[發明專利]焦爐荒煤氣余熱發電系統和方法

無效

• 申請號: 201310415868.3
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103468275A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 周巖
• 申請（專利權）人: 周巖
• 主分類號: C10B27/00
• 分類號: C10B27/00;C10B41/08;F01K11/02
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳干權;李美立

[技術領域]

本發明涉及一種焦爐的荒煤氣熱量利用技術領域，具體涉及一種焦爐荒煤氣余熱發電系統和方法。

[背景技術]

在焦爐煉焦過程中，從碳化室經上升管出來的荒煤氣溫度高達650～700℃。其熱量占煉焦耗熱總量的32%～35%。常規工藝為：荒煤氣經上升管進入集氣管，在上升管與集氣管的管橋處噴灑大量氨水，將其降溫至80～85℃左右。其顯熱被白白浪費，就焦爐產物帶出熱而言其高居第二位。

目前上升管余熱利用技術有：上升管汽化冷卻技術；導熱油夾套技術；熱管換熱技術。但該類技術產生低品質能源，無太多用途。如何利用荒煤氣顯熱的大量余熱資源而不涉及其他工序來產生高品質能源是目前推廣荒煤氣余熱利用技術的關鍵所在。

[發明內容]

本發明提供一種焦爐荒煤氣小型余熱發電系統，該系統解決了僅利用荒煤氣余熱資源來產生高品質能源的瓶頸，既實現余熱資源的梯級利用，又防止焦油的大量析出，從而影響焦爐的正常安全運行。

為了實現上述目的，設計一種焦爐荒煤氣余熱發電系統，包括焦爐荒煤氣的上升管，在所述的上升管內引入熱管換熱器的吸熱端，所述的上升管外部設置有風管，所述的放熱端引入所述的風管內；

鼓風機、空氣預熱器冷介質層、風管、過熱器、余熱鍋爐熱介質層、所述空氣預熱器熱介質層和省煤器熱介質層的各個進、出口通過管道依次連接；

水泵、省煤器冷介質層、余熱鍋爐冷介質層、過熱器冷介質層和汽輪機組通過管道依次連接。

該系統還具有如下優化方案：

所述的熱管換熱器采用整體套片式高溫熱管氣—氣換熱器。

本發明還設計了一種焦爐荒煤氣余熱發電方法，包括荒煤氣進入上升管的步驟，還包括以下步驟，

I.空氣流程：

a.空氣通過鼓風機鼓風送入空氣預熱器中，空氣預熱器將空氣預熱至200～300℃后送入風管中；

b.在所述的上升管內引入熱管換熱器的吸熱端，所述的放熱端引入所述的風管內，上升管內荒煤氣的熱量通過熱管換熱器傳遞至風管中并加熱風管中的空氣至400～500℃；

c.經過加熱的空氣通過管道輸送至過熱器中換熱降溫；

d.經過降溫的空氣進入余熱鍋爐加熱余熱鍋爐中的水至中壓飽和蒸汽，

e.經過余熱鍋爐后的空氣進入空氣預熱器中預熱步驟（a）中的空氣，

f.經過空氣預熱器后的空氣被送入省煤器中加熱省煤器中的水；

g.最后將經過省煤器的空氣排出；

II.水汽流程：

h.水通過水泵送入省煤氣中預熱至60℃左右；

i.預熱后的水進入余熱鍋爐中加熱至中壓飽和蒸汽；

j.中壓飽和蒸汽通過過熱器過熱成為高溫過熱蒸汽；

k.高溫過熱蒸汽進入汽輪機組和發電機組進行發電。

進一步的，步驟(a)中的預熱溫度優選為230℃。

進一步的，步驟(b)中的加熱溫度優選為480℃。

進一步的，水進入水泵前還經過除氧軟化步驟。

還包括將上升管內荒煤氣溫度控制在450℃以上的步驟，當上升管內溫度控制低于400℃時，停止熱管工作的步驟。

本發明同現有技術相比：

本發明提供的焦爐荒煤氣小型余熱發電系統采用焦爐荒煤氣加熱預熱后的空氣成為高溫空氣。高溫空氣先用來加熱水產生飽和蒸汽和過熱蒸汽，后預熱冷空氣和軟化水。實現了焦爐荒煤氣余熱資源的梯級利用，產生的蒸汽具有較高的品質，從而能高效率地產生高品質能源—電能。經預熱后的空氣進入整體套片式高溫熱管氣—氣換熱器，保證吸熱側的壁溫處于較高溫度，大大減少焦油的析出。采用整體套片式高溫熱管換熱器確保荒煤氣和預熱后的空氣完全隔離，當高溫熱管吸熱側壁溫低于400℃時，熱管停止工作，從而不影響焦爐的正常安全運行。整體套片式高溫熱管換熱器的吸熱端為接觸式換熱，其傳熱方式為輻射和對流兩種并存，且套片增加吸熱側的換熱面積，大大提高了換熱器的換熱效率，降低了換熱面積及占地空間。增設空氣預熱器不僅保證熱管換熱器的正常運行、避免大量焦油析出而且體現了對余熱資源的合理梯級利用，確保產生高品質蒸汽，保證了本小型余熱發電系統發電效率最高可達15%。

[附圖說明]

圖1本發明的結構原理圖；

圖2整體套片式高溫熱管氣—氣換熱器安裝示意圖；