CN102911679B - 一种焦炉煤气初冷器余热回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
一种焦炉煤气初冷器余热回收利用系统，包括煤气初冷器、双效热泵机组、凉水塔、换热器、水泵、管道和若干阀门，其特征在于，双效热泵机组中具有第一高温热交换器和第二低温热交换器，第一换热器通过管道连接到第一高温热交换器和第二低温热交换器的吸热端，并串接有供暖设备，形成一个封闭的循环系统，同时第一换热器通过管道连接到第一高温热交换器的放热端，同一时间第一换热器连接第一高温热交换器，并有阀门进行切换。本发明夏季利用初冷器上段余热水通过机组产生低温水用于下段冷却煤气使用，回收利用了煤气显热；冬季通过机组回收初冷器中温水热量用于加热采暖水，回收利用了煤气显热，增加了供暖能力。
Description
技术领域
本发明提供了一种可广泛应用于焦化行业的煤气余热回收再利用技术，属于余热利用领域，具体的说是一种焦炉煤气初冷器余热回收利用系统。
背景技术
在炼焦过程中，从焦炉炭化室经上升管逸出的650至750℃荒煤气，在桥管和集气管内经循环氨水喷洒温度降至82至86℃，然后由集气管沿吸煤气主管流向煤气初冷器，在输送过程中煤气降温1至3℃。煤气进入初冷器的温度仍很高，且含有大量蒸汽和焦油气，须在初冷器中冷却到25至35℃，并将大部分焦油气和蒸汽冷凝下来。如图1所示，煤气在初冷器的冷却一般采用横管间接初冷器，分为上段、中段、下段叁段冷却（上段又分为两段），上、中段均用中温循环水冷却，下段用低温水冷却。上段循环水出初冷器温度可高达72至75℃，在冬天部分企业已将上段循环水直接用于办公或居民取暖，回收利用了煤气部分显热，且实现了水的闭路循环，降低了水耗。但在夏天，上段仍用中温水冷却，升温后的循环水再经凉水塔L4、L2、L3冷却后循环使用，造成了能源的浪费和水耗的增加。本发明研究的煤气余热利用技术，是通过水汽两用、冷热两用的双效热泵机组，回收冷却煤气水的热量用以产生低温水或加热采暖水，实现煤气余热回收利用，同时实现冬天和夏天上段全部循环水的闭路循环和冬季部分中温循环水的闭路循环，从而降低水耗，是焦化行业节能减排技术。
发明内容
针对上述情况，本发明旨在提供一种焦炉煤气初冷器余热回收利用技术，是通过水汽两用、冷热两用的双效热泵机组回收利用煤气余热，并设计合理的管道布局，产生如下效果：即在夏季，利用初冷器上段余热水通过热泵机组生产低温水供下段使用；在冬季，使用该热泵机组回收中段中温循环水余热加热上段采暖水，并以蒸汽为辅助热源，进一步提高采暖水温度，提升了供热能力，扩大了供热面积。
为实现上述目的，本发明所述方法由以下技术方案解决：
一种焦炉煤气初冷器余热回收利用系统，包括煤气初冷器、双效热泵机组、凉水塔、换热器、水泵、管道和若干阀门，高温荒煤气顺序通过煤气初冷器的上段、中段和下段，分别在煤气初冷器的上段、中段和下段中安装第一换热器，第二换热器和第三换热器，其特征在于，所述双效热泵机组中具有第一高温热交换器和第二低温热交换器，其中的第一换热器通过管道连接到第一高温热交换器和第二低温热交换器的吸热端，并串接有供暖设备，形成一个封闭的循环系统，同时第一换热器通过管道连接到第一高温热交换器的放热端，同一时间第一换热器连接且仅连接第一高温热交换器的一个端口，并有阀门进行切换，
所述第二换热器和所述第三换热器并联后同时连接到第二低温热交换器的放热端，并有相应的转换阀门进行切换，同一时间有且仅有一个换热器工作；
在所述第一高温热交换器的放热端还并联设有蒸汽管道，并有相应的转换阀门与第一换热器进行切换，同一时间有且仅有作为热源的蒸汽管道或第一换热器中的一个进行工作；
在第一高温热交换器和第二低温热交换器的吸热端还并连有一个辅助凉水塔，并有相应的转换阀门与供暖设备进行切换，同一时间有且仅有作为冷源的辅助凉水塔或供暖设备中的一个进行工作。
还包括与所述煤气初冷器中段和下段相连接的冷却水冷却子装置，所述冷却水冷却子装置是由凉水塔、换热器和水泵经过管道顺次首尾相连形成的封闭循环系统。
所述的双效热泵机组为水汽两用、冷热两用的双效热泵机组。
本发明的有益效果是：
（Ⅰ）夏季利用初冷器上段余热水通过机组产生低温水用于下段冷却煤气使用，回收利用了煤气显热；
（Ⅱ）冬季初冷器上段余热水直接用于供暖，回收利用了煤气显热；
（Ⅲ）冬季通过机组回收初冷器中温水热量用于加热采暖水，回收利用了煤气显热，增加了供暖能力；
（Ⅳ）通过余热利用，实现了初冷器循环水的闭路循环，降低了水耗；
（Ⅴ）本技术只增加双效热泵机组，只需将初冷器循环水管道与机组连接，不影响初冷器原结构；
（Ⅵ）该技术适用于所有焦化企业，推广应用前景广阔。
附图说明
图1为原有的系统图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为夏季使用状态图；
图4为冬季使用状态图；
其中图3和图4中的粗实线表示使用的管道路线。
具体实施方式
如图2所示，
一种焦炉煤气初冷器余热回收利用系统，包括煤气初冷器、双效热泵机组、凉水塔、换热器、水泵、管道和若干阀门。连接关系如图2所示的那样，图中L1至L4为凉水塔，F2至F14为阀门，B1到B4为泵，D为供暖用户。
高温荒煤气顺序通过煤气初冷器的上段、中段和下段，分别在煤气初冷器的上段、中段和下段中安装第一换热器A1，第二换热器A2和第三换热器A3，上述的三个换热器具有相同的结构，都是蛇形管样式的换热器，在换热器内部通水流形成热交换形式。双效热泵机组为现有技术，可以从市场上购买到，本实施例中使用的为烟台荏原空调设备有限公司的设备。双效热泵机组中具有第一高温热交换器和第二低温热交换器，是热交换的主要场所。
其中的第一换热器A1通过管道连接到第一高温热交换器C1和第二低温热交换器C2的吸热端(左端)，并串接有供暖设备D，形成一个封闭的循环系统，同时第一换热器通过管道连接到第一高温热交换器的放热端(右端)，同一时间第一换热器连接且仅连接第一高温热交换器的一个端口，并有阀门进行切换。
第二换热器A2和第三换热器A3并联后同时连接到第二低温热交换器C2的放热端，并有相应的转换阀门（F9，F10）进行切换，同一时间有且仅有一个换热器工作。
在第一高温热交换器C1的放热端还并联设有蒸汽管道，并有相应的转换阀门(F13，F14)与第一换热器进行切换，同一时间有且仅有一个热源工作。
在第一高温热交换器C1和第二低温热交换器C2的吸热端还并连有一个辅助凉水塔L1，并有相应的转换阀门(F4，F5)与供暖设备进行切换，同一时间有且仅有一个冷源工作。
还包括与所述煤气初冷器中段和下段相连接的冷却水冷却子装置，所述冷却水冷却子装置是由凉水塔(L2，L3)、换热器(A4，A5)和水泵(B3，B4)经过管道顺次首尾相连形成的封闭循环系统。
所述的双效热泵机组为水汽两用、冷热两用的双效热泵机组。
该系统的工作过程是这样的：
如图3所示，
在夏季：采用热水直接回收方案，将煤气初冷器上段产生的余热水直接引入双效热泵机组制取低温水，用于下段降温。主要工艺流程为：将初冷器上段循环水出水引至双效热泵机组，驱动机组生产低温水，上段循环水从双效热泵机组出来后，返回高温冷却段，继续冷却高温荒煤气，循环使用。双效热泵机组生产的低温水通往煤气初冷器下段，冷却煤气后返回双效热泵机组，由双效热泵机组降温后达到要求返回煤气初冷器循环使用。具体循环方式如下：
上段热量转移路线：A1→B1→F7→F8→A1，热量通过C1转移至L1进行散热；
中段热量转移路线：A4→B3→L2→A4，热量通过L2进行散热；
下段热量转移路线：A3→F12→B2→F10→A3，热量通过C2转移至L1进行散热。
如图4所示，在冬季：通过改变外部管路流程及机组使用能源，实现对外供暖——利用蒸汽作为驱动能源，利用初冷器中段部分冷却水作为热源水，加热采暖水，满足供热需求。主要工艺流程为：将初冷器上段循环水出水引至双效热泵机组，接受来自蒸汽和中段的热量，温度升高，上段循环水从双效热泵机组出来后，抵达供暖设备D进行放热，为用户供暖，温度在此得到释放和降低，低温水返回高温冷却段，继续冷却高温荒煤气，循环使用。双效热泵机组作用在于吸收蒸汽和中段的温度，提高供暖的温度。具体循环方式如下：
上段热量转移路线：A1→B1→F6→C2→C1→F3→D→F2→A1，中途进过C1、2二级加热提高温度，最终通过D进行放热，对用户进行供暖，热量通过D进行散热；
中段热量转移路线： A2→F11→B2→F9→A2，热量通过C2转移至D进行散热；同时， A4→B3→L2→A4，热量通过L2进行散热；
下段热量转移路线：A5→B4→L3→A5，热量通过L3进行散热；。
本发明提供是一种通过水汽两用、冷热两用的双效热泵回收利用煤气余热技术，即在夏季利用初冷器上段余热水通过热泵机组生产低温水供下段使用；在冬季，使用该热泵机组回收初冷器中段中温循环水余热进一步加热上段采暖水，并以蒸汽为辅助热源，进一步提高采暖水温度，提升了供热能力；从而实现冬天和夏天煤气显热的回收利用，并实现了初冷器上段循环水和冬季初冷器部分中温水的闭路循环，降低了水耗，是焦化行业节能减排技术，具有较高的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (3)
1.一种焦炉煤气初冷器余热回收利用系统，包括煤气初冷器、双效热泵机组、凉水塔、换热器、水泵、管道和若干阀门，高温荒煤气顺序通过煤气初冷器的上段、中段和下段，分别在煤气初冷器的上段、中段和下段中安装第一换热器，第二换热器和第三换热器，其特征在于，所述双效热泵机组中具有第一高温热交换器和第二低温热交换器，其中的第一换热器通过管道连接到第一高温热交换器和第二低温热交换器的吸热端，并串接有供暖设备，形成一个封闭的循环系统，同时第一换热器通过管道连接到第一高温热交换器的放热端，同一时间第一换热器连接且仅连接第一高温热交换器的一个端口，并有阀门进行切换，
所述第二换热器和所述第三换热器并联后同时连接到第二低温热交换器的放热端，并有相应的转换阀门（F9，F10）进行切换，同一时间有且仅有一个换热器工作；
在所述第一高温热交换器的放热端还并联设有蒸汽管道，并有相应的转换阀门与第一换热器进行切换，同一时间有且仅有作为热源的蒸汽管道或第一换热器中的一个进行工作；
在第一高温热交换器和第二低温热交换器的吸热端还并连有一个辅助凉水塔，并有相应的转换阀门与供暖设备进行切换，同一时间有且仅有作为冷源的辅助凉水塔或供暖设备中的一个进行工作。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气初冷器余热回收利用系统，其特征是，还包括与所述煤气初冷器中段和下段相连接的冷却水冷却子装置，所述冷却水冷却子装置是由凉水塔(L2，L3)、换热器(A4，A5)和水泵(B3，B4)经过管道顺次首尾相连形成的封闭循环系统。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气初冷器余热回收利用系统，其特征是，所述的双效热泵机组为水汽两用、冷热两用的双效热泵机组。
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