CN211814297U - 焦炉荒煤气余热回收再利用系统 - Google Patents

Abstract

一种焦炉荒煤气余热回收再利用系统，包括焦炉、高温余热锅炉、汽轮机、油气分离器、低温余热锅炉、煤气冷却器、油水分离器、低温余热回收装置，同时设置高温余热锅炉、低温余热锅炉、低温余热回收装置，实现了荒煤气高温显热、重质焦油低温余热、60‑100℃荒煤气低温余热的有效回收，大幅减少荒煤气热能资源浪费，同时将回收产生的过热蒸汽推动汽轮机发电，有效节约企业电力成本，还实现焦炉煤气温度的精确控制，有助于大幅降低后续焦炉煤气制天然气的生产成本，提升天然气产品的竞争力；本方案还能回收荒煤气中大量存在的重质焦油、轻质焦油，回收的重质焦油、轻质焦油成为焦化企业的副产品，为企业创利增收，具有良好的经济及社会效益。

Description

焦炉荒煤气余热回收再利用系统

技术领域

本实用新型涉及焦炉余热回收技术领域，尤其涉及一种焦炉荒煤气余热回收再利用系统。

背景技术

一座焦炉中含有几十个炭化室(如56个)，这些炭化室在运行期间产生大量600～800℃的荒煤气，具有很高的热能，目前国内外焦炉普遍采用的工艺流程是将炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管、桥管进入集气管，将荒煤气在桥管内被氨水直接喷洒冷却至85℃左右，冷却后的荒煤气含有大量焦油等成分，温度依然较高，还需经过多种处理才能成为焦炉煤气，致使焦炉煤气制天然气(SNG、CNG、LNG)成本过高，天然气产品缺乏明显竞争力。该种工艺既浪费了荒煤气中大量的热能显热，还浪费了荒煤气中具有较高经济价值的轻质焦油、重质焦油等成分。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种焦炉荒煤气余热回收再利用系统。

一种焦炉荒煤气余热回收再利用系统，包括焦炉、高温余热锅炉、汽轮机、油气分离器、低温余热锅炉、煤气冷却器、油水分离器、低温余热回收装置，所述焦炉荒煤气出口端与高温余热锅炉第一入口连接，所述高温余热锅炉第一出口与油气分离器第一入口连接，所述汽轮机一端与高温余热锅炉第二出口连接，所述汽轮机另一端与换热器第二入口连接，所述油气分离器第一出口与煤气冷却器第一入口连接，所述油气分离器第二入出口与低温余热锅炉第一入口连接，所述低温余热锅炉第一出口与油气分离器第二入口连接，所述低温余热锅炉第二出口与高温余热锅炉第二入口连接，所述低温余热锅炉第三出口与重质焦油储罐连接，所述煤气冷却器第一出口与油水分离器第一入口连接，所述油水分离器第一出口第一路与油气分离器第三入口连接，所述油水分离器第一出口第二路与轻质焦油储罐连接，所述油水分离器第二出口与氨水池连接，所述低温余热回收装置一端与煤气冷却器第二出口连接，所述低温余热回收装置另一端与低温余热锅炉第二入口连接，所述低温余热回收装置包括冷媒蒸发器、汽液分离器、压缩机、换热器、热水储存器，所述冷媒蒸发器第一入口与煤气冷却器第二出口连接，所述冷媒蒸发器第一出口与焦炉煤气气柜连接，所述汽液分离器一端与冷媒蒸发器第二出口连接，所述压缩机一端与汽液分离器另一端连接，所述换热器第一入口与压缩机另一端连接，所述换热器第一出口与冷媒蒸发器第二入口连接，所述热水储存器第一入口与换热器第二出口连接，所述热水储存器第一出口与低温余热锅炉第二入口连接。

优选的，所述汽轮机与换热器之间还设置有凝汽器。

优选的，所述热水储存器第一出口与低温余热锅炉第二入口之间还设置有除氧器，所述热水储存器还设置有第二出口。

优选的，所述焦炉荒煤气出口端与高温余热锅炉第一入口连接的烟道上还设置有第一调节阀，所述冷媒蒸发器第一入口与煤气冷却器第二出口连接的管道上还设置有第二调节阀。

优选的，所述冷媒蒸发器第一入口与煤气冷却器第二出口连接的管道上还设置有第一温度传感器，所述冷媒蒸发器第一出口与焦炉煤气气柜连接的管道上还设置有第二温度传感器。

本方案同时设置高温余热锅炉、低温余热锅炉、低温余热回收装置，实现了荒煤气高温显热、低温余热的充分回收及再利用，有效减少荒煤气热能资源浪费，同时还将回收的过热蒸汽推动汽轮机发电，有效节约企业电力成本，进一步减少焦炭生产成本，提升焦炭产品竞争力，还实现焦炉煤气温度的精确控制，有助于大幅降低后续焦炉煤气制天然气的生产成本，提升天然气产品的竞争力。

本方案通过设置低温余热锅炉，还能使重质焦油低温余热被回收后被分离，其中大部分重质焦油做为副产品被输送至重质焦油储罐中，通过设置油水分离器，还能使轻质焦油与氨水相分离，其中大部分轻质焦油做为副产品被输送至轻质焦油储罐中。本方案在实现荒煤气高温显热回收、重质焦油低温余热回收、60-100℃荒煤气低温余热回收、过热蒸汽发电的同时，还能回收荒煤气中大量存在的重质焦油、轻质焦油，回收的重质焦油、轻质焦油成为焦化企业的副产品，为企业创利增收，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为焦炉荒煤气余热回收再利用系统的示意图。

图中：焦炉10、第一调节阀11、高温余热锅炉20、汽轮机30、凝汽器31、油气分离器40、低温余热锅炉50、煤气冷却器60、第二调节阀61、第一温度传感器62、油水分离器70、冷媒蒸发器81、第二温度传感器811、汽液分离器82、压缩机83、换热器84、热水储存器85、除氧器851。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

参见图1，本实用新型提供了一种焦炉荒煤气余热回收再利用系统，包括焦炉10、高温余热锅炉20、汽轮机30、油气分离器40、低温余热锅炉50、煤气冷却器60、油水分离器70、低温余热回收装置，所述焦炉10荒煤气出口端与高温余热锅炉20第一入口连接，以将焦炉10中大量600～800℃的荒煤气输送至高温余热锅炉20中，以使高温余热锅炉20内的水被加热汽化产生4～25MPa的过热蒸汽，并将荒煤气温度降至300～450℃，所述高温余热锅炉20第一出口与油气分离器40第一入口连接，以将300～450℃的荒煤气输送至油气分离器40中，所述汽轮机30一端与高温余热锅炉20第二出口连接，以将过热蒸汽输送至汽轮机30中，由过热蒸汽推动汽轮机30发电，汽轮机30发电后，过程蒸汽变为30～70℃的乏汽，所述汽轮机30另一端与换热器84第二入口连接，以将乏汽输送至换热器84中，以使乏汽与压缩机83输送的高温高压气态冷媒介质进行换热，所述油气分离器40中喷洒焦油，以使重质焦油从荒煤气中分离，此时重质焦油温度为130～240℃，仍具有较高的热能，并将荒煤气的温度从300～450℃降至180～260℃，所述油气分离器40第一出口与煤气冷却器60第一入口连接，以将脱重质焦油后的荒煤气输送至煤气冷却器60中，所述油气分离器40第二入出口与低温余热锅炉50第一入口连接，以将重质焦油输送至低温余热锅炉50中，重质焦油在低温余热锅炉50与水换热后被分离，低温余热锅炉50中的水被加热汽化产生0.1～3MPa的过热蒸汽，所述低温余热锅炉50第一出口与油气分离器40第二入口连接，以将小部分重质焦油输送至油气分离器40中，用于喷洒荒煤气，所述低温余热锅炉50第二出口与高温余热锅炉20第二入口连接，以将0.1～3MPa的过热蒸汽输送至高温余热锅炉20中，所述低温余热锅炉50第三出口与重质焦油储罐连接，以将大部分重质焦油副产品输送至重质焦油储罐中，所述煤气冷却器60中喷淋氨水，以将荒煤气的温度从180～260℃降低至60-100℃，以使轻质焦油从荒煤气中分离，所述煤气冷却器60第一出口与油水分离器70第一入口连接，以将轻质焦油、氨水混合物输送至油水分离器70中，所述油水分离器70将轻质焦油、氨水混合物相分离，所述油水分离器70第一出口第一路与油气分离器40第三入口连接，以将小部分轻质焦油输送至油气分离器40中，用于喷洒荒煤气，所述油水分离器70第一出口第二路与轻质焦油储罐连接，以将大部分轻质焦油副产品输送至轻质焦油储罐中，所述油水分离器70第二出口与氨水池连接，以将分离的氨水输送至氨水池中，供煤气冷却器60循环使用，降低氨水使用成本，所述低温余热回收装置一端与煤气冷却器60第二出口连接，所述低温余热回收装置另一端与低温余热锅炉50第二入口连接，所述低温余热回收装置包括冷媒蒸发器81、汽液分离器82、压缩机83、换热器84、热水储存器85，所述冷媒蒸发器81第一入口与煤气冷却器60第二出口连接，以将60-100℃的荒煤气输送至冷媒蒸发器81中，所述冷媒蒸发器81中的冷媒介质与荒煤气进行换热，以将荒煤气的温度从60-100℃降低至20-40℃，成为焦炉煤气，所述冷媒蒸发器81第一出口与焦炉煤气气柜连接，以将焦炉煤气输送至焦炉煤气气柜中，所述汽液分离器82一端与冷媒蒸发器81第二出口连接，以使汽化后的冷媒介质汽液分离，所述压缩机83一端与汽液分离器82另一端连接，以将气态冷媒介质输送至压缩机83中，所述压缩机83将气态冷媒介质压缩成为高温高压的气态冷媒介质，所述换热器84第一入口与压缩机83另一端连接，以使高温高压气态冷媒介质与换热器84中的乏汽换热，乏汽吸收热量后成为80-100℃的热水，所述换热器84第一出口与冷媒蒸发器81第二入口连接，以将换热后温度降低的冷媒介质输送至冷媒蒸发器81中，供循环使用，所述热水储存器85第一入口与换热器84第二出口连接，以将热水输送至热水储存器85中，所述热水储存器85第一出口与低温余热锅炉50第二入口连接，以将热水输送至低温余热锅炉50中。

本方案设置有高温余热锅炉20、低温余热锅炉50、低温余热回收装置，所述高温余热锅炉20充分回收600～800℃荒煤气中的高温显热，使高温余热锅炉20内的水被加热汽化并产生4～25MPa的过热蒸汽，过热蒸汽被输送至汽轮机30中发电，并荒煤气温度降至300～450℃，所述低温余热锅炉50充分回收油气分离器40分离出130～240℃重质焦油的低温余热，使重质焦油在低温余热锅炉50中与水换热后被分离，低温余热锅炉50中的水被加热汽化产生0.1～3MPa的过热蒸汽，所述低温余热回收装置充分回收60-100℃荒煤气的低温余热，将荒煤气转化为20-40℃的焦炉煤气，同时乏汽/冷却水在换热器84中与高温高压气态冷媒介质换热，使乏汽/冷却水吸收热量后成为80-100℃的热水。通过同时设置高温余热锅炉20、低温余热锅炉50、低温余热回收装置，实现了荒煤气高温显热、低温余热的充分回收及再利用，有效减少荒煤气热能资源浪费，同时还将回收的过热蒸汽推动汽轮机30发电，有效节约企业电力成本。

本方案换热器84、热水储存器85、低温余热锅炉50、高温余热锅炉20、汽轮机30中使用的水呈循环式设置，高温余热锅炉20产生过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机30发电后变为乏汽/冷却水，乏汽/冷却水被输送至换热器84中与高温高压气态冷媒介质热交换后成为热水，热水被输送至低温余热锅炉50中产生0.1～3MPa的过热蒸汽，再将该过热蒸汽输送至高温余热锅炉20中产生4～25MPa的过热蒸汽，在水路循环使用过程中，水资源得到充分使用，有效降低用水成本，同时将热水储存器85中的热水先输送至低温余热锅炉50中，低温余热锅炉50对热水进行加热以产生过热蒸汽，相对于直接对冷水加热，低温余热锅炉50对重质焦油余热的利用率更高，产生的过热蒸汽压力更大，再将0.1～3MPa的过热蒸汽输送至高温余热锅炉20中与600-800℃荒煤气热交换，可以产生更高压强的过热蒸汽，高温余热锅炉20在较低工作负荷情况下即可产生4～25MPa的过热蒸汽，大幅提升高温余热锅炉20对600-800℃荒煤气高温显热的利用率。

本方案通过设置低温余热锅炉50，使重质焦油低温余热被回收后被分离，其中小部分重质焦油被输送至油气分离器40中，用于喷洒荒煤气，大部分重质焦油做为副产品被输送至重质焦油储罐中，通过设置油水分离器70，使轻质焦油与氨水相分离，其中小部分轻质焦油被输送至油气分离器40中，用于喷洒荒煤气，大部分轻质焦油做为副产品被输送至轻质焦油储罐中。本方案在实现荒煤气高温显热回收、重质焦油低温余热回收、60-100℃荒煤气低温余热回收、过热蒸汽发电的同时，还能回收荒煤气中大量存在的重质焦油、轻质焦油，回收的重质焦油、轻质焦油成为焦化企业的副产品，可以为企业创利增收，具有良好的经济效益，还能大幅降低后续焦炉煤气制天然气净化工段处理重质焦油、轻质焦油的工作负荷，有效降低后续工段的处理成本。

进一步，所述汽轮机30与换热器84之间还设置有凝汽器31，以降低乏汽温度，将乏汽冷凝为15-30℃的冷却水。

具体的，冷却水温度低于乏汽，在换热器84中与高温高压气态冷媒介质进行换热时，同一条件下可以吸收更多高温高压气态冷媒介质中的热量，使返回冷媒蒸发器81中供循环使用的冷媒介质温度更低，能够进一步增加冷媒介质对荒煤气的吸热能力，进而使荒煤气经过冷媒蒸发器81后，其温度明显降低，即将焦炉煤气温度控制在20-40℃。

焦炉煤气做为制取天然气的原料气，后续还需经过多种工艺处理，但要求入口处的焦炉煤气温度处于较低的温度为宜，但实际在生产过程中，多采用水喷淋等常规工艺，致使入口处的焦炉煤气温度往往大于50℃，造成后续工艺生产成本上升，难以满足生产需要。

本方案通过设置凝汽器31，将乏汽转化为冷却水，再将冷却水输送至换热器84中与高温高压气态冷媒介质换热，使焦炉煤气温度保持在20-40℃，可以大幅降低冷媒蒸发器81的工作负荷，有效降低低温余热回收装置的运行成本，同时还能通过提高凝汽器31工作负荷，将冷却水温度降至更低，如5-10℃，再将该温度的冷却水输送至换热器84中与高温高压气态冷媒介质换热，还能进一步降低焦炉煤气温度，如降至10-20℃，有利于提高焦炉煤气入口处温度的使用范围，有效降低后续焦炉煤气制天然气处理成本。

进一步，所述热水储存器85第一出口与低温余热锅炉50第二入口之间还设置有除氧器851，以去除热水中的游离氧，确保进入汽轮机30循环水路中的游离氧不超标，所述热水储存器85还设置有第二出口，以将热水输送至厂区其它热水使用处，如甲烷化工段、供暖管道等，以降低厂区其它热水使用处的成本。

进一步，所述焦炉10荒煤气出口端与高温余热锅炉20第一入口连接的烟道上还设置有第一调节阀11，所述冷媒蒸发器81第一入口与煤气冷却器60第二出口连接的管道上还设置有第二调节阀61。

具体的，第一温度传感器62监测冷媒蒸发器81第一入口处荒煤气的温度，将荒煤气温度与预设温度比对：当荒煤气温度不小于预设温度时，第一调节阀11不做调整；当荒煤气温度小于预设温度时，说明焦炉10荒煤气出口端输出的荒煤气气流速过低，或高温余热锅炉20工作负荷过高，通过调节第一调节阀11使焦炉10输出的荒煤气气流速增大，进而增大荒煤气输送至高温余热锅炉20中的流入总量，在不调整高温余热锅炉20及油气分离器40、煤气冷却器60工作负荷的情况下，更多的荒煤气输送至高温余热锅炉20中放热，促使冷媒蒸发器81第一入口处荒煤气的温度升高至预设温度；或通过降低高温余热锅炉20工作负荷，减少高温余热锅炉20对荒煤气的换热程度，在不调整焦炉10输出荒煤气流速的情况下，促使冷媒蒸发器81第一入口处荒煤气的温度升高至预设温度。

具体的，第二温度传感器811监测焦炉煤气的温度，将焦炉煤气温度与预设温度比对：当焦炉煤气温度小于预设温度时，第二调节阀61不做调整；当焦炉煤气温度不小于预设温度时，说明冷媒蒸发器81中的荒煤气流速过高，或冷媒蒸发器81工作负荷过低，通过调节第二调节阀61使输送至冷媒蒸发器81中的荒煤气流速减小，减小荒煤气输送至冷媒蒸发器81中的流入总量，在不调整冷媒蒸发器81工作负荷的情况下，冷媒蒸发器81中的冷媒介质与有限的荒煤气充分换热，促使焦炉煤气温度降低至预设温度；或通过提高冷媒蒸发器81工作负荷，增大冷媒蒸发器81对荒煤气的换热程度，在不调整荒煤气流速的情况下，促使焦炉煤气温度降低至预设温度。

通过设置第一调节阀11、第一温度传感器62，实现了冷媒蒸发器81第一入口处荒煤气温度的精确控制；通过设置第二调节阀61、第二温度传感器811，实现了焦炉煤气温度的精确控制；在确保充分回收再利用荒煤气余热的同时，还能将焦炉煤气温度控制在适宜的范围之内，有助于大幅降低后续焦炉煤气制天然气的生产成本，提升天然气产品的竞争力。

进一步，所述冷媒蒸发器81第一入口与煤气冷却器60第二出口连接的管道上还设置有第一温度传感器62，以检测冷媒蒸发器81第一入口处荒煤气的温度，所述冷媒蒸发器81第一出口与焦炉煤气气柜连接的管道上还设置有第二温度传感器811，以检测焦炉煤气的温度。

本实用新型实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种焦炉荒煤气余热回收再利用系统，其特征在于：包括焦炉、高温余热锅炉、汽轮机、油气分离器、低温余热锅炉、煤气冷却器、油水分离器、低温余热回收装置，所述焦炉荒煤气出口端与高温余热锅炉第一入口连接，所述高温余热锅炉第一出口与油气分离器第一入口连接，所述汽轮机一端与高温余热锅炉第二出口连接，所述汽轮机另一端与换热器第二入口连接，所述油气分离器第一出口与煤气冷却器第一入口连接，所述油气分离器第二入出口与低温余热锅炉第一入口连接，所述低温余热锅炉第一出口与油气分离器第二入口连接，所述低温余热锅炉第二出口与高温余热锅炉第二入口连接，所述低温余热锅炉第三出口与重质焦油储罐连接，所述煤气冷却器第一出口与油水分离器第一入口连接，所述油水分离器第一出口第一路与油气分离器第三入口连接，所述油水分离器第一出口第二路与轻质焦油储罐连接，所述油水分离器第二出口与氨水池连接，所述低温余热回收装置一端与煤气冷却器第二出口连接，所述低温余热回收装置另一端与低温余热锅炉第二入口连接，所述低温余热回收装置包括冷媒蒸发器、汽液分离器、压缩机、换热器、热水储存器，所述冷媒蒸发器第一入口与煤气冷却器第二出口连接，所述冷媒蒸发器第一出口与焦炉煤气气柜连接，所述汽液分离器一端与冷媒蒸发器第二出口连接，所述压缩机一端与汽液分离器另一端连接，所述换热器第一入口与压缩机另一端连接，所述换热器第一出口与冷媒蒸发器第二入口连接，所述热水储存器第一入口与换热器第二出口连接，所述热水储存器第一出口与低温余热锅炉第二入口连接。

2.如权利要求1所述的焦炉荒煤气余热回收再利用系统，其特征在于：所述汽轮机与换热器之间还设置有凝汽器。

3.如权利要求1所述的焦炉荒煤气余热回收再利用系统，其特征在于：所述热水储存器第一出口与低温余热锅炉第二入口之间还设置有除氧器，所述热水储存器还设置有第二出口。

4.如权利要求1所述的焦炉荒煤气余热回收再利用系统，其特征在于：所述焦炉荒煤气出口端与高温余热锅炉第一入口连接的烟道上还设置有第一调节阀，所述冷媒蒸发器第一入口与煤气冷却器第二出口连接的管道上还设置有第二调节阀。

5.如权利要求1所述的焦炉荒煤气余热回收再利用系统，其特征在于：所述冷媒蒸发器第一入口与煤气冷却器第二出口连接的管道上还设置有第一温度传感器，所述冷媒蒸发器第一出口与焦炉煤气气柜连接的管道上还设置有第二温度传感器。

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