焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统，涉及焦炉上升管高温荒煤气余热回收利用领域。本实用新型专利技术包括：焦炉上升管换热机构，该焦炉上升管换热机构包括并联的若干组换热单元；焦炉上升管换热机构的进口与汽包的出液口连通，焦炉上升管换热机构的出口与汽包的进汽口连通；蒸汽输入管道，该蒸汽输入管道自汽包的出汽口引出；螺杆膨胀机，该螺杆膨胀机的进汽口与蒸汽输入管道连通，螺杆膨胀机的出汽口依次与凝汽器、除氧器、储液罐和循环水泵连通，循环水泵与汽包内部连通；负载设备以及电动机。本实用新型专利技术的目的在于克服利用低压饱和蒸汽驱动螺杆膨胀机进而直接驱动负载时，难以有效满足负载工况实时调节要求的不足。

Recovery and utilization system of residual heat steam for coke oven riser

The utility model discloses a waste heat recovery and utilization system for the coke oven riser, which relates to the field of recovery and utilization of the waste heat of the high temperature and high temperature gas of the coke oven. The utility model comprises a coke oven riser heat exchange mechanism, the mechanism of coke oven ascending tube heat exchanger unit includes a plurality of parallel connected up; coke oven outlet pipe inlet and heat transfer mechanism of the drum, the steam inlet pipe communicated with coke oven rising export and heat transfer mechanism of the drum mouth; the steam input pipe. The steam input pipe from the steam steam outlet leads; screw expander, the screw expansion steam inlet is communicated with a steam input pipe machine, screw expansion machine in turn with the export steam condenser, deaerator, liquid storage tank and a circulating pump connected, internal circulating pump and connected load device and drum; motor. The purpose of the utility model is to overcome the insufficiency of using the low pressure saturated steam to drive the screw expander to drive the load directly, and it is difficult to effectively meet the real-time adjustment requirement of the load condition.

【技术实现步骤摘要】
焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统
本技术涉及焦炉上升管高温荒煤气余热回收利用领域，更具体地说，涉及一种焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统。
技术介绍
炼焦生产是典型的能源再加工和热能的再回收利用过程，焦炭和焦炉煤气是其主要的能源产品。在炼焦的过程中会产生大量的热量损失，根据焦化厂实际生产数据测算，炼焦过程中红焦显热带走的热量约占总能耗的37％，荒煤气带走的热量约占36％，烟气带走的热量约占16％，其他散热损失约占11％。随着国内外干熄焦(CDQ)技术的发展和普及，红热焦炭所含余热已有了成熟的回收途径，但是，高温荒煤气余热回收技术目前还不完善，其技术水平也不如干熄焦技术那样普及，因此，高温荒煤气有着巨大的节能潜力，越来越被焦化行业所重视。目前，对于高温荒煤气的余热回收方式之一是采用带有换热器的上升管系统，以介质将650℃-750℃的高温焦炉荒煤气冷却至82℃—85℃，同时，产生大量低压饱和蒸汽，进而达到回收高温荒煤气显热的目的。据宝钢实际生产数据测算单根上升管换热器回收蒸汽可高达102kg/h，平均每根上升管换热器回收蒸汽60-80kg/h。如果以2座50孔焦炉作为示范应用项目，平均回收蒸汽约7t/h，考虑维修等因素影响，则年回收蒸汽55188吨，折合标煤5833吨，约减少1.5万吨CO2排放；由此可以看出，此种方法产生的余热蒸汽产量巨大，但是，产生的余热蒸汽压力只有0.4-0.8MPa，无法并入蒸汽主管网被有效利用，大量蒸汽只能白白放散掉，造成大量能源浪费；随着技术的发展，现有技术中开发出了ORC有机朗肯循环发电技术将低品位的余热资源加以利用；如专利公开号：CN202001071U，公开日：2011年10月05日，该申请案公开了一种轧钢板车间加热炉低品位烟气有机郎肯循环余热发电系统，其以正戊烷为工作介质，采用ORC技术对100℃-300℃的低品位烟气余热进行回收。但是该申请案的不足之处在于：采用ORC技术对设备要求较高，投资较大，且存在有机工质泄露的风险；同时，若在低压饱和蒸汽余热利用领域采用ORC发电技术，需经过换热器将蒸汽能量转化为有机工质的内能，再利用有机工质驱动发电机组发电，能量转换次数较多，使低压饱和蒸汽的热量利用率降低，实用性不足。再如，专利公开号：CN102619567A，公开日：2012年08月01日，该申请案公开了一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其包括：通过管道顺序连接的一级进气阀、一级入口调节阀、一级螺杆膨胀机、级间换热器，二级进气阀、二级入口调节阀、二级螺杆膨胀机；高温高压蒸汽通过管道进入一级进气阀、一级调节阀进入一级螺杆膨胀机，驱动一负载或驱动一发电机发电；从一级螺杆膨胀机输出的中温中压蒸汽再进入级间热交换器，通过该级间热交换器加热后输出到二级进气阀、二级调节阀进入二级螺杆膨胀机，驱动另一负载或驱动另一发电机发电。该申请案具有对余热回收利用更充分、热量利用效率更高的优点。但是该申请案的不足之处在于：(1)该申请案公开的动力系统仅适用于高温高压或中温中压蒸汽余热的利用，并不适用于低压饱和蒸汽余热回收利用领域；(2)由于实际生产中负载经常需要根据具体使用要求实时调节工况，当进入螺杆膨胀机内的蒸汽量及蒸汽品质发生较大波动时，则难以通过螺杆膨胀机的做工实时调节负载的工况。综上所述，现有技术中虽然出现了利用高温高压蒸汽或中温中压蒸汽驱动螺杆膨胀机从而直接驱动负载的相关技术方案公开，但是，如何克服利用低压饱和蒸汽驱动螺杆膨胀机进而直接驱动负载时，难以有效满足负载工况实时调节要求的不足，是现有技术中亟需解决的技术难题。
技术实现思路
1.技术要解决的技术问题本技术的目的在于克服利用低压饱和蒸汽驱动螺杆膨胀机进而直接驱动负载时，难以有效满足负载工况实时调节要求的不足，提供了一种焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统，能够满足负载设备实时的使用要求。2.技术方案为达到上述目的，本技术提供的技术方案为：本技术的焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统，包括：焦炉上升管换热机构，该焦炉上升管换热机构包括并联的若干组换热单元，每组换热单元包括并联的至少两个上升管换热器；所述焦炉上升管换热机构的进口与汽包的出液口连通，焦炉上升管换热机构的出口与汽包的进汽口连通；蒸汽输入管道，该蒸汽输入管道自汽包的出汽口引出；螺杆膨胀机，该螺杆膨胀机的进汽口与所述蒸汽输入管道连通，螺杆膨胀机的出汽口依次与凝汽器、除氧器、储液罐和循环水泵连通，所述循环水泵与汽包内部连通；负载设备，所述螺杆膨胀机的输出端可与负载设备连接；电动机，所述电动机的输出端可与负载设备连接。作为本技术更进一步的改进，每个上升管换热器的进液口处分别安装有进口控制阀；每组换热单元中所有上升管换热器的进液口通过一个下混合联箱相互连通，每组换热单元中所有上升管换热器的出汽口通过一个上混合联箱连通，焦炉上升管换热机构的出口处安装有出口控制阀。作为本技术更进一步的改进，所述螺杆膨胀机的输出端通过变速器与负载设备连接。作为本技术更进一步的改进，所述螺杆膨胀机的输出端与变速器的输入端之间设有离合器一；所述变速器的输出端与负载设备之间设有离合器二；所述电动机的输出端与负载设备之间设有离合器三。作为本技术更进一步的改进，所述变速器的输出端上安装有传感器一；所述负载设备上安装有传感器二；所述电动机的输出端上安装有传感器三。作为本技术更进一步的改进，所述螺杆膨胀机的进汽口前分别设有开闭阀和流量控制阀。作为本技术更进一步的改进，所述螺杆膨胀机的数量至少为两个，所有螺杆膨胀机之间依次同轴连接，所有螺杆膨胀机的蒸汽通道之间为串联连接或并联连接。3.有益效果采用本技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本技术中，焦炉上升管换热机构的进口与汽包的出液口连通，焦炉上升管换热机构的出口与汽包的进汽口连通，从而有效发挥汽包热能吞吐仓库的作用，使得在流量控制阀保持某一开度下，螺杆膨胀机的进汽口通入流量、品质相对稳定的蒸汽，进而使得螺杆膨胀机驱动负载设备保持稳定转速运行；同时，螺杆膨胀机的进汽口前设有流量控制阀，流量控制阀可根据实时检测出的负载设备转速来相应实时控制阀门的开度，通过实时调节进入螺杆膨胀机内的蒸汽流量，从而实时控制螺杆膨胀机输出轴的转速，进而使得负载设备在实时控制下保持相对稳定的转速运行。(2)本技术中，通过步骤S1-S5，可以使得螺杆膨胀机独立地驱动负载设备运转，同时，调节流量控制阀的开度以及变速器传动比使得负载设备的当前转速稳定在负载设备的实时要求转速n，从而使负载设备稳定运行；在某些高负荷使用条件下，负载设备的实时要求转速n大于负载设备仅在螺杆膨胀机驱动下能达到的最大稳定转速n1，此时可将电动机介入其中，以满足负载设备实时的使用要求，从而使得本技术的焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统广泛地适用于不同使用要求的负载设备；本技术的焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统及回收利用方法，通过步骤S601-S608，能够稳定、高效、快速地将电动机介入螺杆膨胀机和负载设备的转动系统中，最终使得螺杆膨胀机和电动机共同驱动负载设备运转，组成由螺杆膨胀机、负载设备和电动机组合而成的组合转动系统。(3)本技术的焦炉上升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统，其特征在于包括：焦炉上升管换热机构(18)，该焦炉上升管换热机构(18)包括并联的若干组换热单元，每组换热单元包括并联的至少两个上升管换热器(1803)；所述焦炉上升管换热机构(18)的进口与汽包(15)的出液口连通，焦炉上升管换热机构(18)的出口与汽包(15)的进汽口连通；蒸汽输入管道，该蒸汽输入管道自汽包(15)的出汽口引出；螺杆膨胀机(1)，该螺杆膨胀机(1)的进汽口与所述蒸汽输入管道连通，螺杆膨胀机(1)的出汽口依次与凝汽器(11)、除氧器(12)、储液罐(13)和循环水泵(14)连通，所述循环水泵(14)与汽包(15)内部连通；负载设备(3)，所述螺杆膨胀机(1)的输出端可与负载设备(3)连接；电动机(4)，所述电动机(4)的输出端可与负载设备(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统，其特征在于包括：焦炉上升管换热机构(18)，该焦炉上升管换热机构(18)包括并联的若干组换热单元，每组换热单元包括并联的至少两个上升管换热器(1803)；所述焦炉上升管换热机构(18)的进口与汽包(15)的出液口连通，焦炉上升管换热机构(18)的出口与汽包(15)的进汽口连通；蒸汽输入管道，该蒸汽输入管道自汽包(15)的出汽口引出；螺杆膨胀机(1)，该螺杆膨胀机(1)的进汽口与所述蒸汽输入管道连通，螺杆膨胀机(1)的出汽口依次与凝汽器(11)、除氧器(12)、储液罐(13)和循环水泵(14)连通，所述循环水泵(14)与汽包(15)内部连通；负载设备(3)，所述螺杆膨胀机(1)的输出端可与负载设备(3)连接；电动机(4)，所述电动机(4)的输出端可与负载设备(3)连接。2.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热蒸汽回收利用系统，其特征在于：每个上升管换热器(1803)的进液口处分别安装有进口控制阀(1801)；每组换热单元中所有上升管换热器(1803)的进液口通过一个下混合联箱(1802)相互连通，每组换热单元中所有上升管换热器(1803)的出汽口通过一个上混合联箱(1804...

【专利技术属性】
技术研发人员：包向军，孙灵杰，陈光，张超，王恒达，王明月，张育仁，戴军森，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34