焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)及其耦合發(fā)電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)及其耦合發(fā)電方法，屬于余熱發(fā)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)焦化行業(yè)的產(chǎn)能也經(jīng)歷了快速增長(zhǎng)的過程，據(jù)相關(guān)資料顯示，2012年，我國(guó)共有50萬噸以上的大型焦?fàn)t299座，焦炭總產(chǎn)能高達(dá)40821萬噸。在我國(guó)普遍采用的煉焦設(shè)備及工藝中，焦?fàn)t產(chǎn)生的廢煙氣溫度一般在220°C -260°C之間，生產(chǎn)噸焦炭焦?fàn)t廢氣所含顯熱為19426KJ/噸(焦炭)，每年我國(guó)焦化行業(yè)的焦?fàn)t廢氣所含的可回收顯熱高達(dá)7.93X 112KJ,相當(dāng)于271.4萬噸標(biāo)煤發(fā)熱量，若該部分熱量全部回收，可減排0)2約678.5萬噸，SO 2約4.47810萬噸，NO與1.56萬噸，粉塵約27717萬噸。
[0003]由于焦?fàn)t廢氣的溫度比較低，該部分能量并沒有得到很好的利用，據(jù)相關(guān)資料介紹，該部分熱能的利用率還不到3%，巨大的能量被白白排放到大氣中，造成了二次能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。目前，有些焦化企業(yè)準(zhǔn)備利用有機(jī)工質(zhì)循環(huán)對(duì)該部分余熱進(jìn)行回收發(fā)電，有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電有以下缺點(diǎn):
Cl)熱電轉(zhuǎn)換效率低。
[0004]目前，有機(jī)工質(zhì)循環(huán)技術(shù)還在發(fā)展階段，熱功轉(zhuǎn)換設(shè)備的設(shè)計(jì)、
制造技術(shù)都還不是十分完善，熱電轉(zhuǎn)換效率低只有8%左右。
[0005](2)相對(duì)投資較高。
[0006]據(jù)測(cè)算，對(duì)于焦?fàn)t廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，有機(jī)工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的理論投資回收年限為5-6年，對(duì)于企業(yè)來講，投資回收年限長(zhǎng)，較難接受。
[0007]干熄焦是相對(duì)于濕熄焦而言的，是將低溫惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)通過干熄爐底的供氣裝置鼓入爐內(nèi)與紅焦進(jìn)行熱交換，將惰性氣體加熱到高溫(850~980°C )，由干熄爐出來的高溫惰性氣體進(jìn)入干熄焦余熱鍋爐進(jìn)行換熱，產(chǎn)生一定壓力的水蒸汽，水蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換并拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在干熄焦余熱鍋爐中放熱完畢后的低溫惰性氣體再次由循環(huán)風(fēng)機(jī)通過干熄爐底的供氣裝置鼓入爐內(nèi)與紅焦進(jìn)行熱交換，即惰性氣體循環(huán)利用。
[0008]干熄焦發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟度、穩(wěn)定度高，熱電轉(zhuǎn)換效率比有機(jī)工質(zhì)循環(huán)高5%_10%。圖1是某焦化廠干熄焦發(fā)電系統(tǒng)原理圖，從圖中可以看出，干熄焦排煙溫度為178.5°C，余熱鍋爐熱效率也偏低，且由于高溫氣體膨脹的原因，循環(huán)風(fēng)機(jī)耗電量也較高。同時(shí)，從圖中還可以看出，各受熱面冷、熱源之間傳熱溫差都較大，所以干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)損失較大。
[0009]通過以上論述，發(fā)明一種熱電轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)成熟可靠、系統(tǒng)投資低的焦?fàn)t煙氣回收技術(shù)，并且通過循環(huán)耦合技術(shù)，同時(shí)提高干熄焦余熱鍋爐熱效率、降低干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗的技術(shù)是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)及其耦合發(fā)電方法，將煉焦煙道排煙余熱耦合進(jìn)入干熄焦余熱發(fā)電循環(huán)的耦合發(fā)電，從而達(dá)到高效利用二次能源及節(jié)能減排的目的。
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)，包括:
干熄焦余熱回收裝置，干熄焦余熱回收裝置包括相互連通的干熄爐及干熄焦余熱鍋爐，干熄焦余熱鍋爐內(nèi)部包括依次設(shè)置的干熄焦二次過熱器、干熄焦一次過熱器、第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、焦?fàn)t煙氣余熱過熱器及干熄焦省煤器；
焦?fàn)t煙氣余熱回收裝置，焦?fàn)t煙氣余熱回收裝置包括焦?fàn)t，焦?fàn)t上連接有焦?fàn)t煙氣主煙道，焦?fàn)t煙氣主煙道連接依次設(shè)置焦?fàn)t煙氣余熱省煤器、焦?fàn)t煙氣余熱蒸發(fā)器、焦?fàn)t煙氣引風(fēng)機(jī)及焦?fàn)t煙氣煙囪；
汽輪發(fā)電機(jī)組包括汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)；
冷凝裝置包括凝汽器及凝結(jié)水栗；
汽輪發(fā)電機(jī)組通過冷凝裝置與干熄焦余熱回收裝置及焦?fàn)t煙氣余熱回收裝置形成回路。
[0012]作為優(yōu)選，上述焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)，還包括有除氧器，除氧器具有低壓蒸汽口、高壓蒸汽口、凝結(jié)水口和除氧水口 ；其中高壓蒸汽口經(jīng)干熄焦余熱鍋爐給水栗與干熄焦余熱鍋爐的干熄焦省煤器連通，低壓蒸汽口經(jīng)焦?fàn)t余熱給水栗連接焦?fàn)t煙氣余熱省煤器后經(jīng)焦?fàn)t煙氣余熱蒸發(fā)器與干熄焦余熱鍋爐的焦?fàn)t煙氣余熱過熱器連接，凝結(jié)水口連接回?zé)峒訜崞?，回?zé)峒訜崞鬟€連接凝結(jié)水栗，除氧水口經(jīng)干熄焦余熱鍋爐的焦?fàn)t煙氣余熱過熱器與汽輪發(fā)電機(jī)組連通。
[0013]作為優(yōu)選，上述焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)，干熄焦二次過熱器與干熄焦一次過熱器之間連接有減溫器。
[0014]作為優(yōu)選，上述焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)，干熄焦余熱鍋爐內(nèi)設(shè)置有干熄焦鍋筒，干熄焦鍋筒同時(shí)連接干熄焦一次過熱器、第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器及干熄焦省煤器。
[0015]作為優(yōu)選，上述焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)，第一蒸發(fā)器為裸管式蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器為管式蒸發(fā)器。
[0016]一種焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電方法，將焦?fàn)t煙氣余熱作為干熄焦余熱鍋爐的外置低溫?zé)嵩?，利用干熄爐紅焦中溫余熱對(duì)低溫焦?fàn)t廢氣加熱得到的低壓飽和蒸汽進(jìn)行二次加熱，并與干熄焦余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽共用一個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，干熄焦余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)主汽做功，焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦中溫余熱共同產(chǎn)生的低溫過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)補(bǔ)汽做功，將兩個(gè)效率不同且相互獨(dú)立的余熱發(fā)電循環(huán)耦合為一個(gè)主汽補(bǔ)汽式發(fā)電循環(huán)。
[0017]本發(fā)明具有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì):
I)本發(fā)明將煉焦煙道的廢熱轉(zhuǎn)化成高品質(zhì)電能，實(shí)現(xiàn)了二次能源的高值化利用，減少了二次能源的浪費(fèi)。
[0018]2)利用循環(huán)耦合技術(shù)將低品熱能提質(zhì)，使低品熱能發(fā)電循環(huán)效率提高，低品熱能發(fā)電循環(huán)效率提高約13%。
[0019]3)利用低品蒸汽吸熱降低干熄焦余熱鍋爐排煙溫度，提高干熄焦惰性氣體的熱回收率，惰性氣體熱回收率提高約5%。
[0020]4)降低了干熄焦省煤器的進(jìn)口溫差，干熄焦省煤器的煙損失降低21%左右。
[0021]5)低品熱能與高品熱能共用一套發(fā)電裝置，取消了低品熱能發(fā)電的熱電轉(zhuǎn)換及凝汽設(shè)備，系統(tǒng)大幅度簡(jiǎn)化，投資大幅度降低。
[0022]6)低品熱能與高品熱能共用一套發(fā)電裝置，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)管理工作。
[0023]7)低品熱能與高品熱能共用一套發(fā)電裝置，大幅度減少了占地面積。
[0024]8)由于干熄焦余熱鍋爐排煙溫度降低，循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗降低，降低率約為20%。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1—干媳爐；2—干媳焦二次過熱器；3—干媳焦一次過熱器；4—第一蒸發(fā)器；5—減溫器；6—第二蒸發(fā)器；7—干媳焦鍋筒；8—焦?fàn)t煙氣余熱過熱器；9—干媳焦省煤器；10—汽輪機(jī)；11-發(fā)電機(jī)；12—凝汽器；13—凝結(jié)水栗；14—回?zé)峒訜崞鳎?5—除氧器；16—焦?fàn)t余熱給水栗；17—干熄焦余熱鍋爐給水栗；18—焦?fàn)t煙氣煙囪；19—焦?fàn)t煙氣引風(fēng)機(jī)；20—焦?fàn)t煙氣余熱蒸發(fā)器；21—焦?fàn)t煙氣余熱鍋筒；22—焦?fàn)t煙氣余熱省煤器;23—焦?fàn)t煙氣主煙道；24—焦?fàn)t；25—干媳焦循環(huán)風(fēng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了便于本領(lǐng)域人員理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]參見圖1，一種焦?fàn)t煙氣余熱與干熄焦余熱耦合發(fā)電系統(tǒng)，包括干熄焦余熱回收裝置、焦?fàn)t煙氣余熱回收裝置、汽輪發(fā)電機(jī)組及冷凝裝置；其中干熄焦余熱回收裝置
包括相互連通的干熄爐I及干熄焦余熱鍋爐；干熄焦余熱鍋爐內(nèi)部包括依次設(shè)置的干熄焦二次過熱器2、干熄焦一次過熱器3、第一蒸發(fā)器4、第二蒸發(fā)器6、焦?fàn)t煙氣余熱過熱器8及干熄焦省煤器9，干熄焦余熱鍋爐內(nèi)部還設(shè)置有干熄焦鍋筒7，干熄焦鍋筒7同時(shí)連接干熄焦一次過熱器3、第一蒸發(fā)器4、第二蒸發(fā)器6及干熄焦省煤器9 ;焦?fàn)t煙氣余熱回收裝置包括焦?fàn)t24，焦?fàn)t24上連接有焦?fàn)t煙氣主煙道