专利名称：一种焦炉荒煤气余热回收系统及回收方法
技术领域：
本发明涉及焦炉荒煤气余热回收，特别涉及一种焦炉荒煤气余热回收系统及 回收方法。
背景技术：
在当前传统的炼焦生产工艺中，煤料在碳化室内经过高温干馏成为焦炭的同 时产生荒煤气(温度850-950。C、流量70000m3/h)，汇集到碳化室顶部空间的荒 煤气在经过桥管送至煤气净化的过程中，荒煤气在桥管内通过氨水喷洒进行冷 却，以便荒煤气进入后道生产工序。采用氨水喷洒对荒煤气进行冷却的方式虽然 能够迅速降低高温荒煤气温度，但该工艺流程比较复杂、能耗较大、运行维护费 用较高，同时荒煤气中所含有的大量热能在与氨水热交换过程中被冷却氨水带 走，冷却后的氨水通过蒸发脱氨而后排放，在消耗大量氨水增加生产成本的同时， 荒煤气余热资源无法回收而损失掉。
其主要存在的缺点有1、系统能耗高；2、生产成本大；3、能源利用效率低。4巻3期《焦炉上升管煤气显热的高效回收新方法》中介绍了 曰本提出的喷洒重质焦油回收荒煤气显热和新闩铁公司名古屋厂试验的用萨姆 斯一700回收荒煤气显热。第15巻第5期《上升管汽化冷却器节能效益分析》中介绍 了上升管汽化冷却器系统，简称SQ系统，我国70年代初首次在首纲、太钢的 71孔、65孔单集气管焦炉上使用，以后在北京、武钢、鞍钢和马钢等焦化厂相 继使用。主要存在问题安全运行问题、上升管水夹套漏水问题、上升管内壁结 焦油渣问题、上升管盖揭启困难问题和腐蚀问题。
中国专利申请号:200610020411.2公开了《一种由焦炉荒煤气冷却用氨水中
分离焦油的方法》，是一种由焦炉荒煤气冷却用氨水中分离焦油的方法，歩骤包 括将氨水喷淋冷却荒煤气形成的氨水与荒煤气的混和气通过气液分离器分离出 焦油与氨水的混合液，把该混合液送入碟片式三相离心机，利用氨水、焦油和焦
油渣之间的比重差和离心机的离心分离原理，完成氨水、焦油和焦油渣的快速分 离。分离出的氨水经回流管自流进入循环氨水槽，用于循环喷淋冷却荒煤气。采
3用三相离心机对氨水焦油进行分离，可大大加快油水分离速度，縮短分离时间， 并可取消原分离油水用的澄清槽。
中国专利申请号:200610045878.2公开了《煤气回收节能型清洁炼焦工艺》， 其特点在于包括以下工艺过程焦煤装入焦炉，焦炉采用蓄热式烧嘴，使燃烧室 废气排放温度小于150°C:炼焦产生的荒煤气不经冷却，在热态下直接加氧燃烧， 产生高温烟气，再抽排至煤气发生炉中产生再生煤气，再生煤气经除尘系统后， 送入煤气罐进行储存利用；焦炉炼出的红热焦碳装入小车连续送入冷却塔，在冷 却塔底部吹入室温氮气，使焦碳温度降到20CTC以下，焦碳从冷却塔底部延传送 带送至焦碳料场或直接送入高炉；最后对冷却塔顶部排,出的温度达600'C以上的 熄焦废气进行收集供余热利用。本发明消灭了焦炉荒煤气化产回收过程中产生的 废水，污染物、减少必要的投资等，产生优质高热值高含氢量再生煤气，是同等 规模焦炉的50%左右。
以上介绍的各种荒煤气降温余热回收方法，都没有涉及热管换热的方法，在 上升管段采用内置热管分离式回收余热的方法也没有先例。
发明内容
本发明的目的是提供一种焦炉荒煤气余热回收系统及回收方法，主要解决采 用上升管汽化冷却器系统回收煤气余热存在的上升管水夹套漏水、上升管内壁结 焦油渣、上升管盖揭启困难和腐蚀的技术问题。本发明主要是针对焦炉生产工艺 中荒煤气冷却过程中，利用热管高效传导技术，解决荒煤气余热回收的技术问题。 本发明的技术方案为 一种焦炉荒煤气余热回收系统，主要由高端热能(80(TC 500°C)吸收装置、低端热能(50(TC 28(TC)吸收装置和补水系统组成，高端 热能吸收装置通过二级冷却输入管路和低端热能吸收装置连接。回收系统由进水 管连接蓄水池，作为外部进入系统的补充新水渠道，然后经蓄水池通过补水管分 别与高、低端二级吸热装置连接进行热交换，最后在汽包中产生的蒸汽经蒸气输 出管输出蒸汽。
高端热能吸收装置包括上升管荒煤气余热回收装置内壁固定有分离式热管， 通过蒸汽上升管路与汽包内的放热端热管连接，形成高端热能传递结构，然后由 蒸汽冷凝下降管连接汽包和回收装置形成蒸汽冷凝成水后的送回构造。蓄水池通 过补水管经过动力给水泵、汽包进水管路连接汽包，构成汽包的补水结构。
低端热能吸收装置包括荒煤气后续多级冷凝器内置的吸热管，通过多级冷凝 器出水管路与蓄水池连接，形成低端热能传递结构，然后由蓄水池通过补水管经
4过动力给水泵和多级冷凝器进水管路连接多级冷凝器，构成多级冷凝器补水结 构。
本发明通过应用分离式热管技术及二次冷凝技术回收焦炉荒煤气余热，达到 回收荒煤气余热并产生蒸汽的目的。
回收方法包括高端热能回收步骤和低端热能回收步骤，所述的高端热能回收 步骤从炭化室出来的荒煤气由荒煤气引入管引入上升管荒煤气余热回收装置， 通过辐射换热将热量传给分离式热管的受热端管束，温度降至50(TC左右；受热 端管束吸收辐射热后，管内的水蒸发成蒸汽通过蒸汽上升管路送入布置在汽包内 的放热端热管，将汽包内的水加热并产生蒸汽，通过蒸气输出管输出；放热端热 管的蒸汽冷凝成水后通蒸汽冷凝下降管送回至分离式热管的受热端管束继续受 热蒸发，如此往复循环进行，从而完成热量由受热段到放热段的输送。
所述的低端热能回收步骤降温至50(TC的荒煤气离开上升管荒煤气余热回 收装置经二级冷却输入管路进入后续多级冷凝器预热蓄水池中的汽包补充给水， 达到充分利用荒煤气尾气温度的效果，被降温至280'C以下的荒煤气由荒煤气引 风机经二级冷却后荒煤气回路最后进入集气总管，实现了热量的二次回收利用。
本发明的有益效果实现了能量的充分回收效果，并改变了原技术中对荒煤 气降温过程中的能量损失和降温介质损耗的状态，达到了节能、环保的目的。本 发明回收热值充分，效率高，效果好。分离式热管热量回收技术具有l、极高的 传热性能；2、低温差下高传输热量能力；3、翅片化以强化传热；4、单管作业 性；5、热源分汇、换热避开露点等特性，在焦炉上升管内实现荒煤气降温余热 回收上的应用，具有较强的推广价值。
图l:为本发明结构示意图
图中1—上升管荒煤气余热回收装置，2 —多级冷凝器，3 —汽包，4一蓄水池， 5 —荒煤气引风机，6—给水泵I1， 7 —给水泵I， 8 —分^式热管，9一放热端热 管，10 —吸热管，ll一荒煤气引入管，12 —冷却后荒煤气回路，13 — 二级冷却 输入管路，14一二级冷却后荒煤气回路，15 —蒸汽冷凝下降管，16 —蒸汽上升管 路，17 —多级冷凝器出水管路，18 —多级^^凝器进水管路，19一汽包液位控制管 路，20 —汽包进水管路，21 —补水管I1、 22—补水管I， 23 —进水管，24 —蒸汽 输出管。
具体实施方式
参照图l，焦炉荒煤气余热回收系统，主要由高端热能(80(TC 500'C)低 端热能(50(TC 28(TC) 二级吸收装置和补水系统组成。回收系统结构由水管 23连接蓄水池4，作为外部进入系统的补充新水渠道，然后经蓄水池4通过补水 管122、补水管I121分别与高、低端二级吸热装置连接进行热交换，最后在汽 包3中产生的蒸汽经蒸汽输出管24输出蒸汽。
高端热能吸收装置主要由上升管荒煤气余热回收装置1内壁固定有分离式 热管8，通过蒸汽上升管路16与汽包3内的放热端热管9连接，形成高端热能 传递结构，然后由蒸汽冷凝下降管15连接汽包和回收装置形成蒸汽冷凝成水后 的送回构造。蓄水池4通过补水管经过动力给水泵I 7、,汽包进水管路20连接汽 包3，构成汽包的补水结构。
低端热能吸收装置主要由荒煤气后续多级冷凝器2.内置的吸热管10，通过 多级冷凝器出水管路17与蓄水池连接，形成低端热能传递结构，然后由蓄水池 通过补水管经过动力给水泵I16和多级冷凝器进水管路18连接多级冷凝器，构 成多级冷凝器补水结构。
分离式热管荒煤气余热回收流程
荒煤气工艺路径从炭化室出来的80CTC左右的荒煤气，由荒煤气引入管ll 引入上升管荒煤气余热回收装置1,通过辐射换热将热量传给分离式热管8的受 热端管束，温度降至50(TC左右后，荒煤气经二级冷却输入管路13在引风机5 的作用下，进入后续多级冷凝器2与布置在装置中的吸热管10进一步进行热交 换，使得荒煤气温度继续降至28(TC以下后，经二级冷却后荒煤气回路14进入 下一道生产工序。
热交换路径1:上升管荒煤气余热回收装置1内的分离式热管8管束吸收辐 射热后，管内的水蒸发成蒸汽，通过蒸汽上升管路16将汽水混合体上升送入布 置在汽包3内的放热端热管9进行热交换，管束内的蒸汽冷凝成水后通过蒸汽冷 凝下降管15送回至分离式热管8管束继续吸热蒸发。经上升管荒煤气余热回收 装置1冷却的荒煤气由冷却后荒煤气回路12输出。汽包3设有汽包液位控制管 路19通过控制阀与汽包进水管路20连接。
热交换路径2:荒煤气后续多级冷凝器2内的受热管10吸收辐射热后，管 内的水加热成高温水，再送至蓄水池4作为汽包补充预热供水。
热交换路径3:外部冷却水经进水管23进入蓄水池4中与后续多级冷凝器 加过温的预热水混合后，经补水管I 22在给水泵I 7的作用下经汽包进水管路20送入汽包3，作为汽包的补充水；另一路经补水管II21通过给水泵II6送至多 级冷凝器2，作为后续多级冷凝器2吸热端的补充水。
蒸汽生成与输出路径传递至汽包3的热能，将汽包内的水加热并产生蒸汽 由蒸汽输出管24输出。
如此往复循环进行，从而完成热量由受热段到放热段的输送，达到回收荒煤 气显热并产生蒸汽供用户使用的目的。
权利要求
1、一种焦炉荒煤气余热回收系统，其特征是由高端热能吸收装置、低端热能吸收装置和补水系统组成，高端热能吸收装置通过二级冷却输入管路和低端热能吸收装置连接，补水系统的进水管连接蓄水池，蓄水池通过补水管分别与高、低端二级吸热装置连接。
2、 根据权利要求1所述的一种焦炉荒煤气余热回收系统，其特征是所述的 高端热能吸收装置的上升管荒煤气余热回收装置内壁固定有分离式热管，通过蒸 汽上升管路与汽包内的放热端热管连接，由蒸汽冷凝下降管连接汽包和回收装置 形成蒸汽冷凝成水后的送回构造，蓄水池通过补水管经过动力给水泵、汽包进水 管路连接汽包，构成汽包的补水结构。
3、 根据权利要求2所述的一种焦炉荒煤气余热回收系统，其特征是汽包设 有汽包液位控制管路通过控制阀与汽包进水管路连接。
4、 根据权利要求1所述的一种焦炉荒煤气余热回收系统，其特征是所述的低端热能吸收装置的荒煤气后续多级冷凝器内置的吸热管，通过多级冷凝器出水 管路与蓄水池连接，蓄水池通过补水管经过动力给水泵和多级冷凝器进水管路连接多级冷凝器.，构成多级冷凝器补水结构。
5、 权利要求1所述的一种焦炉荒煤气余热回收系统的回收方法，其特征是 包括高端热能回收步骤和低端热能回收步骤，所述的高端热能回收步骤从炭化室出来的荒煤气由荒煤气引入管引入上升 管荒煤气余热回收装置，通过辐射换热将热量传给分离式热管的受热端管束，温 度降至500'C;受热端管束吸收辐射热后，管内的水蒸发成蒸汽通过蒸汽上升管 路送入布置在汽包内的放热端热管，将汽包内的水加热并产生蒸汽，通过蒸气输 出管输出；放热端热管的蒸汽冷凝成水后通蒸汽冷凝下降管送回至分离式热管的 受热端管束继续受热蒸发，如此往复循环进行；所述的低端热能回收步骤降温至50(TC的荒煤气离开上升管荒煤气余热回收装置经二级冷却输入管路进入后续多级冷凝器预热蓄水池中的汽包补充给水，被降温至28(TC以下的荒煤气由荒煤气引风机经二级冷却后荒煤气回路最后进入集气总管。
全文摘要
本发明涉及焦炉荒煤气余热回收，特别涉及一种焦炉荒煤气余热回收系统及回收方法。主要解决采用上升管汽化冷却器系统回收煤气余热存在的上升管水夹套漏水、上升管内壁结焦油渣、上升管盖揭启困难和腐蚀的技术问题。本发明的技术方案为一种焦炉荒煤气余热回收系统，主要由高端热能(800℃～500℃)吸收装置、低端热能(500℃～280℃)吸收装置和补水系统组成，高端热能吸收装置通过二级冷却输入管路和低端热能吸收装置连接。回收系统由进水管连接蓄水池，作为外部进入系统的补充新水渠道，然后经蓄水池通过补水管分别与高、低端二级吸热装置连接进行热交换，最后在汽包中产生的蒸汽经蒸汽输出管输出蒸汽。本发明主要用于焦炉荒煤气余热回收。
文档编号F22B1/18GK101619848SQ20081012277
公开日2010年1月6日 申请日期2008年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者张梅荪, 徐顺国, 李来所, 峻 杨, 段鸾芳, 陆爱娟, 陈小芸, 齐之岗 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司;南京圣诺热管有限公司