一种焦炉荒煤气高温段热量高效回收装置的制作方法

本发明涉及焦炉荒煤气余热利用技术领域，，尤其涉及一种焦炉荒煤气高温段热量高效回收装置。

背景技术：

焦炉炭化室出口的荒煤气温度约为650～750℃，具有很高的热量，高效回收该部分热量对焦化企业节能、提高经济效益具有重大意义，同时，高效回收荒煤气高温段热量是提高荒煤气余热回收效率的关键步骤。目前，已公开的焦炉荒煤气余热回收工艺主要有以下三种：1)使用上升管换热器回收荒煤气显热并生产0.4～0.6mpa低压饱和蒸汽；2)将除尘后的荒煤气导入余热锅炉，荒煤气温度降至150℃后喷洒氨水继续降温，待温度达到70～90℃后，将荒煤气经煤气冷却器送后续工段；3)向荒煤气中喷洒氨水，将其冷却至70～90℃后利用煤气冷却器回收低温余热。

以上三种工艺路线均存在较多不足：第一种工艺产汽品类单一、产汽量少且易使上升管内结焦甚至漏水，影响焦炉运行；第二种工艺极易在换热管内结焦，导致换热效率低，甚至发生堵管、爆管等现象，影响安全生产；第三种工艺回收的热量品位低，热效率低，氨水消耗量大，污水排放多。

技术实现要素：

本发明提供了一种焦炉荒煤气高温段热量高效回收装置，能够高效回收焦炉荒煤气的高温段热量并生产高温高压饱和蒸汽，进而生产高压过热蒸汽或低压饱和蒸汽；同时，能够减少设备内高分子聚合物凝结，延长结焦周期，提高清焦效率，保障系统稳定运行。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种焦炉荒煤气高温段热量高效回收装置，包括高温除尘器、立管套管式急冷废热锅炉、除盐水箱、除氧器、低温换热器；所述立管套管式急冷废热锅炉由套管式蒸汽换热器和汽包组成，套管式蒸汽换热器与汽包之间通过上升管和下降管连通；套管式蒸汽换热器顶部的进气口通过高温除尘器连接焦炉顶部的集气管；汽包的进水口依次通过低温换热器、锅炉给水泵、除氧器和除氧给水泵连接除盐水箱；汽包顶部的蒸汽出口通过减温减压装置连接低压蒸汽用户，或通过蒸汽过热器连接高压发电用户；套管式蒸汽换热器底部的排污口通过定期排污膨胀器连接排污井。

所述高温除尘器的除尘灰出口另外连接灰仓。

所述立管套管式急冷废热锅炉由套管式蒸汽换热器和汽包组成，套管式蒸汽换热器包括上烟箱、下烟箱、套管、扁圆管管板、换热管、上集管和下集管，其中扁圆管管板外侧与换热管连接，套管包在换热管外，套管与扁圆管管板内侧连接，扁圆管管板与上、下集管连通，上、下集管分别通过上升管和下降管与汽包连通，汽包的一侧设有进水口，汽包的上方设有蒸汽出口。

所述上烟箱内设有隔热层。

所述套管式蒸汽换热器的扁圆管管板采用圆弧形或长圆形。

所述套管式蒸汽换热器的换热管为41根，且每根换热管外均套有套管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明将焦炉荒煤气引出至立管套管式急冷废热锅炉中，对焦炉荒煤气高温段热量进行回收利用，换热系统与焦炉独立运行，互不影响；

2)本发明能够生产高温高压饱和蒸汽，同时换热管金属壁温不低于320℃，减少结焦和延长了结焦周期；

3)本发明既可生产高压过热蒸汽供高压发电用户使用，又可生产低压饱和蒸汽供低压蒸汽用户使用，蒸汽用途广泛，适用性强；

4)本发明采用低温换热器对除盐、除氧后的锅炉给水进行初步换热，提高给水温度至210℃左右,并合理利用了厂区其他高温介质(如高温焦油等)；在相同供水量下，与锅炉给水未进行初步换热的工艺系统相比，产汽量增加40％；

5)本发明采用立管套管式急冷废热锅炉，提高了系统的耐压性能，蒸汽压力达10～13mpa；高温焦油在自身重力的作用下向换热管管底运动，焦油石墨化区域主要集中在管底，便于清焦作业；同时可在线监测换热管内结焦情况，便于协调生产进度，提前做好清焦准备，保障系统稳定运行。

附图说明

图1是本发明所述一种焦炉荒煤气高温段热量高效回收装置的结构示意图。

图2是本发明所述立管套管式急冷废热锅炉的结构示意图。

图3是本发明所述套管式蒸汽换热器的主视剖面图。

图中：1.焦炉2.高温除尘器3.除盐水箱4.除氧给水泵5.除氧器6.锅炉给水泵7.低温换热器8.焦炉上升管9.集气管10.定期排污膨胀器11.排污井12.灰仓13.立管套管式急冷废热锅炉13-1.套管式蒸汽换热器13-2.上升管13-3.下降管13-4.汽包13-5.上集管13-6.下集管13-7.隔热层13-8.扁圆管管板13-9.套管13-10.换热管13-11.上烟箱13-12.下烟箱13-13.蒸汽出口14.减温减压装置15.蒸汽过热器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1-图3所示，本发明所述一种焦炉荒煤气高温段热量高效回收装置，包括高温除尘器2、立管套管式急冷废热锅炉13、除盐水箱3、除氧器5、低温换热器7；所述立管套管式急冷废热锅炉13由套管式蒸汽换热器13-1和汽包13-4组成，套管式蒸汽换热器14-1与汽包13-4之间通过上升管13-2和下降管13-3连通；套管式蒸汽换热器13-1顶部的进气口通过高温除尘器2连接焦炉1顶部的集气管9；汽包13-4的进水口依次通过低温换热器7、锅炉给水泵6、除氧器5和除氧给水泵4连接除盐水箱3；汽包13-4顶部的蒸汽出口14-14通过减温减压装置14连接低压蒸汽用户，或通过蒸汽过热器15连接高压发电用户；套管式蒸汽换热器13-1底部的排污口通过定期排污膨胀器10连接排污井11。

所述高温除尘器2的除尘灰出口另外连接灰仓12。

如图2、图3所示，所述立管套管式急冷废热锅炉13由套管式蒸汽换热器13-1和汽包13-4组成，套管式蒸汽换热器13-1包括上烟箱13-11、下烟箱13-12、套管13-9、扁圆管管板13-8、换热管13-10、上集管13-5和下集管13-6，其中扁圆管管板13-8外侧与换热管13-10连接，套管13-9包在换热管13-10外，套管13-9与扁圆管管板13-8内侧连接，扁圆管管板13-8与上、下集管13-5、13-6连通，上、下集管13-5、13-6分别通过上升管13-2和下降管13-3与汽包13-4连通，汽包13-4的一侧设有进水口，汽包13-4的上方设有蒸汽出口13-13。

所述上烟箱13-11内设有隔热层13-7。

所述套管式蒸汽换热器13-1的扁圆管管板13-8采用圆弧形或长圆形。

所述套管式蒸汽换热器13-1的换热管13-10为41根，且每根换热管13-10外均套有套管13-9。

采用本发明所述装置回收焦炉荒煤气高温段热量的过程如下：

1)荒煤气系统：温度600℃以上的焦炉荒煤气进入立管套管式急冷废热锅炉13中的套管式蒸汽换热器13-1与水换热，换热后温度降为350℃以下；荒煤气进入立管套管式急冷废热锅炉13的平均流速为25～40m/s，套管式蒸汽换热器13-1的换热管13-10金属壁温不低于320℃；

2)汽水系统：锅炉给水经除盐、除氧，再经低温换热器7换热到210℃以上后进入立管套管式急冷废热锅炉13中的汽包13-4，随后从下降管13-3进入套管式蒸汽换热器13-1，在套管式蒸汽换热器13-1内被荒煤气加热为汽水混合物后经上升管13-2返回汽包13-4，在汽包13-4内进行汽水分离，产生压力10～13mpa，温度311～331℃的高温高压饱和蒸汽；高温高压饱和蒸汽经过热后送至高压发电用户或经减温减压后供低压蒸汽用户使用，锅炉给水再由下降管13-3进入套管式蒸汽换热器13-1继续被加热，进行周而复始的循环；

3)换热管清焦：由于荒煤气与水换热时换热管13-10金属壁温在焦油露点温度以上，套管式蒸汽换热器13-1的换热管13-10结焦周期长，通过在线监测结焦情况，需要清焦时采用在线蒸汽吹扫、水力清洗、化学试剂清洗或机械清洗方式清除换热管13-10内焦油。

所述低温换热器7中与锅炉给水进行换热的换热介质为高温焦油。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施中，一种焦炉荒煤气高温段热量高效回收过程如下：

来自焦炉1的650～750℃荒煤气由焦炉上升管8进入集气管9，烟尘聚集后进入高温除尘器2进行除尘，除尘后的荒煤气进入立管套管式急冷废热锅炉13进行换热，除尘后的灰渣进入灰仓12后外排；

荒煤气进入立管套管式急冷废热锅炉13中的套管式蒸汽换热器13-1进行换热，保持荒煤气进口温度约为600℃、平均流速25～40m/s、换热管13-10金属壁温330℃，换热后低温荒煤气进入其他工段进行低温段热量回收；同时，除盐水箱3中的常温除盐水依次经除氧给水泵4、除氧器5后温度达到160℃，160℃的除氧给水经锅炉给水泵6进入低温换热器7与高温焦油换热后温度达到210℃。

210℃的锅炉给水进入汽包13-4后经下降管13-3进入套管式蒸汽换热器13-1，通过热量交换，变成汽水混合物后经上升管13-2进入汽包13-4中进行汽液分离，产生高温高压饱和蒸汽(蒸汽压力10～13mpa，蒸汽温度311～331℃)，可根据需要进入蒸汽过热器15进行过热后送至高压发电用户或进入减温减压装置14进行减温、减压后送至各低压蒸汽用户。

立管套管式急冷废热锅炉13在生产过程中产生的废水经定期排污膨胀器10排入排污井11。

本发明采用套管式蒸汽换热器13-1代替常规管壳式换热器，大大提高了换热效率；采用扁圆管管板13-8组合代替常规平管板结构，扁圆管管板13-8适用于高压场合，且可缓解热膨胀影响。

锅炉给水经低温换热器7后温度达到210℃，可以大幅缩短锅炉给水在套管式蒸汽换热器13-1中的换热时间，提高工作效率。

荒煤气进入立管套管式急冷锅炉13中的平均流速25～40m/s；套管13-9与换热管13-10环隙介质温度高于324℃，换热管13-10金属壁温高于320℃(高于焦油露点温度)，能够减少设备结焦量，延长清焦周期。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。