通过引出管回到锅筒，形成循环，此水汽混合物通过挡板、卧式旋风分离器、干燥箱等分离出干饱和蒸汽。

自然循环系统，当水冷壁、蒸发器等在锅炉内受热，部分水就生产蒸汽，形成密度较小的汽水混合物，而下降管在炉外不受热，管内水分密度大，这样在两者密度差的作用下就产生了推动力，汽水混合物在水冷壁、蒸发器、吊挂管，以及上升引出管内向上流动，进入锅筒，而下降管中由锅筒来的水则向下流动，经下集箱等补充到水冷壁等，这样不断的循环流动，就形成了循环。高压锅炉，由于水汽密度差小，自然循环难度较大，国内采用日本、德国技术的顶装焦炉CDQ余热锅炉也大多数是强制循环，或复合循环（自然循环＋强制循环），少部分采用自然循环，但其循环计算对国内是封锁的。

高压自然循环的难度是计算和结构布置，循环计算我们采用的是德国KED软件计算，结构布置上遵循大下降管、大引出管、蒸发器受热面短行程、各受热面采用分别进出水并列循环回路、大循环倍率的原则。

本发明为避免烟气温度的大幅度波动对过热器的影响，高温过热器采用顺列、顺流布置，且采用在锅炉进口设置凝渣管、由膜式壁包墙组成的冷却室来适当降低烟气温度、高温过热器前设置保护蒸发器等措施，来稳定高温过热器传热均匀、避免高温腐蚀、避免高温过热器管子壁温超标爆管。

Claims (6)

1.一种捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，它主要由热水加热段、蒸发系统、过热系统组成，其特征在于所述的热水加热段主要由副省煤器（1）、低温省煤器（2）、高温省煤器（3）组成，它们均采用螺旋鳍片管结构；所述的副省煤器（1）设置在锅炉的尾部，该副省煤器（1）之后相连有可对副省煤器（1）出水后未除氧水进行除氧的热力除氧器，该热力除氧器之后分别相连低温省煤器（2）、高温省煤器（3），最后经连接管相连于所述蒸发系统的锅筒（4）。

2.根据权利要求1所述的捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，其特征在于所述的蒸发系统主要包括：锅筒（4）、集中下降管（5）、分散下降管（6）、膜式水冷壁（7）、吊挂管（8）、光管蒸发器（10）、螺旋鳍片蒸发器（11）、引出管（12）、分离装置（13）；所述的锅筒（4）中设置有可将饱和水引出的自立式集中下降管（5），所述的自立式集中下降管（5）分别通过各分散下降管（6）与膜式水冷壁（7）、吊挂管（8）、光管蒸发器（10）、螺旋鳍片蒸发器（11）相连，以便通过这些热面加热从锅筒（4）引出的饱和水产生蒸汽，形成水汽混合物；所述的膜式水冷壁（7）、吊挂管（8）、光管蒸发器（10）、螺旋鳍片蒸发器（11）再通过引出管（12）与锅筒（4）相连，以便将经过上述受热面后的水汽混合物引入锅筒（4），在所述锅筒（4）内还设置有可将水汽混合物分离成饱和蒸汽和饱和水的分离装置（13），该分离装置（13）一路连通可将饱和蒸汽输入的过热系统，另一路连通可将饱和水引出的集中下降管（5），并形成循环。

3.根据权利要求2所述的捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，其特征在于所述的膜式水冷壁（7）中的前墙水冷壁相连有保护蒸发器（9）和凝渣管；所述的保护蒸发器9设置在过热系统的高温过热器17之前；所述的凝渣管设置在锅炉进口并与膜式水冷壁一起组成能适当降低烟气温度的冷却室。

4.根据权利要求2所述的捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，其特征在于所述的锅筒（4）采用自立式几种下降管支撑结构，循环采用自然循环，锅筒（4）内设置的分离装置（13）由挡板、卧式旋风分离器和干燥箱组成。

5.根据权利要求2所述的捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，其特征在于所述的过热系统主要包括：饱和蒸汽引入管（14）、低温过热器（15）、减温器（16）、高温过热器（17）；所述分离装置（13）通过饱和蒸汽引入管（14）与可将饱和蒸汽加热成过热蒸汽的低温过热器（15）相连，在所述低温过热器（15）与高温过热器（17）之间设置有为控制主蒸汽温度的喷水减温器（16），使低温过热器（15）之后的蒸汽经减温器（16）后进入高温过热器（17）再加热；所述的高温过热器（17）与汽轮发电机组相连，并用得到的高温高压蒸汽去推动发电。

6.根据权利要求5所述的捣固焦高温高压CDQ余热锅炉，其特征在于所述的高温过热器（17）采用顺列、顺流布置，所述的高温过热器（17）前设置有保护蒸发器（9）。

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