本發(fā)明涉及焦化、冶金行業(yè)的中間再熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種干熄焦鍋爐中間再熱發(fā)電工藝及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

節(jié)能減排是轉(zhuǎn)變粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式、緩解資源和環(huán)境壓力的主要政策之一。焦化是高能耗、高污染的產(chǎn)業(yè)，是國家節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)，面對(duì)外部資源、內(nèi)部能源和環(huán)境壓力日益增大的嚴(yán)峻形勢，高效回收利用焦炭生產(chǎn)過程中的顯熱是未來節(jié)能減排的主要方向。

干熄焦是回收利用焦炭顯熱的重要技術(shù)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)現(xiàn)有焦化廠八百余家，年產(chǎn)焦炭約5000萬噸，可用于回收的熱量產(chǎn)生蒸汽年發(fā)電量約65億KW·h。由于干熄焦發(fā)電所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益巨大，使其成為企業(yè)研究的重要課題。因此如何提高干熄焦系統(tǒng)發(fā)電效率，節(jié)約能源，提高焦炭顯熱利用率，是干熄焦裝置亟待解決的問題。

干熄焦余熱利用技術(shù)發(fā)展到今天，雖然出現(xiàn)了不同形式，但基本流程大同小異。因此針對(duì)干熄焦余熱利用技術(shù)持續(xù)改進(jìn)和完善、降低干熄焦裝置整體能耗、開發(fā)新工藝、新設(shè)備將不斷推動(dòng)干熄焦技術(shù)的進(jìn)步和推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種干熄焦鍋爐中間再熱發(fā)電工藝及系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)干熄焦鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，能顯著提高焦炭顯熱回收利用率，提高工藝系統(tǒng)發(fā)電效率，進(jìn)而提高干熄焦發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益，有利于節(jié)約能源，并可進(jìn)一步提高干熄焦裝置的應(yīng)用價(jià)值。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種干熄焦鍋爐中間再熱發(fā)電工藝，包括如下步驟：

1)干熄爐接收干熄焦鍋爐冷卻后的惰性循環(huán)氣體，惰性循環(huán)氣體吸收焦炭顯熱后溫度升高至850℃～980℃；

2)升溫后的惰性循環(huán)氣體自干熄爐頂部排出進(jìn)入一次除塵器中，經(jīng)分離粗顆粒焦粉后進(jìn)入干熄焦鍋爐；干熄焦鍋爐內(nèi)自下向上依次設(shè)有省煤器、蒸發(fā)器、一次過熱器、二次過熱器和中間再熱過熱器；干熄焦鍋爐內(nèi)的水經(jīng)預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱生成主蒸汽；

3)汽輪機(jī)包括并排連接的高壓缸和低壓缸，其中高壓缸接收干熄焦鍋爐中二次過熱器產(chǎn)生的主蒸汽進(jìn)行部分膨脹做功；高壓缸內(nèi)主蒸汽做功后的中溫中壓蒸汽引入中間再熱過熱器再熱后生成溫度與主蒸汽溫度相同的高溫再熱蒸汽，高溫再熱蒸汽引入汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)行膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并通過發(fā)電機(jī)發(fā)電；汽輪機(jī)冷凝水送入除鹽水箱；

4)干熄焦鍋爐尾部降溫至160℃～180℃的惰性循環(huán)氣體經(jīng)二次除塵器除塵后，送往熱管換熱器與除鹽水箱輸送的除鹽水換熱，換熱后溫度降至130℃以下的惰性循環(huán)氣體送回干熄爐；經(jīng)加熱至70℃以上的除鹽水經(jīng)除氧器除氧后送入干熄焦鍋爐中循環(huán)使用。

用于實(shí)現(xiàn)所述工藝的一種干熄焦鍋爐中間再熱發(fā)電系統(tǒng)，包括惰性氣體循環(huán)系統(tǒng)和汽水循環(huán)系統(tǒng)；所述惰性氣體循環(huán)系統(tǒng)包括干熄爐、一次除塵器、干熄焦鍋爐、二次除塵器、循環(huán)風(fēng)機(jī)和熱管換熱器；汽水循環(huán)系統(tǒng)包括汽輪機(jī)、冷凝器、凝結(jié)水泵、除鹽水箱、除氧給水泵、除氧器和鍋爐給水泵；所述干熄爐的惰性循環(huán)氣體排出口通過一次除塵器連接干熄焦鍋爐頂部惰性循環(huán)氣體入口，干熄焦鍋爐通過汽輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)；汽輪機(jī)的出汽口通過冷凝器和凝結(jié)水泵連接除鹽水箱的進(jìn)水口，除鹽水箱的出水口通過熱管換熱器、除氧器和鍋爐給水泵連接干熄焦鍋爐中省煤器的進(jìn)水口；干熄焦鍋爐底部的惰性循環(huán)氣體出口通過二次除塵器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、熱管換熱器連接干熄爐的惰性循環(huán)氣體流入口；所述干熄焦鍋爐中自下向上依次設(shè)有省煤器、蒸發(fā)器、一次過熱器、二次過熱器和中間再熱過熱器；所述汽輪機(jī)中設(shè)依次連接的高壓缸和低壓缸；省煤器的出水口連接干熄焦鍋爐中汽包的入水口，汽包的上升管和下降管分別連接蒸發(fā)器，汽包的飽和蒸汽出口連接一次過熱器的蒸汽入口；一次過熱器的過熱蒸汽出口連接二次過熱器的過熱蒸汽入口，二次過熱器的主蒸汽出口連接汽輪機(jī)中高壓缸的主蒸汽入口，高壓缸的中溫蒸汽出口連接干熄焦鍋爐中間再熱過熱器的中溫蒸汽入口，中間再熱過熱器的高溫再熱蒸汽出口連接汽輪機(jī)低壓缸的高溫再熱蒸汽入口。

所述汽輪機(jī)的高壓缸和低壓缸同軸設(shè)置，并連接同一臺(tái)發(fā)電機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明中，通過對(duì)吸收了焦炭顯熱的惰性氣體進(jìn)行密閉循環(huán)回收顯熱，將干熄焦鍋爐中的水加熱成過熱蒸汽(發(fā)電用主蒸汽)送往汽輪機(jī)高壓缸膨脹做功，做功后的中壓中溫蒸汽經(jīng)中間再熱過熱器與高溫惰性氣體換熱生成再熱蒸汽，再熱蒸汽和主蒸汽的溫度相同，送往汽輪機(jī)低壓缸膨脹做功；從而最大限度回收干熄焦焦炭顯熱；

2)與傳統(tǒng)干熄焦鍋爐發(fā)電系統(tǒng)相比，顯著提高了發(fā)電效率、焦炭顯熱回收利用率和干熄焦發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)干熄焦裝置的普及推廣產(chǎn)生積極作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述干熄焦鍋爐中間再熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.干熄爐 2.一次除塵器 3.干熄焦鍋爐 4.二次除塵器 5.循環(huán)風(fēng)機(jī) 6.熱管換熱器 7.主蒸汽管 8.高壓缸 9.中溫蒸汽管 10.中間再熱過熱器 11.高溫再熱蒸汽管 12.低壓缸 13.發(fā)電機(jī) 14.冷凝器 15.凝結(jié)水泵 16.除鹽水箱 17.除氧給水泵 18.除氧器 19.鍋爐給水泵 20.汽包ECO.省煤器EVA.蒸發(fā)器 1SH.一次過熱器 2SH.二次過熱器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

如圖1所示，本發(fā)明所述一種干熄焦鍋爐中間再熱發(fā)電工藝，包括如下步驟：

1)干熄爐1接收干熄焦鍋爐3冷卻后的惰性循環(huán)氣體，惰性循環(huán)氣體吸收焦炭顯熱后溫度升高至850℃～980℃；

2)升溫后的惰性循環(huán)氣體自干熄爐1頂部排出進(jìn)入一次除塵器2中，經(jīng)分離粗顆粒焦粉后進(jìn)入干熄焦鍋爐3；干熄焦鍋爐3內(nèi)自下向上依次設(shè)有省煤器ECO、蒸發(fā)器EVA、一次過熱器1SH、二次過熱器2SH和中間再熱過熱器10，干熄焦鍋爐3內(nèi)的水經(jīng)預(yù)熱、蒸發(fā)和過熱生成主蒸汽；

3)汽輪機(jī)包括并排連接的高壓缸8和低壓缸12，其中高壓缸8接收干熄焦鍋爐3中二次過熱器2SH產(chǎn)生的主蒸汽進(jìn)行部分膨脹做功；高壓缸內(nèi)主蒸汽做功后的中溫中壓蒸汽引入中間再熱過熱器10再熱后生成溫度與主蒸汽溫度相同的高溫再熱蒸汽，高溫再熱蒸汽引入汽輪機(jī)低壓缸12進(jìn)行膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并通過發(fā)電13機(jī)發(fā)電；汽輪機(jī)冷凝水送入除鹽水箱16；

4)干熄焦鍋爐3尾部降溫至160℃～180℃的惰性循環(huán)氣體經(jīng)二次除塵器4除塵后，送往熱管換熱器6與除鹽水箱16輸送的除鹽水換熱，換熱后溫度降至130℃以下的惰性循環(huán)氣體送回干熄爐1；經(jīng)加熱至70℃以上的除鹽水經(jīng)除氧器18除氧后送入干熄焦鍋爐3中循環(huán)使用。

用于實(shí)現(xiàn)所述工藝的一種干熄焦鍋爐中間再熱發(fā)電系統(tǒng)，包括惰性氣體循環(huán)系統(tǒng)和汽水循環(huán)系統(tǒng)；所述惰性氣體循環(huán)系統(tǒng)包括干熄爐1、一次除塵器2、干熄焦鍋爐3、二次除塵器4、循環(huán)風(fēng)機(jī)5和熱管換熱器6；汽水循環(huán)系統(tǒng)包括汽輪機(jī)、冷凝器14、凝結(jié)水泵15、除鹽水箱16、除氧給水泵17、除氧器18和鍋爐給水泵19；所述干熄爐1的惰性循環(huán)氣體排出口通過一次除塵器2連接干熄焦鍋爐3頂部惰性循環(huán)氣體入口，干熄焦鍋爐3通過汽輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)13；汽輪機(jī)的出汽口通過冷凝器14和凝結(jié)水泵15連接除鹽水箱16的進(jìn)水口，除鹽水箱16的出水口通過熱管換熱器6、除氧器18和鍋爐給水泵19連接干熄焦鍋爐3中省煤器ECO的進(jìn)水口；干熄焦鍋爐3底部的惰性循環(huán)氣體出口通過二次除塵器4、循環(huán)風(fēng)機(jī)5、熱管換熱器6連接干熄爐1的惰性循環(huán)氣體流入口；所述干熄焦鍋爐3中自下向上依次設(shè)有省煤器ECO、蒸發(fā)器EVA、一次過熱器1SH、二次過熱器2SH和中間再熱過熱器10；所述汽輪機(jī)中設(shè)依次連接的高壓缸8和低壓缸12；省煤器ECO的出水口連接干熄焦鍋爐3中汽包20的入水口，汽包20的上升管和下降管分別連接蒸發(fā)器EVA，汽包20的飽和蒸汽出口連接一次過熱器1SH的蒸汽入口；一次過熱器1SH的過熱蒸汽出口連接二次過熱器2SH的過熱蒸汽入口，二次過熱器2SH的主蒸汽出口連接汽輪機(jī)中高壓缸8的主蒸汽入口，高壓缸8的中溫蒸汽出口連接干熄焦鍋爐3中間再熱過熱器10的中溫蒸汽入口，中間再熱過熱器10的高溫再熱蒸汽出口連接汽輪機(jī)低壓缸12的高溫再熱蒸汽入口。

所述汽輪機(jī)的高壓缸8和低壓缸12同軸設(shè)置，并連接同一臺(tái)發(fā)電機(jī)13。

本發(fā)明的惰性氣體循環(huán)系統(tǒng)中，干熄爐1內(nèi)紅焦從預(yù)存段下降到冷卻段，然后與惰性循環(huán)氣體進(jìn)行換熱，經(jīng)過換熱升溫的惰性循環(huán)氣體經(jīng)一次除塵器2除去氣體中的粗顆粒焦粉，然后進(jìn)入干熄焦鍋爐3與鍋爐給水和再熱蒸汽進(jìn)行換熱。干熄焦鍋爐3分別產(chǎn)生主蒸汽和高溫再熱蒸汽，同時(shí)惰性循環(huán)氣體溫度降至160℃～180℃；由干熄焦鍋爐3出來的低溫惰性循環(huán)氣體經(jīng)過二次除塵器4除塵后，再由循環(huán)風(fēng)機(jī)5送入熱管換熱器6冷卻至130℃以下，然后送入干熄爐1循環(huán)使用。

本發(fā)明的汽水循環(huán)系統(tǒng)中，干熄焦鍋爐1產(chǎn)生主蒸汽，通過主蒸汽管7與汽輪機(jī)高壓缸8主蒸汽入口相連，在汽輪機(jī)高壓缸8內(nèi)進(jìn)行部分膨脹做功后通過中溫蒸汽管9與干熄焦鍋爐3中間再熱過熱器10相連；經(jīng)過中間再熱過熱器10加熱至與主蒸汽溫度相同溫度后的高溫再熱蒸汽經(jīng)高溫再熱蒸汽管11與汽輪機(jī)低壓缸12的高溫再熱蒸汽入口相連；經(jīng)汽輪機(jī)低壓缸12膨脹做功；由汽輪機(jī)高壓缸8和低壓缸12內(nèi)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過發(fā)電機(jī)13最終轉(zhuǎn)化為電能。

冷凝器中的凝結(jié)水經(jīng)過凝結(jié)水泵15送入除鹽水箱16；除鹽水經(jīng)過除氧給水泵17送至熱管換熱器6，將水溫加熱至70℃以上后送至除氧器18；除氧水經(jīng)鍋爐給水泵19送入干熄焦鍋爐3循環(huán)使用。

以采用本發(fā)明的某工程為例，180t/h干熄爐，惰性循環(huán)氣體量約為266400Nm³/h,與傳統(tǒng)干熄焦鍋爐發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比(兩種方案均按照純凝方案計(jì)算)，傳統(tǒng)干熄焦鍋爐發(fā)電電量為29.8MW，本發(fā)明所述干熄焦鍋爐中間再熱發(fā)電系統(tǒng)在干熄爐能力相同的條件下，發(fā)電量提高約6％，電價(jià)按0.55元/KW·h計(jì)算，年發(fā)電收入增加約800萬元，因發(fā)電量增加而提高的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。