一种焦炉荒煤气余热的综合回收利用系统及方法技术方案

本发明专利技术属于荒煤气余热回收与利用技术领域，特别涉及一种焦炉荒煤气余热的综合回收利用系统，包括荒煤气发生装置、导热油余热锅炉、Ⅰ级换热器、第一水泵、Ⅱ级换热器、冷却罐、蒸汽管网、焦油收集罐、氨水储罐，其中，荒煤气发生装置、导热油余热锅炉、Ⅰ级换热器、Ⅱ级换热器、冷却罐依次连通，氨水储罐与Ⅰ级换热器、Ⅱ级换热器、冷却罐相连通，同时，Ⅰ级换热器、Ⅱ级换热器、冷却罐分别连通至焦油收集罐，第一水泵、Ⅰ级换热器、蒸汽管网通过换热水管依次连通。蒸汽管网通过换热水管依次连通。蒸汽管网通过换热水管依次连通。

【技术实现步骤摘要】
一种焦炉荒煤气余热的综合回收利用系统及方法


[0001]本专利技术属于荒煤气余热回收与利用
，特别涉及一种焦炉荒煤气余热的综合回收利用系统及方法。

技术介绍

[0002]炼焦是指炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000℃左右(高温干馏)，通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和其他炼焦化学产品的工艺过程，其中，焦炭含碳量高，气孔率高，强度大(特别是高温强度)，是高炉炼铁的重要燃料和还原剂。因此炼焦对于高炉炼铁具有重要意义。
[0003]然而，炼焦过程中产生的荒煤气和烟道废气携带50％左右的热量，如若不能有效回收，会造成极大的能源浪费。全国焦化生产企业有500余家，高温荒煤气热能资源丰富，余热回收潜力巨大。《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)》中也明确指出，焦化是高能耗行业，应更加注重上升管荒煤气余热回收。尤其是，鉴于“双碳”背景和节能减排政策驱动下，荒煤气余热回收和利用对焦化企业具有重大意义。
[0004]焦炉上升管荒煤气温度高达650～850℃，为便于后续焦化工艺的进行，常规处理方式是采用高压或低压氨水对高温荒煤气喷洒急冷，即在桥管处喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，使荒煤气急剧降温至80～85℃，降温后的荒煤气经集气管和吸气管输送至初冷器，在初冷器中再用冷却水间接冷却至常温。这种常规处理方式，造成了大量的荒煤气余热浪费，不利于焦化企业节能、降碳以及效益的发展趋向。当前，荒煤气余热回收技术以夹套换热技术最为常见，其主要是在每个上升管外侧采用水媒间壁式换热，然而长时间运行后会发生腐蚀、泄露或结焦，甚至于荒煤气泄露导致燃烧爆炸等问题，存在一定的安全隐患，对焦化生产也会造成严重影响。
[0005]此外，大多数荒煤气余热回收用于产蒸汽、发电，余热利用形式单一，而整个焦化流程中，热需求未能进行合理的分配与调控，荒煤气余热回收后未能形成梯级分布以及相应的利用系统，而且余热在分级回收过程中，由于荒煤气的温度是分阶段逐渐降低的，会有“各阶段都有相应沸点的粘性焦油物质持续析出”的担心，相比于其他换热操作，不利于焦油析出物的统一收集。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种焦炉荒煤气余热的综合回收利用系统，包括荒煤气发生装置、导热油余热锅炉、Ⅰ级换热器、第一水泵、Ⅱ级换热器、冷却罐、蒸汽管网、焦油收集罐、氨水储罐，
[0007]其中，荒煤气发生装置、导热油余热锅炉、Ⅰ级换热器、Ⅱ级换热器、冷却罐通过荒煤气输送管路依次连通，
[0008]氨水储罐分别通过喷水管与Ⅰ级换热器中荒煤气换热腔、Ⅱ级换热器中荒煤气换热腔、冷却罐中荒煤气传输腔相连通，同时，Ⅰ级换热器中荒煤气换热腔、Ⅱ级换热器中荒煤
气换热腔、冷却罐中荒煤气传输腔分别通过排水管连通至焦油收集罐，
[0009]第一水泵、Ⅰ级换热器中换热水腔、蒸汽管网通过换热水管依次连通。
[0010]作为优选：荒煤气发生装置包括燃烧室、炭化室、蓄热室、上升管，
[0011]燃烧室与炭化室互为独立设置，通过燃料在燃烧室中燃烧对炭化室进行加热，实现煤炭于炭化室中干馏生成荒煤气，
[0012]炭化室通过上升管与荒煤气输送管路的进气端相连通。
[0013]作为优选：系统还包括中高温SCR脱硝塔、烟气余热锅炉、烟气风机，
[0014]燃烧室、蓄热室、Ⅱ级换热器中烟气换热腔、高温SCR脱硝塔、烟气余热锅炉中烟气换热腔、烟气风机通过烟气传输管道依次连通。
[0015]作为优选：系统还包括第二水泵，第二水泵、烟气余热锅炉中换热水腔、蒸汽管网通过换热水管依次连通。
[0016]作为优选：系统还包括高温换热器、导热油泵，高温换热器与导热油余热锅炉的导热油腔通过油管循环连通，油管上安装有导热油泵；
[0017]进一步地，系统还包括第三水泵，第三水泵、高温换热器中换热水腔、蒸汽管网通过换热水管依次连通。
[0018]作为优选：系统还包括氨水蒸发器，喷水管的进水端通过氨水蒸发器连通于氨水储罐；
[0019]进一步地，第一水泵、Ⅰ级换热器中换热水腔、氨水蒸发器中换热水腔、蒸汽管网通过换热水管依次连通。
[0020]基于上述系统，炭化室中的煤炭经干馏作用产生的高温荒煤气(650～850℃)，高温荒煤气经由若干上升管汇聚到一起后，再通过荒煤气输送管路输送到导热油余热锅炉进行初级热回收利用，与导热油间壁式换热后的荒煤气温度降至500～650℃，随后将荒煤气送入Ⅰ级换热器进行第二级热回收利用，于Ⅰ级换热器中换热后的荒煤气温度降至结焦露点以上(大于450℃)，随后将荒煤气送入Ⅱ级换热器进行第三级热回收利用，于Ⅱ级换热器中换热后的荒煤气(350～420℃)进入冷却罐，从冷却罐输出的荒煤气温度降至80～120℃，
[0021]其中，通过导热油泵，将导热油余热锅炉中的导热油输送至高温换热器进行换热冷却后，再输送回导热油余热锅炉中，使导热油余热锅炉与高温换热器之间形成导热油的循环回路，并且在第三水泵的作用下，将除垢水通过换热水管送入高温换热器的换热水腔中与导热油(300～340℃)间壁式换热后形成饱和蒸汽，并将饱和蒸汽送入蒸汽管网，
[0022]在第一水泵的作用下，将除垢水通过换热水管送入Ⅰ级换热器的换热水腔与荒煤气间壁式换热后形成饱和蒸汽，并将饱和蒸汽送入氨水蒸发器的换热水腔与氨水间壁式换热后，送入蒸汽管网，
[0023]同时，将氨水从氨水储罐输送到氨水蒸发器，氨水于氨水蒸发器中，和来自Ⅰ级换热器中换热水腔的饱和蒸汽发生间壁式热交换形成热氨水(75～90℃)，再通过喷水管，将热氨水分别向Ⅰ级换热器中、Ⅱ级换热器中和冷却罐中的荒煤气进行喷洒(可选择间歇性喷洒，喷洒侧为荒煤气流动传热易结焦侧)，再将喷洒后生成的焦油和氨水的混合物通过排水管送入焦油收集罐；
[0024]同时，在上述系统中，通过烟气传输管道，将炭化室两侧的燃烧室中燃烧产生的高温焦炉烟气先送入蓄热室进行换热，将换热后的焦炉烟气(180～220℃)输送到Ⅱ级换热器
与荒煤气进行间壁式热交换，将热交换后的焦炉烟气(280～350℃)送入中高温SCR脱硝塔进行SCR催化脱硝，随后将脱硝净化后的焦炉烟气送入烟气余热锅炉进行烟气余热回收，将于烟气余热锅炉中间壁式换热后的焦炉烟气(120～140℃)经烟气风机排放，
[0025]其中，在第二水泵的作用下，将除垢水通过换热水管送入烟气余热锅炉的换热水腔与焦炉烟气间壁式换热后形成饱和蒸汽，并将饱和蒸汽送入蒸汽管网。
[0026]本专利技术的系统对高温荒煤气余热进行阶梯式的回收与利用，通过导热油余热锅炉实现高品质温度段的第一级余热回收，同时避免了水媒与高温阶段的荒煤气进行间壁式热交换时易产生的腐蚀风险；并且通过温度设定，有效控制了荒煤气中焦油中高沸点的粘性物质于导热油换热阶段析出，从而更有利于在后期实现结焦物质的分级、集中回收；接下来，通过Ⅰ级换热器实现中高品质温度段的第二级余热回收。
[0027]余热回收后不仅用于产生蒸汽，还可用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦炉荒煤气余热的综合回收利用系统，其特征在于：所述系统包括荒煤气发生装置(10)、导热油余热锅炉(20)、Ⅰ级换热器(30)、第一水泵(31)、Ⅱ级换热器(40)、冷却罐(50)、蒸汽管网(60)、焦油收集罐(70)、氨水储罐(80)，所述荒煤气发生装置(10)、所述导热油余热锅炉(20)、所述Ⅰ级换热器(30)、所述Ⅱ级换热器(40)、所述冷却罐(50)通过荒煤气输送管路依次连通，所述氨水储罐(80)分别通过喷水管与所述Ⅰ级换热器(30)中荒煤气换热腔、所述Ⅱ级换热器(40)中荒煤气换热腔、所述冷却罐(50)中荒煤气传输腔相连通，同时，所述Ⅰ级换热器(30)中荒煤气换热腔、所述Ⅱ级换热器(40)中荒煤气换热腔、所述冷却罐(50)中荒煤气传输腔分别通过排水管连通至所述焦油收集罐(70)，所述第一水泵(31)、所述Ⅰ级换热器(30)中换热水腔、所述蒸汽管网(60)通过换热水管依次连通。2.如权利要求1所述的焦炉荒煤气余热的综合回收利用系统，其特征在于：所述荒煤气发生装置(10)包括燃烧室(11)、炭化室(12)、蓄热室(13)、上升管(14)，所述燃烧室(11)与所述炭化室(12)互为独立设置，通过燃料在所述燃烧室(11)中燃烧对所述炭化室(12)进行加热，实现煤炭于所述炭化室(12)中干馏生成荒煤气，所述炭化室(12)通过所述上升管(14)与所述荒煤气输送管路的进气端相连通。3.如权利要求2所述的焦炉荒煤气余热的综合回收利用系统，其特征在于：所述系统还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉杰，于效晨，刘麟，陈艳梅，李京，张镇，孙泽，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：