CN205933739U - 一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，包括分布式上升管荒煤气蒸发器组、分布式上升管荒煤气过热器组、锅筒、循环泵、汽轮机、给水泵和发电机；所述分布式上升管荒煤气蒸发器组和分布式上升管荒煤气过热器组分别独立的包括一组并联设置的分布式上升管荒煤气换热器；所述锅筒上设有汽水混合物进口、饱和蒸汽出口管道、进水口、出水口；所述分布式上升管荒煤气蒸发器组与锅筒的汽水混合物进口连接；所述锅筒的饱和蒸汽出口管道、分布式上升管荒煤气过热器组、汽轮机、给水泵、锅筒的进水口依次连接。该发电装置结构简单、使用方便，可实现对荒煤气带出热的有效回收用于发电，达到产生高品位能量的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于节能环保技术领域，尤其是一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置。
背景技术
焦炉能对煤炭做高温干馏处理，将其高效地转换为焦炭、焦炉煤气、煤焦油、粗苯等产物，是高效的能量转换窑炉。在焦炉支出热中，650℃-700℃荒煤气的带出热约占36％，具有极高的回收利用价值。目前，通常采用降温处理工艺来实现荒煤气的工业应用，传统工艺为：向高温荒煤气喷洒大量70℃-75℃循环氨水使其降温，实现余热回收，然而，这会导致高温荒煤气带出热因循环氨水的大量蒸发而浪费。
在20世纪80年代，日本大部分焦化厂曾将导热油用于上升管回收荒煤气带出热：他们将上升管做成夹套管，导热油通过夹套管与高温荒煤气间接换热，被加热的高温导热油可用于多种用途，例如蒸氨、蒸馏煤焦油、干燥入炉煤等等。后来，我国济钢曾在五孔上升管进行了类似的试验；我国武钢、马钢、鞍钢、涟钢、北京焦化厂、沈阳煤气二厂、本钢一铁、平顶山焦化厂等多家企业曾在上升管采用水汽化冷却技术回收这部分热量；此外，也有企业采用以氮气为介质、与高温荒煤气间接换热的方法。然而，以上各种方法或多或少存在以下问题：传热过程的结构设计不合理、循环不够通畅、荒煤气侧壁面焦油粘结导致堵塞荒煤气通道、导热油结焦堵塞导热油通道、或不能有效解决开停车和运行过程的热胀冷缩问题,这使得以上方法或者难以成功实施，或者难以实现令人满意的效果。
实用新型内容
技术问题：克服现有技术中的不足，提供一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，可顺利实现对荒煤气带出热的有效回收，达到发电、产生高品位能量的目的。
技术方案：本实用新型提供的一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，包括分布式上升管荒煤气蒸发器组、分布式上升管荒煤气过热器组、锅筒、循环泵、汽轮机、给水泵和发电机；所述分布式上升管荒煤气蒸发器组和分布式上升管荒煤气过热器组分别独立的包括一组并联设置的分布式上升管荒煤气换热器；所述锅筒上设有汽水混合物进口、饱和蒸汽出口管道、进水口、出水口；所述分布式上升管荒煤气蒸发器组与锅筒的汽水混合物进口连接；所述锅筒的饱和蒸汽出口管道、分布式上升管荒煤气过热器组、汽轮机、给水泵、锅筒的进水口依次连接；所述锅筒的出水口和循环泵连接，所述循环泵与分布式上升管荒煤气蒸发器组连接；所述发电机与汽轮机连接。
作为改进，所述分布式上升管荒煤气换热器包括荒煤气通道、换热器组件；所述荒煤气通道自内而外依次包括耐高温黑体防粘涂层、内筒壁、纳米高导热层、换热层、保温层和外筒壁；所述换热器组件设于换热层内；所述换热器组件包括下集箱、上集箱以及一组分别与下集箱、上集箱连接的换热管；所述下集箱上设有工质进口、上集箱上设有工质出口；分布式上升管荒煤气蒸发器组的工质进口的进口工质为饱和水、工质出口的出口工质为汽水混合物，分布式上升管荒煤气过热器组的工质进口的进口工质为饱和蒸汽、工质出口的出口工质为过热蒸汽。
作为另一种改进，所述换热管平行于轴线方向设于换热层内；所述换热管上部和下部分别设有弧形凹陷，中部设有弧形凸起；换热管的上部、下部和中部为弧形，以符合工作时上下集箱固定和换热管受热膨胀的需要。
作为另一种改进，所述荒煤气通道内筒壁上设有一组直翅片或钉头，所述直翅片或钉头表面涂有耐高温黑体防粘涂层；直翅片或钉头可强化荒煤气与内筒壁间的传热。
作为另一种改进，所述内筒壁上部和外筒壁中部分别设有膨胀节，以适应外筒和内筒的工作温度不同引起的膨胀量不一致；所述外筒壁下部设有小孔，小孔与外界大气相通，使得间隙内随时与外界大气的气压平衡。
作为另一种改进，还包括补水管路，所述补水管路连接于汽轮机和给水泵之间。
本实用新型还提供了一种分布式上升管荒煤气换热器，包括荒煤气通道、换热器组件；所述荒煤气通道自内而外依次包括耐高温黑体防粘涂层、内筒壁、纳米高导热层、换热层、保温层和外筒壁；所述换热器组件设于换热层内；所述换热器组件包括下集箱、上集箱以及一组分别与下集箱、上集箱连接的换热管；所述下集箱上设有工质进口、上集箱上设有工质出口；分布式上升管荒煤气蒸发器组的工质进口的进口工质为饱和水、工质出口的出口工质为汽水混合物，分布式上升管荒煤气过热器组的工质进口的进口工质为饱和蒸汽、工质出口的出口工质为过热蒸汽。
作为改进，所述换热管平行于轴线方向设于换热层内；所述换热管上部和下部分别设有弧形凹陷，中部设有弧形凸起；换热管的上部、下部和中部为弧形，以符合工作时上下集箱固定和换热管受热膨胀的需要。
作为另一种改进，所述荒煤气通道内筒壁上设有一组直翅片或钉头，所述直翅片或钉头表面涂有耐高温黑体防粘涂层；直翅片或钉头可强化荒煤气与内筒壁间的传热。
作为另一种改进，所述直翅片或钉头沿内筒壁均匀设置。
作为另一种改进，所述内筒壁上部和外筒壁中部分别设有膨胀节，以适应外筒和内筒的工作温度不同引起的膨胀量不一致；所述外筒壁下部设有小孔，小孔与外界大气相通，使得间隙内随时与外界大气的气压平衡。
有益效果：本实用新型提供的焦炉上升管余热锅炉发电装置结构简单、使用方便，可实现对荒煤气带出热的有效回收用于发电，达到产生高品位能量的目的。
本实用新型提供的焦炉上升管余热锅炉发电装置将分布式上升管荒煤气换热器分为两组，第一组回收荒煤气热量用于产生饱和蒸汽，第二组回收荒煤气热量用于将饱和蒸汽变为过热蒸汽，无需提供其他热源，成本低廉，使用方便。
本实用新型提供的上升管荒煤气换热器上设有保温层，其为取热装置的热保护层防止热量损失，同时可和外筒壁组合成缓冲结构使换热器内层物件免受到外界的冲击。
附图说明
图1为本实用新型的焦炉上升管余热锅炉发电装置的结构示意图。
图2为上升管荒煤气换热器的结构示意图。其中，分布式上升管荒煤气蒸发器组的工质进口的进口工质为饱和水(图2括号外)、工质出口的出口工质为汽水混合物(图2括号外)。分布式上升管荒煤气过热器组的工质进口的进口工质为饱和蒸汽(图2括号内)、工质出口的出口工质为过热蒸汽(图2括号内)。
图3为上升管荒煤气换热器的局部放大示意图。
图4为换热管的结构示意图。
图5为直翅片或钉头的布置示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型的焦炉上升管余热锅炉发电装置作出进一步说明。
直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，见图1，包括分布式上升管荒煤气蒸发器组21、分布式上升管荒煤气过热器组22、锅筒24、循环泵25、汽轮机26、给水泵27、发电机28、补水管路29；分布式上升管荒煤气蒸发器组21和分布式上升管荒煤气过热器组22分别独立的包括一组并联设置的分布式上升管荒煤气换热器23；锅筒24上设有汽水混合物进口、饱和蒸汽出口管道、进水口、出水口；分布式上升管荒煤气蒸发器组21与锅筒24的汽水混合物进口连接；锅筒24的饱和蒸汽出口管道、分布式上升管荒煤气过热器组22、汽轮机26、给水泵27、锅筒24的进水口依次连接；锅筒24的出水口和循环泵25连接，循环泵25与分布式上升管荒煤气蒸发器组21连接；发电机28与汽轮机26连接；补水管路29连接于汽轮机26和给水泵27之间。
分布式上升管荒煤气换热器23，见图2至5，包括荒煤气通道1、换热器组件；荒煤气通道1自内而外依次包括耐高温黑体防粘涂层3、内筒壁4、纳米高导热层5、换热层6、保温层7和外筒壁8；换热器组件设于换热层6内。
换热器组件包括下集箱9、上集箱10以及一组分别与下集箱9、上集箱10连接的换热管11；下集箱9上设有工质进口12、上集箱10上设有工质出口13；分布式上升管荒煤气蒸发器组21的工质进口12的进口工质为饱和水、工质出口13的出口工质为汽水混合物，分布式上升管荒煤气过热器组22的工质进口12的进口工质为饱和蒸汽、工质出口13的出口工质为过热蒸汽。换热管11平行于轴线方向设于换热层6内；换热管11上部和下部分别设有弧形凹陷14，中部设有弧形凸起15；换热管的上部、下部和中部为弧形，以符合工作时上下集箱固定和换热管受热膨胀的需要。
荒煤气通道1内筒壁上设有一组直翅片或钉头16，直翅片或钉头16表面涂有耐高温黑体防粘涂层；直翅片或钉头16可强化荒煤气与内筒壁间的传热。内筒壁4上部和外筒壁8中部分别设有膨胀节17，以适应外筒和内筒的工作温度不同引起的膨胀量不一致；外筒壁8下部设有小孔18，小孔与外界大气相通，使得间隙内随时与外界大气的气压平衡。
该装置的工作原理：
(1)在分布式上升管荒煤气蒸发器组21内给水从下集箱9的工质进口12进入下集箱9，然后分配到换热管11内，吸收热量后产生一定量的蒸汽，各换热管11内的汽水混合物上升汇总进入上集箱10；经上集箱10的工质出口13进入锅筒22内汽水分离；
(2)蒸汽进入分布式上升管荒煤气过热器组22内进一步加热产生中、高压过热蒸汽，进入汽轮机做功发电；顺利实现对荒煤气带出热的有效回收达到产生高品位能量的目的，做功后的乏汽冷凝后经锅筒24进入循环泵25；完成循环。
以以100万吨/年焦化为例，荒煤气温度为750℃，目前，经喷氨水降温至70℃。
对其改造，利用本直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，可产回收荒煤气余热，可产0.8MPa饱和蒸汽达9～12万吨/年，或3.82MPa、300℃过热蒸汽8～10万吨/年，将此蒸汽接入发电系统，年发电量达1500万kWH，经济效益显著。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，其特征在于：包括分布式上升管荒煤气蒸发器组(21)、分布式上升管荒煤气过热器组(22)、锅筒(24)、循环泵(25)、汽轮机(26)、给水泵(27)和发电机(28)；所述分布式上升管荒煤气蒸发器组(21)和分布式上升管荒煤气过热器组(22)分别独立的包括一组并联设置的分布式上升管荒煤气换热器(23)；所述锅筒(24)上设有汽水混合物进口、饱和蒸汽出口管道、进水口、出水口；所述分布式上升管荒煤气蒸发器组(21)与锅筒(24)的汽水混合物进口连接；所述锅筒(24)的饱和蒸汽出口管道、分布式上升管荒煤气过热器组(22)、汽轮机(26)、给水泵(27)、锅筒(24)的进水口依次连接；所述锅筒(24)的出水口和循环泵(25)连接，所述循环泵(25)与分布式上升管荒煤气蒸发器组(21)连接；所述发电机(28)与汽轮机(26)连接。
2.根据权利要求1所述的一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，其特征在于：所述分布式上升管荒煤气换热器(23)包括荒煤气通道(1)、换热器组件；所述荒煤气通道(1)自内而外依次包括耐高温黑体防粘涂层(3)、内筒壁(4)、纳米高导热层(5)、换热层(6)、保温层(7)和外筒壁(8)；所述换热器组件设于换热层(6)内；所述换热器组件包括下集箱(9)、上集箱(10)以及一组分别与下集箱(9)、上集箱(10)连接的换热管(11)；所述下集箱(9)上设有工质进口(12)、上集箱(10)上设有工质出口(13)；分布式上升管荒煤气蒸发器组(21)的工质进口(12)的进口工质为饱和水、工质出口(13)的出口工质为汽水混合物，分布式上升管荒煤气过热器组(22)的工质进口(12)的进口工质为饱和蒸汽、工质出口(13)的出口工质为过热蒸汽。
3.根据权利要求2所述的一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，其特征在于：所述换热管(11)平行于轴线方向设于换热层(6)内；所述换热管(11)上部和下部分别设有弧形凹陷(14)，中部设有弧形凸起(15)；换热管的上部、下部和中部为弧形，以符合工作时上下集箱固定和换热管受热膨胀的需要。
4.根据权利要求2所述的一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，其特征在于：所述荒煤气通道(1)内筒壁上设有一组直翅片或钉头(16)，所述直翅片或钉头(16)表面涂有耐高温黑体防粘涂层；直翅片或钉头(16)可强化荒煤气与内筒壁间的传热。
5.根据权利要求2所述的一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，其特征在于：所述内筒壁(4)上部和外筒壁(8)中部分别设有膨胀节(17)，以适应外筒和内筒的工作温度不同引起的膨胀量不一致；所述外筒壁(8)下部设有小孔(18)，小孔与外界大气相通，使得间隙内随时与外界大气的气压平衡。
6.根据权利要求1所述的一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置，其特征在于：还包括补水管路(29)，所述补水管路(29)连接于汽轮机(26)和给水泵(27)之间。
7.一种分布式上升管荒煤气换热器，其特征在于：包括荒煤气通道(1)、换热器组件；所述荒煤气通道(1)自内而外依次包括耐高温黑体防粘涂层(3)、内筒壁(4)、纳米高导热层(5)、换热层(6)、保温层(7)和外筒壁(8)；所述换热器组件设于换热层(6)内；所述换热器组件包括下集箱(9)、上集箱(10)以及一组分别与下集箱(9)、上集箱(10)连接的换热管(11)；所述下集箱(9)上设有工质进口(12)、上集箱(10)上设有工质出口(13)；分布式上升管荒煤气蒸发器组(21)的工质进口(12)的进口工质为饱和水、工质出口(13)的出口工质为汽水混合物，分布式上升管荒煤气过热器组(22)的工质进口(12)的进口工质为饱和蒸汽、工质出口(13)的出口工质为过热蒸汽。
8.根据权利要求7所述的分布式上升管荒煤气换热器，其特征在于：所述换热管(11)平行于轴线方向设于换热层(6)内；所述换热管(11)上部和下部分别设有弧形凹陷(14)，中部设有弧形凸起(15)；换热管的上部、下部和中部为弧形，以符合工作时上下集箱固定和换热管受热膨胀的需要。
9.根据权利要求7所述的分布式上升管荒煤气换热器，其特征在于：所述荒煤气通道(1)内筒壁上设有一组直翅片或钉头(16)，所述直翅片或钉头(16)表面涂有耐高温黑体防粘涂层；直翅片或钉头(16)可强化荒煤气与内筒壁间的传热。
10.根据权利要求7所述的分布式上升管荒煤气换热器，其特征在于：所述内筒壁(4)上部和外筒壁(8)中部分别设有膨胀节(17)，以适应外筒和内筒的工作温度不同引起的膨胀量不一致；所述外筒壁(8)下部设有小孔(18)，小孔与外界大气相通，使得间隙内随时与外界大气的气压平衡。
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2016
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| CN106281368A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-04 | 南京华电节能环保设备有限公司 | 一种直流式焦炉上升管余热锅炉发电装置 |
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