焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统，焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统包括上升管换热系统、排烟换热系统、以及汽水系统。低压给水泵与排烟换热系统的低压省煤器相连接，并且低压省煤器与低压蒸发器所产生的蒸汽与低压汽包相连接；高压给水泵与排烟换热系统的高压省煤器相连接，并且高压省煤器通过高压汽包与上升管换热系统相连接，对经过高压省煤器预热的汽水进一步加热，产生高温高压的汽水，这样一来，通过本实用新型专利技术的焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统能够产生高温高压与低温低压两种蒸汽，增大了蒸汽的利用范围。

Comprehensive utilization system of waste gas and waste gas from coke oven gas and waste gas

The utility model discloses a comprehensive utilization system of coke oven waste gas and waste gas waste heat, and the comprehensive utilization system of coke oven waste gas and waste gas waste heat includes a riser heat exchange system, a smoke exhaust heat exchange system and a steam water system. Low pressure economizer for low pressure water pump and exhaust heat exchange system is connected with the low pressure steam drum and the resulting low pressure economizer and low pressure evaporator connected; high pressure economizer for high-pressure pump and exhaust heat exchange system is connected, and the high pressure economizer through high pressure drum and rising pipe heat exchange system connected to, after further heating high pressure soda economizer preheating, produce high temperature and high pressure steam, thus, the utility model of the coke oven gas and waste gas waste heat utilization system can produce high temperature and high pressure and low temperature and low pressure steam two, increasing the scope of the use of steam.

【技术实现步骤摘要】
焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统
本技术属于焦炉余热资源利用
，具体涉及一种焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统。
技术介绍
炼焦生产过程中伴随着大量的余热、余能资源，焦炉热支出绝大部分都是可利用的余热，其中：焦炭占37％～40％，废气占18％～20％，荒煤气占30％～35％，废气与荒煤气两项余热合计约占55％，即占焦化生产能耗的近50％。按2016年焦炭产量4.49亿吨计算，我国焦炉余热资源总量约1.85亿吨标煤，可以回收利用的约占30％～50％，即5600万～9250万吨标煤，其中荒煤气与烟气显热约2800万～4625万吨标煤。不管对于焦化企业还是余热回收设备制造企业，焦炉荒煤气与烟气余热回收都是值得关注和投入的方向，具有广阔的市场前景。焦炉排放的气体主要有两部分：焦炉荒煤气和焦炉烟道废气。焦炉荒煤气是从焦炉炭化室逸出的未经任何处理的煤气，焦炉荒煤气(650℃～750℃)带出热占焦炉支出热量的35％；焦炉烟道废气是煤燃烧后排放的烟气，焦炉烟道废气(180℃～230℃)排烟热损失约占焦炉支出热的18％，焦炉荒煤气和焦炉烟道废气的能量损失巨大，因此有必要对焦炉荒煤气和焦炉烟道废气的余热进行回收利用。目前已建成焦炉烟道排烟的余热回收工程，利用焦炉烟道排烟余热加热给水产生低压蒸汽供生产或生活应用。该方法在使用过程中具有一定的缺点：产生的蒸汽压力和温度较低，蒸汽能量品位较低，蒸汽利用方式受到了很大的限制。荒煤气的余热回收技术仍然是冶金行业余热利用的难点。目前绝大部分焦炉采用喷洒氨水的方式对焦炉荒煤气进行冷却，在连接上升管与集气管的桥管处喷洒大量70℃～75℃的循环氨水，将650℃～750℃的荒煤气冷却至80℃～100℃，而且最终还要在初冷器中利用大量循环水冷却。常规冷却工艺使荒煤气中大量的中高温余热被白白浪费掉，而且消耗了大量氨水和电能。长期以来，国内外研究人员做了大量的工作，形成了多种焦炉荒煤气热利用的技术，主要包括：上升管汽化冷却技术、导热油换热技术、热管式换热技术、外置余热锅炉换热技术、氮气换热技术、半导体温差发电技术、荒煤气直接裂解技术等。但在这些技术的使用过程中存在较严重的结焦问题，其原因是由于荒煤气中焦油蒸气、粗苯等成分较多，焦油蒸气在降温的过程中存在着结焦反应，生成的结焦物质黏结在管道的内表面，使传热系数急剧下降，严重阻碍传热过程，热回收装置难以长时间高效地运行，致使已有的上升管余热回收技术仍存在问题，使其不能大规模工业化推广使用。尤其是荒煤气中焦油蒸气的结焦问题，严重地阻碍了荒煤气余热回收的实现。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统，能够利用焦炉荒煤气及废烟气余热来产生高温高压以及低温低压两种蒸汽。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是：焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统包括上升管换热系统、排烟换热系统、以及汽水系统；所述汽水系统包括：补水水箱、高压给水泵、低压给水泵、低压汽包、以及高压汽包；所述高压给水泵的进水口与所述低压给水泵的进水口皆与所述补水水箱相连接；所述排烟换热系统包括：沿废烟气流动方向依次设置的高压省煤器、低压蒸发器、以及低压省煤器；所述低压给水泵的出水口与所述低压省煤器相连接，所述高压给水泵的出水口与所述高压省煤器相连接，所述高压省煤器通过所述高压汽包与所述上升管换热系统相连接；所述高压汽包位于所述上升管换热系统的上方，所述低压汽包位于所述排烟换热系统的上方。进一步的，所述上升管换热系统包括上升管换热装置，所述上升管换热装置由内及外依次包括支撑层、换热盘管、以及保温层；所述换热盘管用作高压蒸发器与高压过热器，并且所述高压蒸发器位于所述高压过热器的上方；所述上升管装置的外表面上还设置有高压蒸发器入口集箱、高压蒸发器出口集箱、高压过热器入口集箱、以及高压过热器出口集箱。进一步的，所述上升管换热装置还包括耐火层，所述耐火层位于所述支撑层的内侧。进一步的，所述高压蒸发器与所述高压过热器皆为螺旋盘管结构；所述螺旋盘管结构为单头或者多头的螺旋盘管结构。进一步的，所述上升管换热系统包括并列设置的多个上升管换热装置，每个所述上升管换热装置皆与所述高压汽包相连接。进一步的，所述低压省煤器与所述低压汽包相连接，所述低压蒸发器与所述低压汽包相连接。进一步的，所述高压省煤器、所述低压蒸发器、以及所述低压省煤器皆为蛇形光管结构。进一步的，所述高压省煤器、所述低压蒸发器、以及所述低压省煤器皆为蛇形翅片管结构。进一步的，所述焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统还包括发电系统，所述发电系统包括蒸汽轮机，以及与所述蒸汽轮机相连接的发电机。进一步的，所述发电系统还包括凝汽器，所述凝汽器与所述补水水箱相连接。由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统包括上升管换热系统、排烟换热系统、以及汽水系统。低压给水泵与排烟换热系统的低压省煤器相连接，并且低压省煤器与低压蒸发器所产生的蒸汽与低压汽包相连接；高压给水泵与排烟换热系统的高压省煤器相连接，并且高压省煤器通过高压汽包与上升管换热系统相连接，对经过高压省煤器预热的汽水进一步加热，产生高温高压的汽水，这样一来，通过本技术的焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统能够产生高温高压与低温低压两种蒸汽，增大了蒸汽的利用范围。上升管换热装置采用多层结构，最内层为耐火材料形成的耐火层，其作用为两方面：首先，保护上升管支撑层的金属材料不被腐蚀；其次，耐火材料具有增大热阻的作用，适当厚度的耐火材料可以有效地减少烟气传热量，使上升管换热装置的内壁面温度不至于降低太多，保持内壁温度高于焦油蒸气的露点温度，从而减少焦油蒸气的冷凝量，确保上升管换热装置的安全运行。上升管换热装置的高压蒸发器与高压过热器都采用了螺旋盘管的换热方式，螺旋盘管具有三个优点：首先，与夹套式换热装置相比，螺旋盘管可以承载更高压力的蒸汽；第二，螺旋盘管的换热行程长，可产生更高温度的蒸汽；第三，螺旋盘管空间结构合理，焊缝不与高温焦炉荒煤气直接接触，可以避免以往水夹套换热装置经常出现的焊缝受热开裂的现象。汽水在进入上升管换热装置前先经过排烟换热系统进行预热，以保证在上升管换热装置内始终有高温蒸汽流动，即使在炼焦初期焦炉荒煤气温度最低的情况下，上升管换热装置的内壁面温度也能够维持在高于焦炉荒煤气的露点温度，从而上升管换热装置的内壁面上不会发生大量焦油粘结堵塞的现象，即不会造成上升管换热装置的堵塞。附图说明图1是本技术的焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统的结构示意图；图2是利用本技术的焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统进行发电的结构示意图；图3是本图1中上升管换热装置的结构示意图；图中，箭头的方向表示气体的流向；图中，1-高压蒸发器出口集箱，2-上升管换热装置，3-高压蒸发器，4-高压过热器入口集箱，5-高压过热器，6-高压过热器出口集箱，7-高压蒸发器入口集箱，8-补水水箱，9-高压省煤器，10-高压给水泵，11-高压省煤器入口集箱，12-低压蒸发器，13-低压给水泵，14-低压省煤器入口集箱，15-低压省煤器，16-低压省煤器出口集箱，17-低压汽包，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统包括上升管换热系统、排烟换热系统、以及汽水系统；所述汽水系统包括：补水水箱、高压给水泵、低压给水泵、低压汽包、以及高压汽包；所述高压给水泵的进水口与所述低压给水泵的进水口皆与所述补水水箱相连接；所述排烟换热系统包括：沿废烟气流动方向依次设置的高压省煤器、低压蒸发器、以及低压省煤器；所述低压给水泵的出水口与所述低压省煤器相连接，所述高压给水泵的出水口与所述高压省煤器相连接，所述高压省煤器通过所述高压汽包与所述上升管换热系统相连接；所述高压汽包位于所述上升管换热系统的上方，所述低压汽包位于所述排烟换热系统的上方。

【技术特征摘要】
1.焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统包括上升管换热系统、排烟换热系统、以及汽水系统；所述汽水系统包括：补水水箱、高压给水泵、低压给水泵、低压汽包、以及高压汽包；所述高压给水泵的进水口与所述低压给水泵的进水口皆与所述补水水箱相连接；所述排烟换热系统包括：沿废烟气流动方向依次设置的高压省煤器、低压蒸发器、以及低压省煤器；所述低压给水泵的出水口与所述低压省煤器相连接，所述高压给水泵的出水口与所述高压省煤器相连接，所述高压省煤器通过所述高压汽包与所述上升管换热系统相连接；所述高压汽包位于所述上升管换热系统的上方，所述低压汽包位于所述排烟换热系统的上方。2.如权利要求1所述的焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述上升管换热系统包括上升管换热装置，所述上升管换热装置由内及外依次包括支撑层、换热盘管、以及保温层；所述换热盘管用作高压蒸发器与高压过热器，并且所述高压蒸发器位于所述高压过热器的上方；所述上升管装置的外表面上还设置有高压蒸发器入口集箱、高压蒸发器出口集箱、高压过热器入口集箱、以及高压过热器出口集箱。3.如权利要求2所述的焦炉荒煤气及废烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述上升管换热装置还包括耐火层，所述耐火层位...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹琪，于建惠，
申请(专利权)人：山东宏力热泵能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37