CN103952162B - 一种焦炉显热回收工艺 - Google Patents

Abstract

一种焦炉显热回收工艺，通过对焦炉的余热资源进行合理划分，针对性地对各部分余热资源携带的显热进行回收及利用，实现焦炉显热的全回收，其包括：炼焦炉、干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统、荒煤气显热回收系统和汽轮发电系统，其中，炼焦炉分别与干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统和荒煤气显热回收系统连接，废烟气显热回收预热给水系统与荒煤气显热回收系统连接，汽轮发电系统分别与干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统和荒煤气显热回收系统连接。本发明将废烟气余热回收、荒煤气显热回收和红焦显热回收有机地集成起来，将所有焦炉显热都充分而有效地利用于发电，大幅提高了余热回收的经济价值。

Description

一种焦炉显热回收工艺

技术领域

本发明涉及一种焦化过程中余能的回收利用系统，具体涉及一种焦炉显热回收工艺，属于能源综合利用技术领域。

背景技术

高温炼焦过程中，在焦炉加热系统、荒煤气排出系统、焦炉本体、熄焦等环节中都存在有大量余热资源，现在普通的焦化企业在生产过程中并没有充分利用这些余热资源，反而为了处理这些余热却又耗费了大量的能源。在这些余热资源中，最主要的是红焦显热、荒煤气显热及废烟气余热，其中，红焦显热和荒煤气显热均占焦炉能耗的30%左右。干法熄焦是国内外焦化产业广泛应用的一项节能技术，近年来在国内推广应用很快。荒煤气的处理方面，目前主要是将炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部，经过上升管、桥管进入集气管，然后喷洒氨水冷却，将温度从800℃左右降到85℃左右，但荒煤气显热回收方面仍是空白。废烟气余热回收方面，由于废烟气的温度在200～400℃之间，通过采用普通的换热装置产生低压饱和蒸汽的方法，存在着回收系统投入高、产气量少的缺点，使得废烟气余热回收系统的经济性很差。因此，当前焦炉热量回收技术领域的现状是：仅干法熄焦热量能够大量回收利用，而荒煤气和废烟气余热回收方面还没有成熟的技术，因而整体焦化生产面临着余热能源严重浪费的状况。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题与缺陷，本发明目的在于提供一种综合性的焦炉显热回收工艺，将含有焦炉显热的三大部分有机地集成起来，通过水工质的循环利用，将所有焦炉显热都充分而有效地利用于发电，以提高余热回收的经济价值。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种焦炉显热回收工艺，通过对焦炉的余热资源进行合理划分，针对性地对各部分余热资源携带的显热进行回收及利用，实现焦炉显热的全回收，其特征在于，所述回收工艺包括：炼焦炉、干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统、荒煤气显热回收系统和汽轮发电系统；所述炼焦炉分别与所述干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统和荒煤气显热回收系统连接，所述废烟气显热回收预热给水系统与所述荒煤气显热回收系统连接，所述汽轮发电系统分别与所述干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统和荒煤气显热回收系统连接。

进一步地，所述的干熄焦余热回收系统包括干熄焦炉、二次除尘器、风机和位于该干熄焦炉下方的排渣装置，所述干熄焦炉的上部与所述炼焦炉的下部相连接，该干熄焦炉的下部与风机和二次除尘器依次相连接；在所述干熄焦炉内采用氮气作为冷却介质，吸收红焦显热并送入所述汽轮发电系统进行热交换，实现红焦显热的回收，热交换后的氮气经二次除尘后，在风机的作用下返回干熄焦炉，形成封闭式氮气循环利用系统。

进一步地，所述的废烟气显热回收预热给水系统包括废烟气显热回收装置、除氧器、冷凝器、除盐水箱和烟囱，所述废烟气显热回收装置的上部与所述炼焦炉的废热烟气出口连接，下部与所述烟囱连接，形成废烟气通道，所述废烟气显热回收装置的给水入口和饱和蒸汽出口与所述除氧器相连，形成局部给水循环回路，所述除氧器的进口与除盐水箱和冷凝器依次相连接，并且除氧器的出口与所述荒煤气显热回收系统和汽轮发电系统连接，形成换热给水系统；所述废烟气显热回收装置和除氧器通过局部给水循环实现废烟气余热的回收，该废烟气显热回收装置产生的饱和蒸汽在所述除氧器内与循环水混合，对循环水进行预热以提高温度，预热后的循环水向所述荒煤气显热回收系统和汽轮发电系统提供换热给水。

进一步地，所述的荒煤气显热回收系统包括荒煤气显热回收装置和集气管，所述的荒煤气显热回收装置包含有两套换热管，设有上升管入口、下降管出口、两个给水口和两个饱和蒸汽出口，所述上升管入口与所述炼焦炉顶部的荒煤气出口相连，所述下降管出口与所述集气管相连，所述荒煤气显热回收装置的两个给水口与所述除氧器的出口相连，所述荒煤气显热回收装置的两个饱和蒸汽出口与所述汽轮发电系统相连；来自所述除氧器的换热给水在所述荒煤气显热回收装置中，与所述炼焦炉排出的荒煤气进行换热并产生饱和蒸汽，实现荒煤气显热的回收，饱和蒸汽输送到所述汽轮发电系统。

进一步地，所述的荒煤气显热回收装置的两个给水口和两个饱和蒸汽出口交错布置于所述上升管入口和下降管出口的附近。

进一步地，所述的汽轮发电系统包括一次除尘器、余热锅炉、汽包、汽轮机和发电机，所述余热锅炉的上部通过所述一次除尘器与所述干熄焦炉内的氮气循环利用系统相连，下部与所述二次除尘器相连，该余热锅炉内部自下而上地安装有一次加热器、二次加热器和蒸汽过热器，所述汽包连接所述荒煤气显热回收装置的两个饱和蒸汽出口并且分别连接该一次加热器、二次加热器和蒸汽过热器，所述一次加热器的入口连接所述除氧器，所述蒸汽过热器的出口连接所述汽轮机的蒸汽入口，该汽轮机的蒸汽出口与所述冷凝器连接，所述发电机与所述汽轮机相连。

进一步地，所述的回收工艺采用废烟气余热在所述废烟气显热回收装置中产生低压饱和蒸汽，送入所述除氧器与冷凝后的汽轮机循环水进行混合并提高温度，一部分循环水循环进入所述废烟气显热回收装置回收废烟气余热，另一部分循环水送入所述荒煤气显热回收装置回收荒煤气显热，其余一部分循环水进入所述余热锅炉回收与红焦显热交换后的氮气显热，所述荒煤气显热回收装置和余热锅炉产生的饱和蒸汽在所述汽包内汇集，经该余热锅炉过热后送去所述汽轮机做功发电，做完功的水介质通过所述冷凝器，经除盐水箱补入除盐水后进入所述除氧器，重新开始下一循环。

本发明的有益效果是：将废烟气余热回收、荒煤气显热回收和红焦显热回收有机地结合成为一个整体系统，充分利用了焦炉显热的三大部分资源，大幅提高了余热回收的经济价值。本发明回收的荒煤气显热与干熄焦显热大致均占总耗能的30%，所产生的饱和蒸汽量比传统的单一干熄焦余热锅炉产生的饱和蒸汽量增加一倍，大大提高了焦炉余热的发电能力。

附图说明

图1是本发明的流程及系统图。

图中，1炼焦炉，2废烟气显热回收装置，3除氧器，4烟囱，5荒煤气显热回收装置，6余热锅炉，7一次加热器，8二次加热器，9蒸汽过热器，10汽包，11集气管，12干熄焦炉，13一次除尘器，14二次除尘器，15风机，16排渣装置，17汽轮机，18发电机，19冷凝器，20除盐水箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例。

本发明所述焦炉显热回收工艺通过对焦炉的余热资源进行合理划分，针对性地对三大部分余热资源携带的显热进行回收及利用，通过水工质的循环利用，实现焦炉显热的全回收，充分而有效地用于发电。

如图1所示，本实施例所述回收工艺包括：炼焦炉1、干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统、荒煤气显热回收系统和汽轮发电系统。所述炼焦炉1分别与所述干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统和荒煤气显热回收系统连接，所述废烟气显热回收预热给水系统与所述荒煤气显热回收系统连接，所述汽轮发电系统分别与所述干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统和荒煤气显热回收系统连接。

所述的干熄焦余热回收系统包括干熄焦炉12、二次除尘器14、风机15和排渣装置16；所述干熄焦炉12的上部与所述炼焦炉1的下部相连接，该炼焦炉1的底部与红焦传送装置相连；所述干熄焦炉12的下部与风机15和二次除尘器14依次相连接；所述排渣装置16位于该干熄焦炉12的下方。在所述干熄焦炉12内采用氮气作为冷却介质，吸收由炼焦炉1进入干熄焦炉12上部的红焦显热，热氮气经一次除尘后送入所述汽轮发电系统的余热锅炉6进行热交换，实现红焦显热的有效回收，热交换后的氮气在二次除尘器14内经二次除尘后，在风机15的作用下循环返回干熄焦炉12，形成封闭式氮气循环利用系统。

所述的废烟气显热回收预热给水系统包括废烟气显热回收装置2、除氧器3、冷凝器19、除盐水箱20和烟囱4。所述废烟气显热回收装置2的上部与所述炼焦炉1的废热烟气出口连接，该废烟气显热回收装置2的下部与所述烟囱4连接，从而形成废烟气通道；所述废烟气显热回收装置2的给水入口和饱和蒸汽出口与所述除氧器3相连，形成局部给水循环回路；所述除氧器3的进口与除盐水箱20和冷凝器19依次相连接，并且除氧器3的出口与所述荒煤气显热回收系统的荒煤气显热回收装置5和汽轮发电系统的余热锅炉6连接，形成换热给水系统。所述废烟气显热回收装置2和除氧器3通过局部给水循环实现废烟气余热的有效回收，该废烟气显热回收装置2产生的饱和蒸汽在所述除氧器3内与来自汽轮机17的冷凝循环水混合，对循环水进行初步预热以提高换热给水温度，预热后的循环水向所述荒煤气显热回收系统的荒煤气显热回收装置5和汽轮发电系统的余热锅炉6提供换热给水。

所述的荒煤气显热回收系统包括荒煤气显热回收装置5和集气管11，用于对炼焦过程中产生的荒煤气显热进行回收。为了提高换热效率，所述的荒煤气显热回收装置5包含有两套特殊的换热管，设有上升管入口、下降管出口、两个给水口和两个饱和蒸汽出口；所述上升管入口与所述炼焦炉1顶部的荒煤气出口相连，所述下降管出口与所述集气管11相连，所述荒煤气显热回收装置5的两个给水口与所述除氧器3的出口相连，所述荒煤气显热回收装置5的两个饱和蒸汽出口与所述汽轮发电系统的汽包10相连；所述荒煤气显热回收装置5的两个给水口和两个饱和蒸汽出口交错布置于所述上升管入口和下降管出口的附近。所述荒煤气显热回收装置5采用的冷却介质均为在除氧器3内预热的换热给水，来自所述除氧器3的换热给水在所述荒煤气显热回收装置5中，与所述炼焦炉1排出的荒煤气进行换热并产生饱和蒸汽，实现荒煤气显热的回收，饱和蒸汽输送到所述汽轮发电系统的汽包10中。

所述的汽轮发电系统包括一次除尘器13、余热锅炉6、汽包10、汽轮机17和发电机18。所述余热锅炉6的上部通过所述一次除尘器13与所述干熄焦炉12内的氮气循环利用系统相连，余热锅炉6的下部与所述二次除尘器14相连；该余热锅炉6内部自下而上地安装有一次加热器7、二次加热器8和蒸汽过热器9，所述汽包10连接所述荒煤气显热回收装置5的两个饱和蒸汽出口并且分别连接该一次加热器7、二次加热器8和蒸汽过热器9；所述一次加热器7的入口连接所述除氧器3，所述蒸汽过热器9的出口连接所述汽轮机17的蒸汽入口，该汽轮机17的蒸汽出口与所述冷凝器19连接；所述发电机18与所述汽轮机17相连。

本发明所述的回收工艺采用废烟气余热在所述废烟气显热回收装置2中产生低压饱和蒸汽，送入所述除氧器3与冷凝后的汽轮机循环水进行混合并提高温度，一部分循环水循环进入所述废烟气显热回收装置2回收废烟气余热，另一部分循环水送入所述荒煤气显热回收装置5回收荒煤气显热，其余一部分循环水进入所述余热锅炉6回收与红焦显热交换后的氮气显热，所述荒煤气显热回收装置5和余热锅炉6产生的饱和蒸汽在所述汽包10内汇集，经进入该余热锅炉6过热后送去所述汽轮机17做功发电，做完功的水介质通过所述冷凝器19，经除盐水箱20补入除盐水后进入所述除氧器3，重新开始下一循环。

本发明的工作过程如下：

炼焦炉1炼焦过程中产生荒煤气、废烟气和热焦炭等物质，其中，经过炼焦炉1蓄热室换热后排出焦炉的燃烧废气约200～400℃，由上升管排出的荒煤气约800℃，底部炭化室输出的红热焦碳约1000℃。

炼焦炉1的废烟气排出后进入废烟气显热回收装置2中，将来自除氧器3的给水加热成低压饱和蒸汽，并循环输送到除氧器3，用于提高给水的温度，经换热后的废烟气由烟囱4排出。

除氧器3中一部分给水输送到荒煤气显热回收装置5，与炼焦炉1排出的荒煤气进行换热，回收荒煤气显热后产生饱和蒸汽，并输送汇集到汽包10，经换热后的荒煤气进入集气管11。

热焦炭由炼焦炉1排出后进入干熄焦炉12，该干熄焦炉12以氮气为冷凝介质，氮气与焦炭热交换后经一次除尘器13送入余热锅炉6作为热源，热氮气在余热锅炉6内换热后经二次除尘器14，再次作为冷凝介质由风机15循环返回干熄焦炉12，换热冷却的焦炭由底部的排渣装置16输出并收集。

除氧器3中其余一部分给水经余热锅炉6的一次加热器7加热后，输送至汽包10，汽包10内饱和蒸汽分离水经二次加热器8加热成饱和蒸汽，再次循环输送到汽包10内，汽包10中三路汇集的饱和蒸汽进入余热锅炉6蒸汽过热器9进行过热后，输送到汽轮机17做功带动电动机18发电，产生的乏汽经冷凝器19后补充新的工质水，在除盐水箱20中除盐后输送到除氧器3，形成给水循环。

Claims (3)

1.一种焦炉显热回收工艺，通过对焦炉的余热资源进行合理划分，针对性地对各部分余热资源携带的显热进行回收及利用，实现焦炉显热的全回收，其特征在于，所述回收工艺包括：炼焦炉、干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统、荒煤气显热回收系统和汽轮发电系统；所述炼焦炉分别与所述干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统和荒煤气显热回收系统连接，所述废烟气显热回收预热给水系统与所述荒煤气显热回收系统连接，所述汽轮发电系统分别与所述干熄焦余热回收系统、废烟气显热回收预热给水系统和荒煤气显热回收系统连接；

所述的干熄焦余热回收系统包括干熄焦炉、二次除尘器、风机和位于该干熄焦炉下方的排渣装置，所述干熄焦炉的上部与所述炼焦炉的下部相连接，该干熄焦炉的下部与风机和二次除尘器依次相连接；在所述干熄焦炉内采用氮气作为冷却介质，吸收红焦显热并送入所述汽轮发电系统进行热交换，实现红焦显热的回收，热交换后的氮气经二次除尘后，在风机的作用下返回干熄焦炉，形成封闭式氮气循环利用系统；

所述的废烟气显热回收预热给水系统包括废烟气显热回收装置、除氧器、冷凝器、除盐水箱和烟囱，所述废烟气显热回收装置的上部与所述炼焦炉的废热烟气出口连接，下部与所述烟囱连接，形成废烟气通道，所述废烟气显热回收装置的给水入口和饱和蒸汽出口与所述除氧器相连，形成局部给水循环回路，所述除氧器的进口与除盐水箱和冷凝器依次相连接，并且除氧器的出口与所述荒煤气显热回收系统和汽轮发电系统连接，形成换热给水系统；所述废烟气显热回收装置和除氧器通过局部给水循环实现废烟气余热的回收，该废烟气显热回收装置产生的饱和蒸汽在所述除氧器内与循环水混合，对循环水进行预热以提高温度，预热后的循环水向所述荒煤气显热回收系统和汽轮发电系统提供换热给水；

所述的荒煤气显热回收系统包括荒煤气显热回收装置和集气管，所述的荒煤气显热回收装置包含有两套换热管，设有上升管入口、下降管出口、两个给水口和两个饱和蒸汽出口，所述上升管入口与所述炼焦炉顶部的荒煤气出口相连，所述下降管出口与所述集气管相连，所述荒煤气显热回收装置的两个给水口与所述除氧器的出口相连，所述荒煤气显热回收装置的两个饱和蒸汽出口与所述汽轮发电系统相连；来自所述除氧器的换热给水在所述荒煤气显热回收装置中，与所述炼焦炉排出的荒煤气进行换热并产生饱和蒸汽，实现荒煤气显热的回收，饱和蒸汽输送到所述汽轮发电系统；

所述的汽轮发电系统包括一次除尘器、余热锅炉、汽包、汽轮机和发电机，所述余热锅炉的上部通过所述一次除尘器与所述干熄焦炉内的氮气循环利用系统相连，下部与所述二次除尘器相连，该余热锅炉内部自下而上地安装有一次加热器、二次加热器和蒸汽过热器，所述汽包连接所述荒煤气显热回收装置的两个饱和蒸汽出口并且分别连接该一次加热器、二次加热器和蒸汽过热器，所述一次加热器的入口连接所述除氧器，所述蒸汽过热器的出口连接所述汽轮机的蒸汽入口，该汽轮机的蒸汽出口与所述冷凝器连接，所述发电机与所述汽轮机相连。

2.根据权利要求1所述的焦炉显热回收工艺，其特征在于，所述的荒煤气显热回收装置的两个给水口和两个饱和蒸汽出口交错布置于所述上升管入口和下降管出口的附近。

3.根据权利要求1所述的焦炉显热回收工艺，其特征在于，所述的回收工艺采用废烟气余热在所述废烟气显热回收装置中产生低压饱和蒸汽，送入所述除氧器与冷凝后的汽轮机循环水进行混合并提高温度，一部分循环水循环进入所述废烟气显热回收装置回收废烟气余热，另一部分循环水送入所述荒煤气显热回收装置回收荒煤气显热，其余一部分循环水进入所述余热锅炉回收与红焦显热交换后的氮气显热，所述荒煤气显热回收装置和余热锅炉产生的饱和蒸汽在所述汽包内汇集，经该余热锅炉过热后送去所述汽轮机做功发电，做完功的水介质通过所述冷凝器，经除盐水箱补入除盐水后进入所述除氧器，重新开始下一循环。