本發(fā)明涉及焦化行業(yè)熱能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種焦?fàn)t煤氣與干熄焦余熱綜合發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在焦?fàn)t生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生大量的余能余熱資源，其中品位最高的是焦?fàn)t煤氣的化學(xué)能和高溫焦炭的顯熱。對(duì)于焦?fàn)t煤氣，當(dāng)前主要利用途徑是作為焦?fàn)t自身加熱燃料，以及通過煤氣鍋爐進(jìn)行發(fā)電，也有部分焦化廠將焦?fàn)t煤氣作為化工原料生產(chǎn)甲醇、合成氨等化工產(chǎn)品。對(duì)于焦炭顯熱，主要是采用干熄焦技術(shù)對(duì)高溫紅焦的顯熱進(jìn)行回收，產(chǎn)生蒸汽用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

目前的技術(shù)方案均將焦?fàn)t煤氣利用和焦炭顯熱回收分成各自獨(dú)立的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，而未考慮兩種熱能資源的耦合集成。各自獨(dú)立的熱力發(fā)電系統(tǒng)，不僅造成系統(tǒng)復(fù)雜甚至冗余，而且存在廠房占地面積大、工程造價(jià)和總投資大、運(yùn)行成本高等問題。

為此，如果能將焦?fàn)t煤氣和焦炭顯熱資源進(jìn)行耦合集成利用，優(yōu)化熱力系統(tǒng)，必然可以產(chǎn)生較為可觀的經(jīng)濟(jì)收益，具有重要的實(shí)用意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種焦?fàn)t煤氣與干熄焦余熱綜合發(fā)電系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種焦?fàn)t煤氣與干熄焦余熱綜合發(fā)電系統(tǒng)，包括焦?fàn)t、焦?fàn)t煤氣鍋爐、干熄爐、干熄焦余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，其中，所述焦?fàn)t的荒煤氣出口與所述焦?fàn)t煤氣鍋爐的煤氣進(jìn)口連通，所述焦?fàn)t產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)過凈化和冷卻處理后進(jìn)入所述焦?fàn)t煤氣鍋爐內(nèi)燃燒，所述焦?fàn)t煤氣鍋爐的出汽口與所述汽輪機(jī)連通；所述焦?fàn)t的排焦口與所述干熄爐的裝焦口通過焦炭運(yùn)輸裝置連通；所述干熄爐的氣體出口與所述干熄焦余熱鍋爐的進(jìn)氣口連通，所述干熄焦余熱鍋爐的排氣口與干熄爐的氣體進(jìn)口連通，從而形成干熄爐冷卻氣體的循環(huán)過程；所述干熄焦余熱鍋爐的出汽口與所述汽輪機(jī)連通，所述干熄焦余熱鍋爐與所述焦?fàn)t煤氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽均用于驅(qū)動(dòng)所述汽輪機(jī)做功，所述汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。

優(yōu)選地，所述焦?fàn)t煤氣鍋爐內(nèi)設(shè)置有煤氣鍋爐過熱器；所述干熄焦余熱鍋爐中設(shè)置有第二過熱器；所述汽輪機(jī)具有高壓缸、中壓缸和低壓缸，其中，所述焦?fàn)t煤氣鍋爐的煤氣鍋爐過熱器的出汽口與所述高壓缸的進(jìn)汽口連通，所述高壓缸的排汽口與所述干熄焦余熱鍋爐的第二過熱器的進(jìn)汽口連通，所述第二過熱器兼作所述高壓缸排汽的再熱器，所述干熄焦余熱鍋爐的第二過熱器的出汽口與所述中壓缸的進(jìn)汽口連通，所述中壓缸的排汽口與所述低壓缸連通。

優(yōu)選地，所述綜合發(fā)電系統(tǒng)還具有第一鍋筒、第二鍋筒、第一給水泵，所述干熄焦余熱鍋爐中還具有第一過熱器、第二省煤器，其中，所述第二鍋筒的壓力比第一鍋筒的壓力高，第二過熱器的溫度比第一過熱器的溫度高；所述第一鍋筒的第一出水口通過第一給水泵依次與所述第二省煤器、所述第二鍋筒的進(jìn)水口連通，向所述第二省煤器供水；所述第二鍋筒的出汽口與所述第一過熱器的進(jìn)汽口連通，所述第一過熱器的出汽口也與所述第二過熱器的進(jìn)汽口連通。

優(yōu)選地，所述干熄焦余熱鍋爐中還設(shè)置有第一省煤器，所述第一鍋筒上方設(shè)置有除氧頭，汽輪機(jī)的排汽口與凝汽器、凝結(jié)水泵、所述第一省煤器、所述除氧頭的進(jìn)水口連通，所述第二省煤器的壓力比所述第一省煤器的壓力高。

優(yōu)選地，所述干熄焦余熱鍋爐中還設(shè)置有第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器，所述第二蒸發(fā)器比第一蒸發(fā)器的壓力高，所述第一鍋筒通過第一下降管與所述第一蒸發(fā)器的進(jìn)水口連通，所述第一蒸發(fā)器的出汽口通過第一上升管與所述第一鍋筒的上升管口連通，形成自然循環(huán)回路；所述第二鍋筒通過第二下降管與所述第二蒸發(fā)器的進(jìn)水口連通，所述第二蒸發(fā)器的出汽口通過第二上升管與所述第二鍋筒的上升管口連通，形成自然循環(huán)回路。

優(yōu)選地，在干熄焦余熱鍋爐中，第二過熱器、第一過熱器、第二蒸發(fā)器、第二省煤器、第一蒸發(fā)器、第一省煤器沿?zé)煔饬鞒添槾尾贾谩?/p>

優(yōu)選地，所述綜合發(fā)電系統(tǒng)還設(shè)置有第二給水泵和給水加熱器，所述焦?fàn)t煤氣鍋爐內(nèi)還設(shè)置有煤氣鍋爐省煤器，所述第一鍋筒的第二出水口通過所述第二給水泵依次與所述給水加熱器、所述煤氣鍋爐省煤器的進(jìn)水口連通，向所述煤氣鍋爐省煤器供水，所述中壓缸通過回?zé)岢槠谂c所述給水加熱器的加熱蒸汽進(jìn)口相連。

優(yōu)選地，所述綜合發(fā)電系統(tǒng)還具有一次除塵器、二次除塵器，所述干熄爐的氣體出口通過一次除塵器與所述干熄焦余熱鍋爐的進(jìn)氣口相連，所述干熄焦余熱鍋爐的排氣口通過二次除塵器、循環(huán)風(fēng)機(jī)與干熄爐的氣體進(jìn)口相連，從而形成干熄爐冷卻氣體的循環(huán)過程。

優(yōu)選地，所述綜合發(fā)電系統(tǒng)還具有煤氣凈化系統(tǒng)和焦?fàn)t煤氣柜，所述焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣經(jīng)煤氣凈化系統(tǒng)凈化后進(jìn)入焦?fàn)t煤氣柜緩存，再進(jìn)入焦?fàn)t煤氣鍋爐的燃燒器。

優(yōu)選地，所述除氧頭上設(shè)置有輔助加熱蒸汽接口，與外界輔助汽源連通。

本實(shí)施例構(gòu)建了一種基于焦?fàn)t煤氣與干熄焦余熱綜合發(fā)電系統(tǒng)，優(yōu)化了常規(guī)煤氣發(fā)電和干熄焦余熱發(fā)電并存的模式，不僅省去了一套汽輪發(fā)電機(jī)組，而且對(duì)焦?fàn)t煤氣發(fā)電機(jī)組和干熄焦余熱利用機(jī)組的蒸汽系統(tǒng)、給水預(yù)熱和除氧系統(tǒng)進(jìn)行高度耦合，大大簡(jiǎn)化了機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)，相當(dāng)于省去了一套常規(guī)煤氣發(fā)電機(jī)組單獨(dú)配置的低壓加熱器和除氧器，使得系統(tǒng)更為簡(jiǎn)潔，工程占地面積和建設(shè)總成本均大幅降低；此外，將干熄焦余熱鍋爐的高溫段過熱器分為兩級(jí)，將干熄焦余熱鍋爐的末級(jí)過熱器兼做煤氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽的再熱器，不僅提高了整套發(fā)電系統(tǒng)的整體熱效率，而且提高了汽輪機(jī)末級(jí)葉片的干度，改善了汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)葉片的工作條件，提高了汽輪機(jī)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。

附圖說明

通過結(jié)合下面附圖對(duì)其實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的上述特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚和容易理解。

圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的焦?fàn)t煤氣與干熄焦余熱綜合發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明所述的焦?fàn)t煤氣與干熄焦余熱綜合發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。

焦?fàn)t煤氣與干熄焦余熱綜合發(fā)電系統(tǒng)，包括焦?fàn)t1、干熄爐2、焦?fàn)t煤氣鍋爐9、干熄焦余熱鍋爐4、汽輪機(jī)10、發(fā)電機(jī)11。需要說明的是，下文中所說的高壓、中壓、低壓是為了區(qū)分汽水系統(tǒng)的壓力等級(jí)而進(jìn)行的區(qū)分命名，并非絕對(duì)高壓、絕對(duì)中壓、絕對(duì)低壓，并且，以下汽水流動(dòng)方向均按圖中箭頭所示方向流動(dòng)。

如圖1所示，焦?fàn)t1產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)過處理后進(jìn)入焦?fàn)t煤氣鍋爐9內(nèi)燃燒，焦?fàn)t煤氣鍋爐9的出汽口與所述汽輪機(jī)10連通。從焦?fàn)t碳化室(焦?fàn)t1的一部分，附圖中并未示出)推出的熱焦炭送入干熄爐2冷卻，焦?fàn)t1的排焦口通過焦炭輸送裝置與干熄爐2頂部的裝焦口連通，干熄爐2內(nèi)通過循環(huán)氣體對(duì)焦炭進(jìn)行冷卻，冷卻后的焦炭從干熄爐2的底部排出，而從干熄爐2出來(lái)的高溫循環(huán)氣體則進(jìn)入干熄焦余熱鍋爐4進(jìn)行熱交換，經(jīng)干熄焦余熱鍋爐4吸熱降溫后排出的低溫循環(huán)氣體又通過循環(huán)風(fēng)機(jī)6加壓并送回至干熄爐2，繼續(xù)用于冷卻干熄爐2內(nèi)的熱焦炭，形成一個(gè)循環(huán)冷卻過程。干熄焦余熱鍋爐4可以將循環(huán)氣體從900℃左右降溫至150℃左右。

干熄焦余熱鍋爐4的出汽口也與所述汽輪機(jī)10連通，干熄焦余熱鍋爐4產(chǎn)生的過熱蒸汽和焦?fàn)t煤氣鍋爐9產(chǎn)生的過熱蒸汽共同用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)10做功，汽輪機(jī)10與發(fā)電機(jī)11同軸相連，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)11旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，在焦?fàn)t煤氣鍋爐9內(nèi)設(shè)置有煤氣鍋爐過熱器901，汽輪機(jī)10具有高壓缸1001、中壓缸1002和低壓缸1003，干熄焦余熱鍋爐4中設(shè)置有第二過熱器401。焦?fàn)t煤氣鍋爐過熱器901出來(lái)的過熱蒸汽，作為主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)10的高壓缸1001內(nèi)，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)10做功。高壓缸1001的排汽口與干熄焦余熱鍋爐4的第二過熱器401的進(jìn)汽口連通，該第二過熱器401的出汽口與汽輪機(jī)的中壓缸1002的進(jìn)汽口連通，中壓缸1002的出汽口與低壓缸1003順次連通。

焦?fàn)t煤氣燃燒釋放的化學(xué)能與干熄爐內(nèi)焦炭釋放的顯熱均用于產(chǎn)生蒸汽并共同驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功，并且，高壓缸排出的蒸汽送入干熄焦余熱鍋爐的第二過熱器進(jìn)行二次過熱(再熱)處理后再進(jìn)入中壓缸，不僅提高了整個(gè)系統(tǒng)的熱效率，而且提高了汽輪機(jī)末級(jí)葉片的干度，改善了汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)葉片的工作條件，提高了汽輪機(jī)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。省去了一套汽輪發(fā)電機(jī)組及配套輔助設(shè)施，工程占地面積和建設(shè)總成本均大幅降低。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，焦?fàn)t1產(chǎn)生的荒煤氣先進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)7進(jìn)行凈化處理，去除荒煤氣中的雜質(zhì)并進(jìn)行冷卻降溫，經(jīng)過處理的焦?fàn)t煤氣再進(jìn)入焦?fàn)t煤氣柜8進(jìn)行緩存，然后再送至焦?fàn)t煤氣鍋爐，具體地說，是焦?fàn)t1的上升管101依次與煤氣凈化系統(tǒng)7、焦?fàn)t煤氣柜8相連，而焦?fàn)t煤氣柜8通過煤氣管道與所述焦?fàn)t煤氣鍋爐9的燃燒器(未示出)進(jìn)口相連。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，還具有第一鍋筒15、第二鍋筒17、第一給水泵15，所述第二鍋筒的壓力比第一鍋筒的壓力高。在干熄焦余熱鍋爐4中還設(shè)置有第一過熱器402、第二省煤器404，第二過熱器401的溫度比第一過熱器402的溫度高。所述第一鍋筒15的第一出水口151通過第一給水泵16經(jīng)所述第二省煤器404向第二鍋筒17供水。所述第二鍋筒17的出汽口與所述第一過熱器402的進(jìn)汽口連通，所述第一過熱器402的出汽口與所述第二過熱器401的進(jìn)汽口連通。所述第二過熱器401既作為干熄焦余熱鍋爐4高壓段蒸汽的第二級(jí)過熱器，又作為高壓缸1001排汽的再熱器。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，在干熄焦余熱鍋爐4中還設(shè)置有第一省煤器406，第一鍋筒15上設(shè)置有除氧頭14，即第一鍋筒15兼具有除氧水箱的作用。所述第二省煤器404的壓力比第一省煤器406的壓力高。所述汽輪機(jī)10的低壓缸1003的排汽口與凝汽器12、凝結(jié)水泵13、所述干熄焦余熱鍋爐4中的第一省煤器406、除氧頭14的進(jìn)水口沿著汽水流程順次連通。具體地說，汽輪機(jī)低壓缸1003的排汽進(jìn)入凝汽器進(jìn)行冷凝，凝汽器12熱井中的凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵13進(jìn)行加壓并送至干熄焦余熱鍋爐4中的第一省煤器406中預(yù)熱，然后進(jìn)入除氧頭14。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，干熄焦余熱鍋爐中還設(shè)置有第一蒸發(fā)器405、第二蒸發(fā)器403，所述第二蒸發(fā)器403比第一蒸發(fā)器405的壓力高，第一鍋筒15通過第一下降管153與所述第一蒸發(fā)器405的進(jìn)水口連通，所述第一蒸發(fā)器405的出汽口通過第一上升管154與所述第一鍋筒15的上升管口連通，形成自然循環(huán)回路。第一蒸發(fā)器405產(chǎn)生的汽水混合物在第一鍋筒15內(nèi)進(jìn)行汽水分離，產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入除氧頭14，對(duì)第一省煤器406來(lái)的凝結(jié)水進(jìn)行熱力除氧。除氧后的水落入設(shè)置在除氧頭14下方的第一鍋筒15內(nèi)。

所述第二鍋筒17通過第二下降管171與所述第二蒸發(fā)器403的進(jìn)水口連通，所述第二蒸發(fā)器403的出汽口通過第二上升管172與所述第二鍋筒17的上升管口連通，形成自然循環(huán)回路。第二蒸發(fā)器403產(chǎn)生的汽水混合物在第二鍋筒內(nèi)進(jìn)行汽水分離，產(chǎn)生的飽和蒸汽依次進(jìn)入第一過熱器402和第二過熱器401進(jìn)行兩級(jí)過熱。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，綜合發(fā)電系統(tǒng)還具有第二給水泵18和給水加熱器19，所述焦?fàn)t煤氣鍋爐內(nèi)還設(shè)置有煤氣鍋爐省煤器。汽輪機(jī)10的中壓缸1002通過回?zé)岢槠谂c給水加熱器19的加熱蒸汽進(jìn)口相連，第一鍋筒15的第二出水口152經(jīng)第二給水泵18和給水加熱器19向所述焦?fàn)t煤氣鍋爐9的煤氣鍋爐省煤器902供水，給水加熱器19利用汽輪機(jī)的回?zé)岢槠麑?duì)給水進(jìn)行預(yù)熱。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，干熄爐2出來(lái)的高溫循環(huán)氣體還經(jīng)過一次除塵器3分離粗顆粒焦粉后，進(jìn)入干熄焦余熱鍋爐4進(jìn)行熱交換，余熱鍋爐吸熱降溫后排出的低溫循環(huán)氣體經(jīng)過二次除塵器5進(jìn)一步分離細(xì)顆粒焦粉后，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)6加壓然后送回至干熄爐底部進(jìn)風(fēng)口。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，在干熄焦余熱鍋爐4中，第二過熱器、第一過熱器、第二蒸發(fā)器、第二省煤器、第一蒸發(fā)器、第一省煤器煙氣流程順次布置，能夠充分利用煙氣余熱，保證干熄焦余熱鍋爐4的高熱效率。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，所述除氧頭上設(shè)置有輔助加熱蒸汽接口，與外界輔助汽源連通，該輔助氣源可以作為整套綜合發(fā)電系統(tǒng)的啟動(dòng)蒸汽或者作為干熄焦余熱鍋爐故障時(shí)的備用汽源。

綜上所述，本發(fā)明的焦?fàn)t煤氣與干熄焦余熱綜合發(fā)電系統(tǒng)具有以下有益效果：

1)優(yōu)化了常規(guī)焦?fàn)t煤氣發(fā)電和干熄焦余熱發(fā)電并存的模式，省去了一套汽輪發(fā)電機(jī)組及配套輔助設(shè)施，工程占地面積和建設(shè)總成本均大幅降低；

2)對(duì)焦?fàn)t煤氣發(fā)電機(jī)組和干熄焦余熱利用機(jī)組的蒸汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)和除氧系統(tǒng)進(jìn)行高度耦合集成，在不影響機(jī)組整體熱經(jīng)濟(jì)性的條件下簡(jiǎn)化了機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)，相當(dāng)于省去了一套常規(guī)焦?fàn)t煤氣發(fā)電機(jī)組單獨(dú)配置的低壓回?zé)嵯到y(tǒng)和除氧系統(tǒng)，使得整體熱力系統(tǒng)更為簡(jiǎn)潔，工程占地面積和建設(shè)總成本均大幅降低；

3)將干熄焦余熱鍋爐的高溫段過熱器分為第二過熱器和第一過熱器，將第二過熱器兼做汽輪機(jī)高壓缸排汽的再熱器，與常規(guī)的獨(dú)立設(shè)置的焦?fàn)t煤氣鍋爐和干熄焦余熱鍋爐熱力系統(tǒng)相比，沒有增設(shè)任何換熱面，卻實(shí)現(xiàn)了蒸汽的再熱，不僅提高了系統(tǒng)的整體熱效率，而且提高了汽輪機(jī)末級(jí)葉片的干度，改善了汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)葉片的工作條件，提高了汽輪機(jī)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。

4)本發(fā)明的熱力系統(tǒng)是基于熱力學(xué)第二定律下的優(yōu)化設(shè)計(jì)，整套換熱系統(tǒng)均根據(jù)煙氣熱源的品質(zhì)和換熱介質(zhì)(汽水)的品位高低進(jìn)行匹配，高溫?zé)嵩从糜诩訜岣咂肺黄蜏責(zé)嵩从糜诩訜岬推肺黄?，不僅從“量”上保證了熱能的利用，從“質(zhì)”上保證了整套系統(tǒng)的綜合換熱效果。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。