CN201686659U - 焦炉上升管余热发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冶金行业焦炉上升管的余热发电装置，包括炉顶换热上升管、高压水输送系统、闪蒸系统和汽轮机发电系统。除盐水通过给水泵送入热力除氧器，除氧后的水由高压给水泵经循环水总管和下连管送入换热上升管、与荒煤气进行热交换，吸收荒煤气的显热。热交换中荒煤气放热，温度下降，除盐水吸热，温度上升。高温除盐水经过上连管和高温水总管进入一次闪蒸罐和二次闪蒸罐中，扩容减压产生闪蒸汽。两次闪蒸汽分别作为主蒸汽和补汽进入汽轮机，以驱动汽轮机旋转并带动发电机发电。汽轮机排出的乏汽在凝汽器中冷却，再由凝结水泵送入除氧器中，除氧后的水再由高压给水泵送至循环水总管中，至此完成水的循环。

Description

焦炉上升管余热发电装置

技术领域

本实用新型涉及焦炉能源的再利用，具体涉及一种焦炉的余热发电装置。

背景技术

目前，我国焦化厂对焦炉上升管的余热普遍没有回收利用。早在20世纪70年代，我国首次采用上升管汽化冷却装置回收荒煤气显热，产生蒸汽。到80年代已有近30座焦炉使用，后因个别的爆炸事故等原因影响到其进一步的推广使用。分析原因主要有两条，其一：上升管汽化冷却装置为夹套结构，夹套中的水吸收煤气显热后、沸腾产生具有一定压力的饱和蒸汽，上升管受力而变形，影响焦炉的正常生产。其二：安全问题。上升管汽化冷却装置属于压力容器，应按压力容器进行设计、制造和管理。1983年，新日铁利用有机热载体回收上升管的余热，我国重钢焦化厂引用了该技术。最近济钢开发了新型上升管，利用导热油回收荒煤气的显热，并进行了工业试验。从焦炉上升管汽化冷却系统的原理分析可知：当采用有机热载体，如导热油或萨姆斯-700回收上升管荒煤气的余热时，有机热载体的工作温度受到其使用温度上限的限制。有机热载体在夹套内流动，属于对流换热。在热交换中，有机热载体与水相比，性能较差，在150～200℃下，其导热系数仅为水的1/6左右，其比热容为水的1/2左右，其粘度为水的12倍左右，可见在传递相同的热量时，有机热载体的流量和动力消耗均比水要大得多，造成了现有焦炉上升管余热利用装置的缺陷。

发明内容

本实用新型的目的，在于提供一种设计新颖、原理可靠、可提高环保节能技术水平的焦炉上升管余热发电装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种焦炉上升管余热发电装置，包括炉顶换热上升管、高压给水泵、一次闪蒸罐、二次闪蒸罐、汽轮机和发电机等部件，若干并联的换热上升管的出口端连接上连管，若干个上连管的末端均连接至高温水总管，高温水总管连接至一次闪蒸罐，一次闪蒸罐的一端连接二次闪蒸罐，其另一端与二次闪蒸罐的另一端均连接至汽轮机，汽轮机与发电机联接，由汽轮机的旋转带动发电机发电。若干并联的换热上升管的入口端连接下连管，若干个下连管末端均连接至循环水总管，循环水总管的管路中连接有高压给水泵。在各管路中均装有电控阀组，以控制汽水的流量和压力。

高压水输送管路中还设有冷却塔、凝汽器、凝结水泵、除盐水槽、与除盐水槽连接的给水泵，以及除氧器等部件，经处理后的高温水送至循环水总管。

所述的换热上升管为带有保温层的半盘管夹套式或盘管式。

本实用新型的焦炉上升管余热发电装置，大幅度改善了炉顶操作环境，提高了环保节能水平，使我国焦炉上升管的余热利用技术整体水平上了一个新台阶，达到了国内一流和国际先进水平。

附图说明

图1为本实用新型焦炉上升管余热发电装置的整体连接示意图；

图2为换热上升管的剖面结构示意图。

图中：1、换热上升管，2、上连管，3、高温水总管，4、电控阀组，5、一次闪蒸罐，6、汽轮机，7、发电机，8、冷却塔，9、凝汽器，10、凝结水泵，11、二次闪蒸罐，12、除盐水槽，13、给水泵，14、除氧器，15、高压给水泵，16、循环水总管，17、下连管，18、保温层。

具体实施方式

参见图1、图2，焦炉上升管余热发电装置，包括炉顶换热上升管1、高压水输送系统、闪蒸装置和汽轮机发电系统。换热上升管1采用半盘管夹套式(或盘管式)的换热结构，设有上下连管2、17分别与高温水总管3和循环水总管16相连。高压水输送系统中设有冷却塔8、凝汽器9、凝结水泵10、除盐水槽12、给水泵13、除氧器14，将处理后的高温水送至循环水总管16。

闪蒸装置包括一次闪蒸罐5和二次闪蒸罐11，由换热上升管1产生的高温水，经过上连管2和高温水总管3进入一次闪蒸罐5中，产生压力约为1.0MPa的闪蒸汽；一次闪蒸罐5中的高温水进入二次闪蒸罐11中，产生压力约为0.4MPa的闪蒸汽。

所述汽轮机发电系统，包括汽轮机6和发电机7，经过两次闪蒸的蒸汽、分别做为主蒸汽和补汽进入汽轮机6，驱动汽轮机6的旋转，并带动发电机7发电。

除盐水经给水泵13送入热力除氧器14，除氧后由高压给水泵15经过循环水总管16和下连管17送入换热上升管1，与荒煤气进行热交换，吸收荒煤气的显热。在热交换中，荒煤气放热、温度下降，除盐水吸热、温度上升。由于水的饱和温度随压力升高而升高，因此提高水的压力，使水呈未饱和状态。产生的高温水经过上连管2和高温水总管3进入一次闪蒸罐5中。高温水在此扩容减压，产生压力约为1.0MPa的闪蒸汽。一次闪蒸罐5中的高温热水进入二次闪蒸罐11中进行第二次闪蒸，产生压力约为0.4MPa的闪蒸汽。两次闪蒸的蒸汽分别做为主蒸汽和补汽进入汽轮机6的高压汽缸和低压汽缸，在此，蒸汽的热能转化为机械功，驱动汽轮机6旋转，并带动发电机7发电。由汽轮机6排出的乏汽在凝汽器9中冷却为凝结水，再由凝结水泵10送入除氧器14中热力除氧。除氧后的水再由高压给水泵15送至循环水总管16中，至此完成水的循环。

系统中安装的电控阀组4主要用于控制汽水的流量和压力。系统采用DCS集散控制系统控制，以确保安全运行。

正常生产时，四大部分同时作业，高效换热的上升管将上升管中的荒煤气分散的余热回收；对余热回收中产生的高温水采用二级闪蒸技术以产生不同压力的蒸汽梯级利用，用于驱动补汽凝汽式汽轮机组发电。

本实用新型能明显改善炉顶操作环境，提高环保节能水平；从根本上解决了上升管余热利用的问题。具有方法新颖、原理可靠、技术成熟、市场广阔等优点，使我国焦炉上升管余热利用技术整体水平上一个新台阶，达到国内一流和国际先进水平。

Claims (2)

1.一种焦炉上升管余热发电装置，包括炉顶换热上升管(1)、高压给水泵(15)、一次闪蒸罐(5)、二次闪蒸罐(11)、汽轮机(6)和发电机(7)，其特征在于：若干并联的换热上升管(1)，其出口端连接上连管(2)，上连管(2)的末端均连接至高温水总管(3)，高温水总管(3)连接至一次闪蒸罐(5)，一次闪蒸罐(5)的一端连接二次闪蒸罐(11)，其另一端与二次闪蒸罐(11)的另一端均连接至汽轮机(6)，汽轮机(6)与发电机(7)联接，由汽轮机(6)的旋转带动发电机(7)发电；若干并联的换热上升管(1)的入口端连接下连管(17)，下连管(17)的末端均连接至循环水总管(16)，循环水总管(16)的管路中连接有高压给水泵(15)；各管路中装有电控阀组(4)以控制汽水的流量和压力；高压水输送管路中还设有冷却塔(8)、凝汽器(9)、凝结水泵(10)、除盐水槽(12)、与除盐水槽(12)连接的给水泵(13)，以及除氧器(14)，处理后的高温水送至循环水总管(16)。

2.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热发电装置，其特征在于：所述的换热上升管(1)带有保温层(18)，其结构为半盘管夹套式或盘管式。

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