[發明專利]焦爐上升管余熱蒸汽回收利用系統及回收利用方法

在審

• 申請號: 201710684333.4
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107286963A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 包向軍;孫靈杰;陳光;張超;王恒達;王明月;張育仁;戴軍森
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C10B27/00
• 分類號: C10B27/00;F28F27/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及焦爐上升管高溫荒煤氣余熱回收利用領域，更具體地說，涉及一種焦爐上升管余熱蒸汽回收利用系統及回收利用方法。

背景技術

煉焦生產是典型的能源再加工和熱能的再回收利用過程，焦炭和焦爐煤氣是其主要的能源產品。在煉焦的過程中會產生大量的熱量損失，根據焦化廠實際生產數據測算，煉焦過程中紅焦顯熱帶走的熱量約占總能耗的37％，荒煤氣帶走的熱量約占36％，煙氣帶走的熱量約占16％，其他散熱損失約占11％。隨著國內外干熄焦(CDQ)技術的發展和普及，紅熱焦炭所含余熱已有了成熟的回收途徑，但是，高溫荒煤氣余熱回收技術目前還不完善，其技術水平也不如干熄焦技術那樣普及，因此，高溫荒煤氣有著巨大的節能潛力，越來越被焦化行業所重視。

目前，對于高溫荒煤氣的余熱回收方式之一是采用帶有換熱器的上升管系統，以介質將650℃-750℃的高溫焦爐荒煤氣冷卻至82℃—85℃，同時，產生大量低壓飽和蒸汽，進而達到回收高溫荒煤氣顯熱的目的。據寶鋼實際生產數據測算單根上升管換熱器回收蒸汽可高達102kg/h，平均每根上升管換熱器回收蒸汽60-80kg/h。如果以2座50孔焦爐作為示范應用項目，平均回收蒸汽約7t/h，考慮維修等因素影響，則年回收蒸汽55188噸，折合標煤5833噸，約減少1.5萬噸CO₂排放；由此可以看出，此種方法產生的余熱蒸汽產量巨大，但是，產生的余熱蒸汽壓力只有0.4-0.8MPa，無法并入蒸汽主管網被有效利用，大量蒸汽只能白白放散掉，造成大量能源浪費；隨著技術的發展，現有技術中開發出了ORC有機朗肯循環發電技術將低品位的余熱資源加以利用；如專利公開號：CN 202001071 U，公開日：2011年10月05日，該申請案公開了一種軋鋼板車間加熱爐低品位煙氣有機郎肯循環余熱發電系統，其以正戊烷為工作介質，采用ORC技術對100℃-300℃的低品位煙氣余熱進行回收。但是該申請案的不足之處在于：采用ORC技術對設備要求較高，投資較大，且存在有機工質泄露的風險；同時，若在低壓飽和蒸汽余熱利用領域采用ORC發電技術，需經過換熱器將蒸汽能量轉化為有機工質的內能，再利用有機工質驅動發電機組發電，能量轉換次數較多，使低壓飽和蒸汽的熱量利用率降低，實用性不足。

再如，專利公開號：CN 102619567 A，公開日：2012年08月01日，該申請案公開了一種利用兩級螺桿膨脹機蒸汽余壓的動力系統，其包括：通過管道順序連接的一級進氣閥、一級入口調節閥、一級螺桿膨脹機、級間換熱器，二級進氣閥、二級入口調節閥、二級螺桿膨脹機；高溫高壓蒸汽通過管道進入一級進氣閥、一級調節閥進入一級螺桿膨脹機，驅動一負載或驅動一發電機發電；從一級螺桿膨脹機輸出的中溫中壓蒸汽再進入級間熱交換器，通過該級間熱交換器加熱后輸出到二級進氣閥、二級調節閥進入二級螺桿膨脹機，驅動另一負載或驅動另一發電機發電。該申請案具有對余熱回收利用更充分、熱量利用效率更高的優點。但是該申請案的不足之處在于：(1)該申請案公開的動力系統僅適用于高溫高壓或中溫中壓蒸汽余熱的利用，并不適用于低壓飽和蒸汽余熱回收利用領域；(2)由于實際生產中負載經常需要根據具體使用要求實時調節工況，當進入螺桿膨脹機內的蒸汽量及蒸汽品質發生較大波動時，則難以通過螺桿膨脹機的做工實時調節負載的工況。

綜上所述，現有技術中雖然出現了利用高溫高壓蒸汽或中溫中壓蒸汽驅動螺桿膨脹機從而直接驅動負載的相關技術方案公開，但是，如何克服利用低壓飽和蒸汽驅動螺桿膨脹機進而直接驅動負載時，難以有效滿足負載工況實時調節要求的不足，是現有技術中亟需解決的技術難題。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服利用低壓飽和蒸汽驅動螺桿膨脹機進而直接驅動負載時，難以有效滿足負載工況實時調節要求的不足，提供了一種焦爐上升管余熱蒸汽回收利用系統及回收利用方法，能夠滿足負載設備實時的使用要求。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的焦爐上升管余熱蒸汽回收利用系統，包括：

焦爐上升管換熱機構，該焦爐上升管換熱機構包括并聯的若干組換熱單元，每組換熱單元包括并聯的至少兩個上升管換熱器；所述焦爐上升管換熱機構的進口與汽包的出液口連通，焦爐上升管換熱機構的出口與汽包的進汽口連通；

蒸汽輸入管道，該蒸汽輸入管道自汽包的出汽口引出；

螺桿膨脹機，該螺桿膨脹機的進汽口與所述蒸汽輸入管道連通，螺桿膨脹機的出汽口依次與凝汽器、除氧器、儲液罐和循環水泵連通，所述循環水泵與汽包內部連通；