一种干熄焦超高温超高压参数热电联产系统及方法与流程

本发明涉及焦化、冶金工程技术领域的余热回收，具体的是一种干熄焦超高温超高压参数热电联产系统及方法。

背景技术：

干熄焦热电联产系统最终将红焦的显热转换为电能和可利用热能，能显著降低企业的能耗，并能带来很大的经济效益。

干熄焦热电联产是根据能源梯级利用原理，先将高温循环惰性气体的一次能源发电，发电后的低品质蒸汽用于供热或拖动节能利用。热电联产系统中用于供热或拖动的低品位蒸汽因没有冷源损失或能源转换损失，热效率较常规凝汽式系统有较大幅度提高。

干熄焦热电联产系统中循环工质的初参数越高，单位质量工质携带能量越高，系统的效率越高。通常情况下，在研究干熄焦回收红焦显热并在余热锅炉中变成蒸汽的过程中，只注重蒸汽量的回收，而忽视了蒸汽品质的回收。

注重锅炉与发电机组的匹配耦合及利用价值，注重后续蒸汽的高效利用方式，以免造成过剩供应能源的损失耗散。大锅炉-大发电机的热电系统，热机效率高，单位电能的能耗低，而且易于实现企业电能自给，经济效益好。

近些年在国家政策的扶持及行业技术飞跃发展的额背景下，超高温超高压参数的干熄焦热电联产系统已具备实施条件。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种干熄焦超高温超高压参数热电联产系统，以进一步提高热干熄焦余热利用的热效率，有效地促进节能降耗，本发明所述的超高温超高压参数是指温度范围为540~571℃，压力范围13.2mpa低于17.6mpa。

本发明的技术方案是：一种干熄焦超高温超高压参数热电联产系统，其特征是：至少包括：干熄炉、一次除尘器、余热锅炉、背压式汽轮机、发电机、拖动式汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除盐水箱、除氧器给水泵、副省煤器、除氧器、锅炉给水泵、减温减压器、二次除尘器、汽动汽动循环风机；干熄炉通过上端的高温循环气体管路与一次除尘器的除尘入口端连接，经一次除尘器一次除尘，一次除尘后一次除尘器的除尘输出端经管路与余热锅炉的入口连接，将干熄炉的高温循环气体送到余热锅炉；余热锅炉的底部连接低温循环气体管路，低温循环气体管路经与二次除尘器管路连接；低温循环气体经二次除尘器二次除尘，二次除尘器输出端口与汽动循环风机入口端管路连接，汽动循环风机用于将拖动式汽轮机的机械能转换为循环气体的动能；经汽动循环风机加压，经下端的低温循环气体管路连接至副省煤器，由副省煤器的出口连接干熄炉的底部入口形成循环。

所述的余热锅炉包括一个主蒸汽管路出口，主蒸汽管路出口连接背压式汽轮机，背压式汽轮机拖动发电机进行发电，发电机用于将背压式汽轮机的机械能转化为电能，同时主蒸汽管路有一分路连接减温减压器；所述的背压式汽轮机用于接收来自余热锅炉的超高温超高压参数蒸汽，并将蒸汽的热能转化为机械能，拖动式汽轮机(6)分两路送至厂区供热管路及拖动式汽轮机。

所述的背压式汽轮机经背压汽轮机排汽管路排汽分为两路，一路与厂区热网管路相连，另一路与拖动汽轮机蒸汽入口相连；拖动式汽轮机用于接收来自背压式汽轮机4的部分排汽，并将蒸汽的热能转化为机械能，拖动式汽轮机(6)送入凝汽器；拖动式汽轮机拖动汽动循环风机工作，拖动式汽轮机出口经拖动式汽轮机排汽管路与凝汽器连接，通过凝汽器连接凝结水泵，由凝结水泵的输出口经凝结水管路输送到除盐水箱，除盐水箱设计补水口，除盐水箱经除氧器给水泵也返回到副省煤器；拖动式汽轮机两路输出的另一路经除氧器加热蒸汽管路连接至除氧器，副省煤器经除氧器进水管路也连接至除氧器，除氧器经锅炉给水管路连接余热锅炉。

所述的除盐水箱内的水连接除氧器给水泵，经除氧器给水泵加压后经副省煤器给水管路进入副省煤器加热至60℃后送入除氧器，由锅炉给水泵加压至汽包压力，送入余热锅炉的省煤器进行加热。

所述的余热锅炉用于将高温惰性循环气体和水换热从而降低惰性循环气体温度，并产生超高温超高压参数蒸汽。

所述的减温减压器将余热锅炉产生的蒸汽减温减压后送至厂区供热管路。

一种干熄焦超高温超高压参数热电联产方法，至少包括如下步骤：

1）除盐水箱内的水经除氧器给水泵加压进入副省煤器，由副省煤器加热至60℃后送入除氧器，除氧器在由锅炉给水泵加压至汽包压力，送入余热锅炉，由余热锅炉内的省煤器进行加热；

2）余热锅炉给水经省煤器加热后，进入汽包，汽包内的饱和水经过下降管进入鳍片换热器及光管换热器进行换热完成蒸汽转换，汽水混合物通过上升管进入汽包进行汽水分离，饱和水落入汽包水空间进行下一次循环，分离出来的饱和汽进入两级过热器进行过热，过热至540~571℃达到设计温度后外供；

3）经余热锅炉产生的蒸汽经过主蒸汽管路进入背压式汽轮机膨胀做功，带动通过转轴连接的发电机发电；

4）主蒸汽管路设置减温减压器，在背压式汽轮机出现故障时，可将余热锅炉产生的蒸汽减温减压后送至厂区供热管路，确保余热锅炉的安全稳定运行；

5）背压式汽轮机的主排汽经背压汽轮机排汽管路供至厂区供热管路供热用户使用，另外的少部分排汽送至拖动式汽轮机拖动汽动循环风机做功，排汽经拖动式汽轮机排汽管路进入凝汽器回收。

与已有技术相比，本发明的效果是：

本发明采用超高温超高压参数（压力13.2~17.6mpa，温度540~571℃），由于效率的提高，在回收同等热量循环气体的情况下，超高温超高压参数机组要比高温超高压机组及高温高压机组产生更多的电量。在运行成本基本一致的条件下，工厂增加了经济效益；通过采用背压式汽轮机机拖动式汽轮机提高系统蒸汽热回收效率，降低了工厂的综合能耗。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明的实施例超高温超高压参数干熄焦热电联产工艺流程示意图。

图中：1、干熄炉，2、一次除尘器，3、余热锅炉，4、背压式汽轮机，5、发电机，6、拖动式汽轮机，7、凝汽器，8、凝结水泵，9、除盐水箱，10、除氧器给水泵，11、副省煤器，12、除氧器，13、锅炉给水泵，14、减温减压器、15、二次除尘器，16、汽动循环风机，17、高温循环气体管路，18、低温循环气体管路，19、主蒸汽管路，20、背压汽轮机排汽管路，21、拖动式汽轮机排汽管路，22、凝结水管路，23、副省煤器给水管路，24、除氧器进水管路，25、锅炉给水管路，26、除氧器加热蒸汽管路。

具体实施方式

如图1所示，一种干熄焦超高温超高压参数热电联产系统，至少包括：干熄炉1、一次除尘器2、余热锅炉3、背压式汽轮机4、发电机5、拖动式汽轮机6、凝汽器7、凝结水泵8、除盐水箱9、除氧器给水泵10、副省煤器11、除氧器12、锅炉给水泵13、减温减压器14、二次除尘器15、汽动汽动循环风机16；干熄炉1通过上端的高温循环气体管路17与一次除尘器2的除尘入口端连接，经一次除尘器2一次除尘，一次除尘后一次除尘器2的除尘输出端经管路与余热锅炉3的入口连接，将干熄炉1的高温循环气体送到余热锅炉3；

余热锅炉3的底部连接低温循环气体管路18，低温循环气体管路18经与二次除尘器15管路连接；低温循环气体经二次除尘器15二次除尘，二次除尘器15输出端口与汽动循环风机16入口端管路连接，经汽动循环风机16加压，经下端的低温循环气体管路18连接至副省煤器11，由副省煤器11的出口连接干熄炉1的底部入口形成循环。

所述的余热锅炉3包括一个主蒸汽管路19出口，主蒸汽管路19出口连接背压式汽轮机4，背压式汽轮机4拖动发电机5进行发电，同时主蒸汽管路19有一分路连接减温减压器14。

背压式汽轮机4经背压汽轮机排汽管路20排汽分为两路，一路与厂区热网管路相连，另一路与拖动汽轮机6蒸汽入口相连；拖动式汽轮机6拖动汽动循环风机16工作，拖动式汽轮机6出口经拖动式汽轮机排汽管路21与凝汽器7连接，通过凝汽器7连接凝结水泵8，由凝结水泵8的输出口经凝结水管路22输送到除盐水箱9，除盐水箱9设计补水口，除盐水箱9经除氧器给水泵10也返回到副省煤器11；拖动式汽轮机6两路输出的另一路经除氧器加热蒸汽管路26连接至除氧器12，副省煤器11经除氧器进水管路24也连接至除氧器12，除氧器12经锅炉给水管路25连接余热锅炉3。

除盐水箱9内的水连接除氧器给水泵10，经除氧器给水泵10加压后经副省煤器给水管路23进入副省煤器11加热至60℃后送入除氧器12，由锅炉给水泵13加压至汽包压力，送入余热锅炉3的省煤器进行加热。

余热锅炉3用于将高温惰性循环气体和水换热从而降低惰性循环气体温度，并产生超高温超高压参数蒸汽。

主蒸汽管路19设置减温减压器14，可将余热锅炉3产生的蒸汽减温减压后送至厂区供热管路。

背压式汽轮机4用于接收来自余热锅炉3的超高温超高压参数蒸汽，并将蒸汽的热能转化为机械能，拖动式汽轮机(6)分两路送至厂区供热管路及拖动式汽轮机6；

发电机5用于将背压式汽轮机4的机械能转化为电能；

拖动式汽轮机6用于接收来背压式汽轮机4的部分排汽，并将蒸汽的热能转化为机械能，拖动式汽轮机(6)送入凝汽器7；

汽动循环风机16用于将拖动式汽轮机6的机械能转换为循环气体的动能。

一种干熄焦超高温超高压参数热电联产方法，至少包括如下步骤：

1）除盐水箱9内的水经除氧器给水泵10加压进入副省煤器11，由副省煤器11加热至60℃后送入除氧器12，除氧器12在由锅炉给水泵13加压至汽包压力，送入余热锅炉3，由余热锅炉3内的省煤器进行加热；

2）余热锅炉3给水经省煤器加热后，进入汽包，汽包内的饱和水经过下降管进入鳍片换热器及光管换热器进行换热完成蒸汽转换，汽水混合物通过上升管进入汽包进行汽水分离，饱和水落入汽包水空间进行下一次循环，分离出来的饱和汽进入两级过热器进行过热，过热至540~571℃达到设计温度后外供；

3）经余热锅炉3产生的蒸汽经过主蒸汽管路19进入背压式汽轮机4膨胀做功，带动通过转轴连接的发电机5发电；

4）主蒸汽管路19设置减温减压器14，在背压式汽轮机4出现故障时，可将余热锅炉3产生的蒸汽减温减压后送至厂区供热管路，确保余热锅炉3的安全稳定运行；

5）背压式汽轮机4的主排汽经背压汽轮机排汽管路20供至厂区供热管路供热用户使用，另外的少部分排汽送至拖动式汽轮机6拖动汽动循环风机16做功，排汽经拖动式汽轮机排汽管路21进入凝汽器7回收。

本发明采用超高温超高压参数，压力13.2~17.6mpa，温度540~571℃，由于效率的提高，在回收同等热量循环气体的情况下，超高温超高压参数机组要比高温超高压机组及高温高压机组产生更多的电量。在运行成本基本一致的条件下，工厂增加了经济效益；通过采用背压式汽轮机机拖动式汽轮机提高系统蒸汽热回收效率，降低了工厂的综合能耗。经测算对比常规干熄焦余热利用项目本发明相当于吨焦多节约标煤2.872kg。