CN102796537A - 一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的系统及方法，焦炉的上升管内设置过热器，桥管内设置蒸发器，并且，桥管与上升管连接，蒸发器通过管路与汽包连接，所述汽包通过管路与所述过热器连接，所述汽包内设置汽水分离装置，水经蒸发器形成汽水混合物进入汽包，汽水混合物在汽包内由汽水分离装置分离成水和饱和蒸汽,饱和蒸汽经过热器换热后成过热蒸汽，所述蒸发器、汽包、过热器依次形成水汽流通通道；焦炉产生的荒煤气经上升管、桥管依次形成荒煤气流通通道。与现有技术相比，本发明通过上升管与桥管组合的方式使得水与荒煤气进行充分换热，达到余热资源充分利用的功效。

Description

一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的系统及方法

技术领域

    本发明涉及工业余热回收利用的技术领域，特别涉及一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的系统及方法。

背景技术

焦化行业作为高能耗行业备受关注。焦炉炼焦过程中，焦炉上升管内的荒煤气温度高达750℃，含有大量的显热，为降低焦炉荒煤气温度便于后续焦化工艺处理，传统工艺采用喷氨水急冷的工艺冷却高温荒煤气，通过桥管与集气管喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，靠循环氨水大量气化，使荒煤气急剧降温至80-85℃，降温后荒煤气在初冷器中再用冷却水间接冷却至常温。该工艺流程不仅浪费了大量荒煤气的显热，消耗大量的氨水、而且浪费了大量的水资源和电力，增加污水了排放。焦炉排出的750℃左右的荒煤气由于其成分复杂，且随着温度的降低有焦油等组分的析出，同时由于焦炉每孔生产具有周期性，至今没有很好的方案对其进行回收。因此，对焦炉荒煤气显热回收的研究一直是焦化行业节能减排的热点之一。

现有技术中，申请号为201010199879.9的中国专利申请中公开了一种回收焦炉荒煤气余热的方法及装置，该装置采用半导体模块发电模式，吸收上升管中荒煤气的热量。但是，该装置的半导体模块发电所能承受的温度和吸收的热量有限，导致荒煤气的热量没有得到充分利用。申请号为200910230821.3的中国专利申请中公开了一种焦炉荒煤气余热利用技术，该技术将焦炉在各个碳化室的高温荒煤气汇总进入余热锅炉换热，换热后的荒煤气经氨水喷淋降温后，送化产回收系统。该系统通过集中换热取热，具有较高的效率，但是通过余热锅炉换热存在安全隐患，如果整个系统密封不严密，则容易引起系统中氧含量过高，引发爆炸。

总体而言，焦炉荒煤气余热回收目前主要有两种研究模式：一是采用带有余热回收功能的上升管装置，但由于其空间结构狭小，受热面布置受到影响，无法充分回收荒煤气余热资源，导致难以推广；二是采用将荒煤气集中引出，另外设置集中的余热回收系统，此种结构模式由于其系统复杂、荒煤气的可燃性、焦油析出结焦等因素，导致系统的气密性要求很高，系统安全运行受到很大挑战。

发明内容

本发明目的在于提供一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽系统，以解决现有技术中的焦炉荒煤气余热回收装置一般采用带有余热回收功能的上升管装置，但由于其空间结构狭小，受热面布置受到影响，无法充分回收荒煤气余热资源，导致难以推广的技术性问题。

本发明的另一目的在于提供一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的方法，以解决现有技术中的焦炉荒煤气余热回收装置一般采用带有余热回收功能的上升管装置，但由于其空间结构狭小，受热面布置受到影响，无法充分回收荒煤气余热资源，导致难以推广的技术性问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的系统，焦炉的上升管内设置过热器，桥管内设置蒸发器，并且，桥管与焦炉上升管连接，蒸发器通过管路与汽包连接，所述汽包通过管路与所述过热器连接，所述汽包内设置汽水分离装置，

水经过蒸发器成汽水混合物进入汽包，在汽包内由汽水分离装置分离产生饱和蒸汽，饱和蒸汽经过热器换热后成过热蒸汽，所述蒸发器、汽包、过热器依次形成水汽流通通道；

焦炉产生的荒煤气经设置有过热器的焦炉上升管、设置有蒸发器的桥管依次形成荒煤气流通通道。

所述过热器分别与汽包与蒸汽输出口相连，蒸发器分别与给水泵与汽包相连。

还包括除氧除盐水供给装置，其设置在水汽流通通道入口，并位于所述蒸发器的前端，所述除氧除盐水供给装置包括除氧器和水泵，所述除氧器与除盐水给水入口连接，所述除氧器的出口与水泵入口连接，所述除氧器与除氧用蒸汽的入口连接，水泵出口与所述蒸发器的除氧除盐水入口连接。

一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的方法，包括以下步骤：

（1）设置焦炉荒煤气余热回收系统，焦炉上升管内设置过热器，桥管内设置蒸发器，并且，上升管与焦炉连接，蒸发器通过管路与汽包连接，所述汽包通过管路与所述过热器连接，所述汽包内设置汽水分离装置；

（2）焦炉产生的荒煤气经过热器后进入蒸发器、荒煤气在桥管内与蒸发器换热后进入集气管；

（3）除盐水经过蒸发器形成汽水混合物后经蒸发器的汽水出口进入汽包，在汽包内进行汽水分离得到饱和蒸汽，上述饱和蒸汽经设置在上升管部位的过热器，在过热器中形成过热蒸汽。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1、在保持焦炉主要工艺不变的前提下，利用焦炉桥管作为主要热量回收装置，回收荒煤气余热产生的饱和蒸汽，再与上升管荒煤气温度高、受热面小、过热用热量少的特点相结合，利用高温荒煤气余热通过上升管余热回收装置进行过热，从而产生过热蒸汽，可在充分回收余热基础上，便于蒸汽的输送和利用，减少蒸汽输送损失，可便于推广；

2、在桥管处设置余热回收装置充分利用了焦炉上部的空间，结合上部空间适当增加受热面可最大限度地回收余热，焦炉原来的桥管只是布置喷氨装置，通过喷洒氨水来降低焦炉煤气的温度；本发明的桥管在原来的基础上进行改造，充分利用焦炉上部空间，将桥管变形并在内布置桥管蒸发器，改造后的桥管不仅能充分吸收焦炉荒煤气的热量，而且余热利用后的焦炉荒煤气重新回到原有的集气管，不影响原有上升管、集气管的原有结构；

3、主要受热面布置在桥管蒸发段，可便于焦油析出后的清洗，避免或减缓因荒煤气温度降低后焦油析出而导致受热面换热能力下降、甚至失效；

4、充分利用上升管荒煤气温度高、受热面小的特点，采用上升管与桥管组合的方式，对桥管回收饱和蒸汽进行过热，提高了蒸汽品质，还可防止上升管内荒煤气温度过低导致上升管内部结焦难以处理的难题发生；

5、通过回收余热能够明显降低焦炉工序能耗，节约能源，减少排放，产生良好的经济和社会效益；

6、除氧除盐水通过蒸发器、过热器吸收焦炉荒煤气余热形成过热蒸汽可供用户使用，回收了荒煤气余热资源，同时减少原系统冷却用氨水数量，降低氨水附属系统的电耗，实现了焦炉节能减排。

附图说明

图1为本发明的组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽系统与方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本发明。

需要说明的是，现有的桥管是一段弯曲且不长的管道，当前很少有技术人员利用该桥管做一些额外功能的设计，但是本发明的技术人员克服了本领域人员的技术偏见，将桥管变形并在内布置桥管蒸发器，改造后的桥管不仅能充分吸收焦炉荒煤气的热量，而且余热利用后的焦炉荒煤气重新回到原有的集气管，不影响原有上升管、集气管的原有结构。

请参阅图1，本发明的组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽系统，用于回收焦炉的荒煤气余热，包括过热器3、蒸发器4、汽包5和除氧除盐水供给装置，过热器3设置在焦炉8的上升管1中，蒸发器4设置在桥管2中，上升管1的荒煤气出口11与桥管2的荒煤气入口41连接，除氧除盐水供给装置的出口与蒸发器4的除氧除盐水入口连接，蒸发器4的汽水出口42与汽包5的入口连接，汽包5的饱和蒸汽出口51与过热器3的饱和蒸汽入口31连接，过热器3上设置有过热蒸汽出口32。

在本实例中，荒煤气出口43，用于荒煤气与换热器中的水换热后的排出。除氧除盐水供给装置用于提供除氧除盐水，其包括除氧器6和水泵7，除氧器6与除盐水给水入口61连接，除氧器6与除氧用蒸汽的入口62连接，除氧用蒸汽可去除除盐水中的氧气。除氧器6的出口与水泵7入口连接，水泵7出口与蒸发器的除氧除盐水入口连接。

在本实例中，汽水分离装置设置在汽包5内，汽包5上设有定期排污管52和连续排污管53，可用于将汽包内的污水排出。

水经过蒸发器4换热后形成汽水混合物进入汽包5，汽水混合物在汽包5内由汽水分离装置分离成水和饱和蒸汽、饱和蒸汽经过热器3换热后形成过热蒸汽，所述蒸发器、汽包、过热器依次形成水汽流通通道。

焦炉产生的荒煤气经设置有过热器3的上升管1、设置有蒸发器4的桥管2依次形成荒煤气流通通道。

本发明的焦炉荒煤气余热回收系统的工作过程如下：

除盐水从系统水管网进入除氧器6，经过管网除氧用蒸汽热力除氧后形成除氧除盐水，通过水泵7加压后送入蒸发器4，除氧除盐水在蒸发器4中形成的汽水混合物通过出口42进入汽包5，在汽包5内经过汽水分离后形成饱和蒸汽进入焦炉8上部上升管1的过热器3，通过过热器3的蒸汽出口32送出供过热蒸汽用户使用。

本发明还提供组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的方法，包括以下步骤：

（1）、将除氧除盐水泵入蒸发器，具体步骤如下：将除盐水通入除氧器，经除氧器中的除氧用蒸汽热力除氧，即可制得除氧除盐水，再通过水泵将除氧除盐水泵入蒸发器，其中，蒸发器设置在桥管中。

（2）、荒煤气经焦炉的上升管进入桥管，荒煤气与上述的除氧除盐水进行换热形成汽水混合物，换热后的荒煤气从桥管的荒煤气出口排出。

（3）、上述的汽水混合物经蒸发器的汽水出口进入汽包，在汽包内进行汽水分离得到饱和蒸汽。

（4）、上述的饱和蒸汽从汽包出来后进入设置在上升管内的过热器，在过热器中形成过热蒸汽，形成的过热蒸汽可供热用户使用。

本发明的组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽系统及方法在保持焦炉主要工艺不变的前提下，利用焦炉桥管作为主要热量回收装置，回收荒煤气余热产生的饱和蒸汽，再与上升管荒煤气温度高、受热面小、过热用热量少的特点相结合，利用高温荒煤气余热通过上升管余热回收装置进行过热，从而产生过热蒸汽，可在充分回收余热基础上，便于蒸汽的输送和利用，减少蒸汽输送损失，可便于推广。

本发明的焦炉荒煤气余热回收系统在桥管处设置余热回收装置充分利用了焦炉上部的空间，结合上部空间适当增加受热面可最大限度地回收余热。主要受热面布置在桥管下降段可便于焦油析出后的清洗，避免或减缓因荒煤气温度降低后焦油析出而导致受热面换热能力下降、甚至失效。充分利用上升管荒煤气温度高、受热面小的特点，采用上升管与桥管组合的方式，对桥管回收饱和蒸汽进行过热，提高了蒸汽品质，还可防止上升管内荒煤气温度过高导致上升管内部积炭难以处理的难题发生。

本发明的焦炉荒煤气余热回收系统使除氧除盐水通过蒸发器、过热器吸收焦炉荒煤气余热形成过热蒸汽可供用户使用，回收了荒煤气余热资源，同时减少原系统冷却用氨水数量，降低氨水附属系统的电耗，实现了焦炉节能减排。通过回收余热能够明显降低焦炉工序能耗，节约能源，减少排放，产生良好的经济和社会效益。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (4)

1.一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的系统，其特征在于，焦炉的上升管内设置过热器，桥管内设置蒸发器，并且，桥管与焦炉上升管连接，蒸发器通过管路与汽包连接，所述汽包通过管路与所述过热器连接，所述汽包内设置汽水分离装置；

水经过蒸发器形成汽水混合物进入汽包，在汽包内由汽水分离装置分离产生饱和蒸汽，饱和蒸汽经过热器换热后形成过热蒸汽，所述蒸发器、汽包、过热器依次形成水汽流通通道；

焦炉产生的荒煤气经设置有过热器的焦炉上升管、设置有蒸发器的桥管依次形成荒煤气流通通道。

2.如权利要求1所述的一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的系统，其特征在于，过热器分别与汽包与蒸汽输出口相连，蒸发器分别与给水泵与汽包相连。

3.如权利要求1所述的一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的系统，其特征在于，还包括除氧除盐水供给装置，其设置在水汽流通通道入口，并位于所述蒸发器的前端，所述除氧除盐水供给装置包括除氧器和水泵，所述除氧器与除盐水给水入口连接，所述除氧器的出口与水泵入口连接，所述除氧器与除氧用蒸汽的入口连接，水泵出口与所述蒸发器的除氧除盐水入口连接。

4.一种组合式焦炉荒煤气余热回收过热蒸汽的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）设置焦炉荒煤气余热回收系统，焦炉上升管内设置过热器，桥管内设置蒸发器，并且，上升管与焦炉连接，蒸发器通过管路与汽包连接，所述汽包通过管路与所述过热器连接，所述汽包内设置汽水分离装置；

（2）焦炉产生的荒煤气经过热器后进入蒸发器、荒煤气在桥管内与蒸发器换热后进入集气管；

（3）除盐水经过蒸发器形成汽水混合物后经蒸发器的汽水出口进入汽包，在汽包内进行汽水分离得到饱和蒸汽，上述饱和蒸汽经设置在上升管部位的过热器，在过热器中形成过热蒸汽。

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