CN106642042A - 一种干熄焦锅炉中间再热发电工艺及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种干熄焦锅炉中间再热发电工艺及系统，干熄炉内惰性循环气体吸收焦炭显热后进入干熄焦锅炉进行换热产生主蒸汽；汽轮机高压缸接收主蒸汽进行部分膨胀做功；干熄焦锅炉中还设有中间再热过热器，高压缸做功后的中温中压蒸汽引入中间再热过热器生成高温再热蒸汽，引入汽轮机低压缸进行膨胀做功，将热能转化为机械能并通过发电机发电；汽轮机冷凝水送入除盐水箱；惰性循环气体及除盐水均循环使用。本发明相比于传统干熄焦锅炉发电系统，能显著提高焦炭显热回收利用率，提高工艺系统发电效率，进而提高干熄焦发电的经济效益，有利于节约能源，并可进一步提高干熄焦装置的应用价值。

Description

一种干熄焦锅炉中间再热发电工艺及系统
技术领域
本发明涉及焦化、冶金行业的中间再热发电技术领域，尤其涉及一种干熄焦锅炉中间再热发电工艺及系统。
背景技术
节能减排是转变粗放型经济增长方式、缓解资源和环境压力的主要政策之一。焦化是高能耗、高污染的产业，是国家节能减排的重点行业，面对外部资源、内部能源和环境压力日益增大的严峻形势，高效回收利用焦炭生产过程中的显热是未来节能减排的主要方向。
干熄焦是回收利用焦炭显热的重要技术，具有良好的经济效益和社会效益。据统计，国内现有焦化厂八百余家，年产焦炭约5000万吨，可用于回收的热量产生蒸汽年发电量约65亿KW·h。由于干熄焦发电所产生的经济效益、环境效益和社会效益巨大，使其成为企业研究的重要课题。因此如何提高干熄焦系统发电效率，节约能源，提高焦炭显热利用率，是干熄焦装置亟待解决的问题。
干熄焦余热利用技术发展到今天，虽然出现了不同形式，但基本流程大同小异。因此针对干熄焦余热利用技术持续改进和完善、降低干熄焦装置整体能耗、开发新工艺、新设备将不断推动干熄焦技术的进步和推广应用。
发明内容
本发明提供了一种干熄焦锅炉中间再热发电工艺及系统，相比于传统干熄焦锅炉发电系统，能显著提高焦炭显热回收利用率，提高工艺系统发电效率，进而提高干熄焦发电的经济效益，有利于节约能源，并可进一步提高干熄焦装置的应用价值。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种干熄焦锅炉中间再热发电工艺，包括如下步骤：
1)干熄炉接收干熄焦锅炉冷却后的惰性循环气体，惰性循环气体吸收焦炭显热后温度升高至850℃～980℃；
2)升温后的惰性循环气体自干熄炉顶部排出进入一次除尘器中，经分离粗颗粒焦粉后进入干熄焦锅炉；干熄焦锅炉内自下向上依次设有省煤器、蒸发器、一次过热器、二次过热器和中间再热过热器；干熄焦锅炉内的水经预热、蒸发、过热生成主蒸汽；
3)汽轮机包括并排连接的高压缸和低压缸，其中高压缸接收干熄焦锅炉中二次过热器产生的主蒸汽进行部分膨胀做功；高压缸内主蒸汽做功后的中温中压蒸汽引入中间再热过热器再热后生成温度与主蒸汽温度相同的高温再热蒸汽，高温再热蒸汽引入汽轮机低压缸进行膨胀做功，将热能转化为机械能并通过发电机发电；汽轮机冷凝水送入除盐水箱；
4)干熄焦锅炉尾部降温至160℃～180℃的惰性循环气体经二次除尘器除尘后，送往热管换热器与除盐水箱输送的除盐水换热，换热后温度降至130℃以下的惰性循环气体送回干熄炉；经加热至70℃以上的除盐水经除氧器除氧后送入干熄焦锅炉中循环使用。
用于实现所述工艺的一种干熄焦锅炉中间再热发电系统，包括惰性气体循环系统和汽水循环系统；所述惰性气体循环系统包括干熄炉、一次除尘器、干熄焦锅炉、二次除尘器、循环风机和热管换热器；汽水循环系统包括汽轮机、冷凝器、凝结水泵、除盐水箱、除氧给水泵、除氧器和锅炉给水泵；所述干熄炉的惰性循环气体排出口通过一次除尘器连接干熄焦锅炉顶部惰性循环气体入口，干熄焦锅炉通过汽轮机拖动发电机；汽轮机的出汽口通过冷凝器和凝结水泵连接除盐水箱的进水口，除盐水箱的出水口通过热管换热器、除氧器和锅炉给水泵连接干熄焦锅炉中省煤器的进水口；干熄焦锅炉底部的惰性循环气体出口通过二次除尘器、循环风机、热管换热器连接干熄炉的惰性循环气体流入口；所述干熄焦锅炉中自下向上依次设有省煤器、蒸发器、一次过热器、二次过热器和中间再热过热器；所述汽轮机中设依次连接的高压缸和低压缸；省煤器的出水口连接干熄焦锅炉中汽包的入水口，汽包的上升管和下降管分别连接蒸发器，汽包的饱和蒸汽出口连接一次过热器的蒸汽入口；一次过热器的过热蒸汽出口连接二次过热器的过热蒸汽入口，二次过热器的主蒸汽出口连接汽轮机中高压缸的主蒸汽入口，高压缸的中温蒸汽出口连接干熄焦锅炉中间再热过热器的中温蒸汽入口，中间再热过热器的高温再热蒸汽出口连接汽轮机低压缸的高温再热蒸汽入口。
所述汽轮机的高压缸和低压缸同轴设置，并连接同一台发电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明中，通过对吸收了焦炭显热的惰性气体进行密闭循环回收显热，将干熄焦锅炉中的水加热成过热蒸汽(发电用主蒸汽)送往汽轮机高压缸膨胀做功，做功后的中压中温蒸汽经中间再热过热器与高温惰性气体换热生成再热蒸汽，再热蒸汽和主蒸汽的温度相同，送往汽轮机低压缸膨胀做功；从而最大限度回收干熄焦焦炭显热；
2)与传统干熄焦锅炉发电系统相比，显著提高了发电效率、焦炭显热回收利用率和干熄焦发电的经济效益，对干熄焦装置的普及推广产生积极作用。
附图说明
图1是本发明所述干熄焦锅炉中间再热发电系统的结构示意图。
图中：1.干熄炉 2.一次除尘器 3.干熄焦锅炉 4.二次除尘器 5.循环风机 6.热管换热器 7.主蒸汽管 8.高压缸 9.中温蒸汽管 10.中间再热过热器 11.高温再热蒸汽管12.低压缸 13.发电机 14.冷凝器 15.凝结水泵 16.除盐水箱 17.除氧给水泵 18.除氧器19.锅炉给水泵 20.汽包ECO.省煤器EVA.蒸发器 1SH.一次过热器 2SH.二次过热器
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种干熄焦锅炉中间再热发电工艺，包括如下步骤：
1)干熄炉1接收干熄焦锅炉3冷却后的惰性循环气体，惰性循环气体吸收焦炭显热后温度升高至850℃～980℃；
2)升温后的惰性循环气体自干熄炉1顶部排出进入一次除尘器2中，经分离粗颗粒焦粉后进入干熄焦锅炉3；干熄焦锅炉3内自下向上依次设有省煤器ECO、蒸发器EVA、一次过热器1SH、二次过热器2SH和中间再热过热器10，干熄焦锅炉3内的水经预热、蒸发和过热生成主蒸汽；
3)汽轮机包括并排连接的高压缸8和低压缸12，其中高压缸8接收干熄焦锅炉3中二次过热器2SH产生的主蒸汽进行部分膨胀做功；高压缸内主蒸汽做功后的中温中压蒸汽引入中间再热过热器10再热后生成温度与主蒸汽温度相同的高温再热蒸汽，高温再热蒸汽引入汽轮机低压缸12进行膨胀做功，将热能转化为机械能并通过发电13机发电；汽轮机冷凝水送入除盐水箱16；
4)干熄焦锅炉3尾部降温至160℃～180℃的惰性循环气体经二次除尘器4除尘后，送往热管换热器6与除盐水箱16输送的除盐水换热，换热后温度降至130℃以下的惰性循环气体送回干熄炉1；经加热至70℃以上的除盐水经除氧器18除氧后送入干熄焦锅炉3中循环使用。
用于实现所述工艺的一种干熄焦锅炉中间再热发电系统，包括惰性气体循环系统和汽水循环系统；所述惰性气体循环系统包括干熄炉1、一次除尘器2、干熄焦锅炉3、二次除尘器4、循环风机5和热管换热器6；汽水循环系统包括汽轮机、冷凝器14、凝结水泵15、除盐水箱16、除氧给水泵17、除氧器18和锅炉给水泵19；所述干熄炉1的惰性循环气体排出口通过一次除尘器2连接干熄焦锅炉3顶部惰性循环气体入口，干熄焦锅炉3通过汽轮机拖动发电机13；汽轮机的出汽口通过冷凝器14和凝结水泵15连接除盐水箱16的进水口，除盐水箱16的出水口通过热管换热器6、除氧器18和锅炉给水泵19连接干熄焦锅炉3中省煤器ECO的进水口；干熄焦锅炉3底部的惰性循环气体出口通过二次除尘器4、循环风机5、热管换热器6连接干熄炉1的惰性循环气体流入口；所述干熄焦锅炉3中自下向上依次设有省煤器ECO、蒸发器EVA、一次过热器1SH、二次过热器2SH和中间再热过热器10；所述汽轮机中设依次连接的高压缸8和低压缸12；省煤器ECO的出水口连接干熄焦锅炉3中汽包20的入水口，汽包20的上升管和下降管分别连接蒸发器EVA，汽包20的饱和蒸汽出口连接一次过热器1SH的蒸汽入口；一次过热器1SH的过热蒸汽出口连接二次过热器2SH的过热蒸汽入口，二次过热器2SH的主蒸汽出口连接汽轮机中高压缸8的主蒸汽入口，高压缸8的中温蒸汽出口连接干熄焦锅炉3中间再热过热器10的中温蒸汽入口，中间再热过热器10的高温再热蒸汽出口连接汽轮机低压缸12的高温再热蒸汽入口。
所述汽轮机的高压缸8和低压缸12同轴设置，并连接同一台发电机13。
本发明的惰性气体循环系统中，干熄炉1内红焦从预存段下降到冷却段，然后与惰性循环气体进行换热，经过换热升温的惰性循环气体经一次除尘器2除去气体中的粗颗粒焦粉，然后进入干熄焦锅炉3与锅炉给水和再热蒸汽进行换热。干熄焦锅炉3分别产生主蒸汽和高温再热蒸汽，同时惰性循环气体温度降至160℃～180℃；由干熄焦锅炉3出来的低温惰性循环气体经过二次除尘器4除尘后，再由循环风机5送入热管换热器6冷却至130℃以下，然后送入干熄炉1循环使用。
本发明的汽水循环系统中，干熄焦锅炉1产生主蒸汽，通过主蒸汽管7与汽轮机高压缸8主蒸汽入口相连，在汽轮机高压缸8内进行部分膨胀做功后通过中温蒸汽管9与干熄焦锅炉3中间再热过热器10相连；经过中间再热过热器10加热至与主蒸汽温度相同温度后的高温再热蒸汽经高温再热蒸汽管11与汽轮机低压缸12的高温再热蒸汽入口相连；经汽轮机低压缸12膨胀做功；由汽轮机高压缸8和低压缸12内产生的热能转化为机械能，并通过发电机13最终转化为电能。
冷凝器中的凝结水经过凝结水泵15送入除盐水箱16；除盐水经过除氧给水泵17送至热管换热器6，将水温加热至70℃以上后送至除氧器18；除氧水经锅炉给水泵19送入干熄焦锅炉3循环使用。
以采用本发明的某工程为例，180t/h干熄炉，惰性循环气体量约为266400Nm3/h,与传统干熄焦锅炉发电系统进行对比(两种方案均按照纯凝方案计算)，传统干熄焦锅炉发电电量为29.8MW，本发明所述干熄焦锅炉中间再热发电系统在干熄炉能力相同的条件下，发电量提高约6％，电价按0.55元/KW·h计算，年发电收入增加约800万元，因发电量增加而提高的经济效益相当可观。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种干熄焦锅炉中间再热发电工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)干熄炉接收干熄焦锅炉冷却后的惰性循环气体，惰性循环气体吸收焦炭显热后温度升高至850℃～980℃；
2)升温后的惰性循环气体自干熄炉顶部排出进入一次除尘器中，经分离粗颗粒焦粉后进入干熄焦锅炉；干熄焦锅炉内自下向上依次设有省煤器、蒸发器、一次过热器、二次过热器和中间再热过热器；干熄焦锅炉内的水经预热、蒸发、过热生成主蒸汽；
3)汽轮机包括并排连接的高压缸和低压缸，其中高压缸接收干熄焦锅炉中二次过热器产生的主蒸汽进行部分膨胀做功；高压缸内主蒸汽做功后的中温中压蒸汽引入中间再热过热器再热后生成温度与主蒸汽温度相同的高温再热蒸汽，高温再热蒸汽引入汽轮机低压缸进行膨胀做功，将热能转化为机械能并通过发电机发电；汽轮机冷凝水送入除盐水箱；
4)干熄焦锅炉尾部降温至160℃～180℃的惰性循环气体经二次除尘器除尘后，送往热管换热器与除盐水箱输送的除盐水换热，换热后温度降至130℃以下的惰性循环气体送回干熄炉；经加热至70℃以上的除盐水经除氧器除氧后送入干熄焦锅炉中循环使用。
2.用于实现权利要求1所述工艺的一种干熄焦锅炉中间再热发电系统，包括惰性气体循环系统和汽水循环系统；所述惰性气体循环系统包括干熄炉、一次除尘器、干熄焦锅炉、二次除尘器、循环风机和热管换热器；汽水循环系统包括汽轮机、冷凝器、凝结水泵、除盐水箱、除氧给水泵、除氧器和锅炉给水泵；所述干熄炉的惰性循环气体排出口通过一次除尘器连接干熄焦锅炉顶部惰性循环气体入口，干熄焦锅炉通过汽轮机拖动发电机；汽轮机的出汽口通过冷凝器和凝结水泵连接除盐水箱的进水口，除盐水箱的出水口通过热管换热器、除氧器和锅炉给水泵连接干熄焦锅炉中省煤器的进水口；干熄焦锅炉底部的惰性循环气体出口通过二次除尘器、循环风机、热管换热器连接干熄炉的惰性循环气体流入口；其特征在于，所述干熄焦锅炉中自下向上依次设有省煤器、蒸发器、一次过热器、二次过热器和中间再热过热器；所述汽轮机中设依次连接的高压缸和低压缸；省煤器的出水口连接干熄焦锅炉中汽包的入水口，汽包的上升管和下降管分别连接蒸发器，汽包的饱和蒸汽出口连接一次过热器的蒸汽入口；一次过热器的过热蒸汽出口连接二次过热器的过热蒸汽入口，二次过热器的主蒸汽出口连接汽轮机中高压缸的主蒸汽入口，高压缸的中温蒸汽出口连接干熄焦锅炉中间再热过热器的中温蒸汽入口，中间再热过热器的高温再热蒸汽出口连接汽轮机低压缸的高温再热蒸汽入口。
3.根据权利要求2所述的一种干熄焦锅炉中间再热发电系统，其特征在于，所述汽轮机的高压缸和低压缸同轴设置，并连接同一台发电机。
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