一种焦炉上升管荒煤气余热回收系统的制作方法

1.本实用新型涉及焦化余热资源化利用技术领域，尤其涉及一种焦炉上升管荒煤气余热回收系统。


背景技术：

2.焦化产业是我国国民经济的支柱产业，集资源和能源于一身。目前红焦产生的显热对应的干熄焦余热回收技术已经相对成熟，但关于荒煤气余热回收效率仍处于较低水平。
3.荒煤气温度在800℃左右，对于荒煤气显热回收是实现节能降耗的重要措施，目前多在焦炉上采用上升管换热器进行荒煤气显热回收。利用除氧器将除氧水送入汽包，再通过强制循环泵将汽包内的水压入上升管中，冷却水可吸收高温荒煤气的显热，吸热后的气液混合物再次返回汽包，在汽包内经过汽水分离器得到的饱和蒸汽，一部分进入上升管换热器进行二次加热后送入蒸汽混合器，部分蒸汽可用于加热富油、也可并入蒸汽管网。
4.上述水介质的余热回收工艺主要存在以下几方面缺点：一是在焦炉特定的生产条件下，存在着收到高温荒煤气腐蚀造成内壁穿孔或水夹套超压使上升管内壁受压被破坏的可能性，如果发生上升管内壁破坏的事故将会造成夹套内软水漏入炭化室内，引发焦炉炉体硅砖被水激冷的重大事故；二是由于水夹套上升管受到夹套内压力限制，夹套内软水出口温度较低(约150～160℃)，产出的蒸汽品位较低、回收的热量在二次利用时受到限制；三是受到水温的影响上升管内壁温度大约在200℃，易造成焦油粘附在上升管内壁，从而导致上升管换热器的堵塞与失效；四是由于焦炉产荒煤气的间歇性、荒煤气温度的变化性、产荒煤气量的非均匀性，导致荒煤气热能的供给是不平稳的，导致产生的蒸汽是不连续的。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，提供一种温度控制精确、输出蒸汽连续稳定的焦炉上升管荒煤气余热回收系统，本实用新型提供以下技术方案：
6.一种焦炉上升管荒煤气余热回收系统，包括集热系统、储热系统、蒸发系统；所述集热系统包括第一队列上升管换热器、第二队列上升管换热器，所述第一队列上升管换热器为将若干上升管换热器并联组成，所述第二队列上升管换热器为将剩余上升管换热器按不少于两台为一组并联后再串联组成；所述储热系统包括高温熔盐罐、中温熔盐罐、低温熔盐罐；所述蒸发系统包括蒸发器、过热器、预热器；
7.所述低温熔盐罐、第一队列上升管换热器、中温熔盐罐、蒸发器依次并首尾连接形成第一熔盐循环；第一队列上升管换热器用于得到中温熔盐、中温熔盐与水换热产生饱和蒸汽。
8.所述低温熔盐罐、第二队列上升管换热器、高温熔盐罐、过热器依次并首尾连接形成第二熔盐循环；第二队列上升管换热器用于得到高温熔盐、高温熔盐与饱和蒸汽换热产生过热蒸汽。
9.熔盐温度越高、上升管换热器换热效率越低，因此将上升管换热器分为两个队列，仅将第二队列用于获得高温熔盐，相比传统的双罐系统能够显著提高系统整体换热效率。
10.同时，第二队列采用先并联后串联的形式，在保证熔盐温度能够上升到高温熔盐罐设定温度的同时，还能够避免因个别上升管换热器损坏造成的系统失效、且碳化室装料与出料过程整个余热回收系统仍可正常运行。
11.所述给水管网通过预热器连接蒸发器，所述蒸发器分别通过过热器输出过热蒸汽、以及通过预热器返回给水管网。
12.进一步的，还包括减压装置，所述减压装置设置于过热器蒸汽出口。可用于将蒸汽减压后输出、得到符合业主蒸汽管道需求的最终蒸汽产品。
13.进一步的，所述储热系统各熔盐罐出口均设置熔盐泵，用于熔盐的强制循环。
14.进一步的，所述第一队列上升管换热器数量为第二队列上升管换热器数量的4-5倍。上升管换热器数量分配根据热力学计算模型得出。
15.进一步的，所述第二队列上升管换热器由2-4组上升管换热器组串联组成；每组上升管换热器组包括4-6台并联的上升管换热器。即，第二队列上升管换热器约8-24台，具体数量根据焦炉上升管数量以及整个系统传、储热介质流量等实际工况确定。
16.进一步的，所述低温熔盐罐工作温度为250-270℃、中温熔盐罐工作温度为320-340℃、高温熔盐罐工作为420-440℃。三级熔盐罐的设置也更便于温度的梯级控制、使得系统温度控制更为精准。
17.本实用新型的有益效果在于：采用高中低温三级熔盐罐，相比传统双罐熔盐系统，一方面单个熔盐罐体积减小、有利于降低设备成本；另一方面，分段式的温度控制能够提高系统整体换热效率；同时能够提高系统的稳定性，即使个别上升管换热器损坏也不会造成系统失效，且碳化室装料与出料工序也不会影响整个余热回收系统的运行。
附图说明
18.图1、本实用新型的系统结构框图。
19.图中：1、第一队列上升管换热器；2、第二队列上升管换热器。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
21.实施例1、
22.本实施例以顶装7米120孔焦炉为例、即设置120台上升管换热器。
23.如图1所示的一种焦炉上升管荒煤气余热回收系统，包括集热系统、储热系统、蒸发系统；所述集热系统包括第一队列上升管换热器、第二队列上升管换热器，所述第一队列上升管换热器为将100台上升管换热器并联组成，所述第二队列上升管换热器为将剩余20台上升管换热器按5台为一组并联后再串联组成；所述储热系统包括高温熔盐罐、中温熔盐罐、低温熔盐罐；所述蒸发系统包括蒸发器、过热器、预热器、还包括一台减压装置；所述各熔盐罐出口均设置熔盐泵。
24.所述低温熔盐罐、第一队列上升管换热器、中温熔盐罐、蒸发器依次并首尾连接形
成第一熔盐循环；所述低温熔盐罐、第二队列上升管换热器、高温熔盐罐、过热器依次并首尾连接形成第二熔盐循环。
25.所述给水管网通过预热器连接蒸发器，所述蒸发器分别通过过热器输出过热蒸汽、以及通过预热器返回给水管网。
26.进一步的，所述低温熔盐罐工作温度为250-270℃、中温熔盐罐工作温度为320-340℃、高温熔盐罐工作为420-440℃。
27.具体工艺流程为：
28.(1)荒煤气与熔盐换热
29.炼焦产生的700-800℃高温荒煤气流经上升管换热器，在上升管换热器内、荒煤气与熔盐换热，荒煤气降温至550℃左右流入原有后续处理工序，熔盐则升温至设定温度，其中第一队列上升管换热器1中熔盐升温至330℃左右后进入中温熔盐罐存储，第二队列上升管换热器2中熔盐升温至430℃左右后进入高温熔盐罐存储。
30.(2)熔盐与水/蒸汽换热
31.330℃的中温熔盐泵入蒸发器加热水产生270℃饱和蒸汽；430℃的高温熔盐泵入过热器加热饱和蒸汽产生过热蒸汽，该蒸汽经减压装置减压后成为压力较低的过热蒸汽、最终并入业主蒸汽管道；熔盐放热后回流至低温熔盐罐。
32.本实施例通过对余热回收系统的精准温度控制能够保证荒煤气换热后温度仍保持在550℃左右，防止上升管换热器内壁的结焦和腐蚀。
33.以上仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。