一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及焦化煙道廢氣余熱回收領(lǐng)域，尤其涉及一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)，包括主煙道、副煙道、汽水系統(tǒng)、引風機和焦爐煙囪，其特征在于，在所述主煙道上設(shè)置自控方形插板閥；在所述副煙道上設(shè)置自控圓形百葉閥；汽水系統(tǒng)布置在余熱回收鍋爐的正下方；所述引風機布置在余熱回收鍋爐的出口側(cè)。所述自控圓形百葉閥均為地上布置形式，其驅(qū)動裝置為電動或氣動一體式。所述主煙道是內(nèi)部襯磚、下方為矩形、上方為拱形結(jié)構(gòu)的地下煙道。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是：通過合理的閥門、余熱回收鍋爐選型及設(shè)備布置，在減少占地、節(jié)省投資的前提下，使廢氣余熱得到有效回收，保證焦爐的穩(wěn)定可靠連續(xù)運行。
【專利說明】一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及焦化、冶金企業(yè)的煙道廢氣余熱回收領(lǐng)域，尤其涉及一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]焦爐煙道廢氣采用余熱回收裝置回收余熱，一是能降低廢氣排煙的溫度，二是能根據(jù)用汽參數(shù)需要產(chǎn)生相應(yīng)參數(shù)的低壓蒸汽，用于生產(chǎn)和生活，有利于節(jié)約能源，降低焦化的能耗指標，是焦化、冶金等領(lǐng)域節(jié)能減排的有效措施之一。
[0003]中國專利CN201010558892.9公開的一種焦爐煙道廢氣余熱的回收利用方法或一些實施的焦爐煙道廢氣余熱回收項目，其流程都是為了降低焦爐煙道廢氣的排煙溫度，在總煙道(主煙道)上(總煙道翻板閥前)引出一旁通煙道(副煙道)，在旁通煙道內(nèi)安裝一套熱管式余熱回收裝置，回收余熱后的廢氣通過引風機送至主煙道的煙?排放。其主要構(gòu)成為:熱管式余熱回收裝置由預(yù)熱器、蒸發(fā)器組成；煙氣系統(tǒng)由主煙道翻板閥、副煙道及其上設(shè)置的翻板閥、引風機等組成；汽水系統(tǒng)由軟水箱、除氧給水泵、常溫除氧器、除氧水箱、鍋爐給水泵等輔助設(shè)備組成，控制儀表由PLC系統(tǒng)集中控制，實現(xiàn)焦爐煙道廢氣的余熱回收。該技術(shù)方案存在如下缺陷和不足:
[0004]I)控制系統(tǒng)不準確。其理由是:a、余熱回收系統(tǒng)的設(shè)置要以保證焦爐穩(wěn)定、可靠、連續(xù)運行為前提，但該方案引風機的變頻調(diào)速是為保證熱管式余熱回收裝置(余熱鍋爐)爐壓的目的，不利于焦爐的生產(chǎn)；b、目前，焦爐煙道廢氣余熱回收裝置產(chǎn)汽(0.8MPa、飽和溫度)量均約在10t/h左右，該方案余熱鍋爐的給水調(diào)節(jié)采用自動報警裝置與鍋爐給水泵聯(lián)鎖的控制方式與《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG G0001-2012中規(guī)定“額定蒸發(fā)量大于4t/h的蒸汽鍋爐應(yīng)當裝設(shè)自動給水調(diào)節(jié)裝置”的條款不符；
[0005]2)主副煙道上設(shè)置的閥門形式不合理。其理由是:a、主煙道是內(nèi)部襯磚，下部為矩形，上部為拱形結(jié)構(gòu)的地下煙道，該方案采用翻板閥形式，主煙道關(guān)斷不嚴，煙氣在主副煙道系統(tǒng)內(nèi)形成再循環(huán)，影響焦爐及余熱回收裝置的正常運行。b、該方案副煙道采用翻板閥形式，閥門的關(guān)閉、開啟時間長，且所需的轉(zhuǎn)矩大；
[0006]3)實用性差。其理由是:a、焦爐煙道廢氣余熱回收應(yīng)適用于現(xiàn)有焦爐系統(tǒng)改造和新建焦爐項目，面對土地資源的日益緊張，特別是現(xiàn)有焦爐系統(tǒng)改造，受場地條件的限制，輔助設(shè)備分散布置，使總圖占地范圍大，不利于節(jié)約投資和節(jié)能。b、煙道廢氣余熱回收裝置的預(yù)熱器、蒸發(fā)器的各組件均由軸向熱管組成，換熱效率低等。
[0007]另外由于焦化、冶金領(lǐng)域中的焦爐煙道廢氣溫度在20(T30(TC左右且成分較復雜，其中含硫量較高(SO2含量(V%)約為0.05%),因此回收利用時還存在低溫氣體露點腐蝕問題無法解決，所以目前焦爐煙道廢氣大多仍通過焦爐煙?直接排放到大氣中，廢氣余熱無法回收，造成大量能源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的是提供一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)，在穩(wěn)定焦爐總煙道吸力、主副煙道系統(tǒng)自動切換控制方面采取有效措施，在回收焦爐煙道廢氣余熱的同時，保證焦爐的穩(wěn)定生產(chǎn)，使焦爐煙道余熱回收系統(tǒng)具有更廣泛的適應(yīng)性。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)，包括主煙道、副煙道、汽水系統(tǒng)、引風機和焦爐煙囪，在所述主煙道上設(shè)置自控方形插板閥；在所述副煙道上設(shè)置自控圓形百葉閥；汽水系統(tǒng)布置在余熱回收鍋爐的正下方；所述引風機布置在余熱回收鍋爐的出口側(cè)。
[0011]所述汽水系統(tǒng)包括軟水箱、除氧給水泵、常溫除氧器、除氧水箱和余熱回收鍋爐給水泵，在累計年最冷月平均溫度>-1o°c的地區(qū)與余熱回收鍋爐同時露天布置，在累計年最冷月平均溫度<-10°C的地區(qū)與余熱回收鍋爐采用緊身封閉布置。
[0012]所述自控圓形百葉閥均為地上布置形式，其驅(qū)動裝置為電動或氣動一體式。
[0013]所述主煙道是內(nèi)部襯磚、下方為矩形、上方為拱形結(jié)構(gòu)的地下煙道。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0015]I)通過引風機采用焦爐出口主煙道壓力的變頻控制及自控圓形百葉閥開度的微調(diào)，確保在焦爐結(jié)焦時間變化(焦爐負荷變化)時，穩(wěn)定焦爐總煙道吸力，進而保證焦爐壓力制度穩(wěn)定。
[0016]2)主副煙道系統(tǒng)自動切換控制，以及合理的閥門、余熱回收鍋爐選型及設(shè)備布置，確保在減少占地、節(jié)省投資的前提下，使焦爐煙道廢氣余熱得到有效回收，且不影響焦爐的穩(wěn)定、可靠、連續(xù)運行。
[0017]3)以熱管+普通換熱管的組合結(jié)構(gòu)的余熱回收鍋爐能有效避免低溫氣體的露點腐蝕問題，同時也適用于其它形式、結(jié)構(gòu)的余熱鍋爐，使焦爐煙道余熱回收系統(tǒng)具有更廣泛的適應(yīng)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例的方框結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例的配置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實用新型汽水系統(tǒng)的平面布置示意圖。
[0021]圖中:1-主煙道2-副煙道3-汽水系統(tǒng)4-引風機5-焦爐煙囪6_自控方形插板閥7-自控圓形百葉閥一 8-自控圓形百葉閥二 9-余熱回收鍋爐 10-焦爐11-計算機監(jiān)控系統(tǒng)12-軟水箱13-除氧給水泵14-常溫除氧器15-除氧水箱16-余熱回收鍋爐給水泵17-煙道廢氣采集管路
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施作進一步說明。
[0023]見圖1，是本實用新型一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)實施例的方框結(jié)構(gòu)示意圖，包括主煙道、副煙道、汽水系統(tǒng)、引風機和焦爐煙囪，在主煙道上設(shè)置自控方形插板閥；在副煙道上設(shè)置自控圓形百葉閥，其中包括位于余熱回收鍋爐進口側(cè)副煙道上的自控圓形百葉閥一和引風機出口側(cè)副煙道上的自控圓形百葉閥二；引風機布置在余熱回收鍋爐的出口側(cè)，本實用新型系統(tǒng)按兩座焦爐配套。[0024]見圖2、圖3，是本實用新型一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)實施例的配置結(jié)構(gòu)示意圖，包括主煙道1、副煙道2、汽水系統(tǒng)3、引風機4和焦爐煙囪5，在主煙道I上設(shè)置自控方形插板閥6 ;在副煙道2上設(shè)置自控圓形百葉閥，其中包括位于余熱回收鍋爐9進口側(cè)副煙道上的自控圓形百葉閥一 7和引風機4出口側(cè)副煙道上的自控圓形百葉閥二 8 ;弓丨風機4布置在余熱回收鍋爐9的出口側(cè)，汽水系統(tǒng)3布置在余熱回收鍋爐9的正下方；自控圓形百葉閥一 7和自控圓形百葉閥二 8均為地上布置形式，其驅(qū)動裝置為電動和氣動一體式。系統(tǒng)中的主煙道I是內(nèi)部襯磚、下方為矩形、上方為拱形結(jié)構(gòu)的地下煙道。
[0025]在焦爐10出口側(cè)的主煙道I上，從自控方形插板閥6的入口側(cè)取焦爐出口主煙道壓力(PICA)信號，該焦爐出口總煙道壓力為主煙道上的自控方形插板閥6前煙氣壓力，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)11對引風機4進行變頻控制，由引風機4克服旁通煙道及余熱回收鍋爐、自控圓形百葉閥一及自控圓形百葉閥二的阻力，滿足焦爐出口主煙道壓力在負17(T380Pa范圍內(nèi)，副煙道內(nèi)廢氣流速l(Tl5m/s的工藝條件，維持焦爐出口主煙道壓力穩(wěn)定，保證焦爐出口主煙道I的吸力，使余熱得以回收，焦爐能正常生產(chǎn)。
[0026]引風機與主副煙道上的各自控閥門采用連鎖控制和順序起停，其具體控制順序如下:
[0027]I)引風機投入運行時，按順序依次開啟余熱回收鍋爐9進口側(cè)副煙道上的自控圓形百葉閥一 7和引風機4出口側(cè)副煙道上的自控圓形百葉閥二 8，再關(guān)閉主煙道I上的自控方形插板閥6 ；
[0028]2)引風機停機時，先開啟主煙道I上的自控方形插板閥6，再按順序依次關(guān)閉余熱回收鍋爐進口側(cè)副煙道上的自控圓形百葉閥一 7和引風機出口側(cè)副煙道上的自控圓形百葉閥二 8，使焦爐煙道廢氣經(jīng)主煙道，靠焦爐煙? 5抽力將廢氣排入大氣。
[0029]上述連鎖控制實現(xiàn)了主副煙道系統(tǒng)的自動切換和順序起停，確保了余熱回收裝置的投運或停產(chǎn)時，不影響焦爐的正常生產(chǎn)。
[0030]實施例中，余熱回收鍋爐9的給水預(yù)熱器為熱管結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)器為普通換熱管結(jié)構(gòu)，溫度在23(T300°C的焦爐煙道尾氣經(jīng)副煙道2進入余熱回收鍋爐9，先與普通換熱管構(gòu)成的蒸發(fā)器內(nèi)的爐水換熱，煙道廢氣溫度降至18(T185°C，再進入由熱管組成的給水預(yù)熱器，煙道廢氣溫度降至低于150°C后，通過引風機經(jīng)裝有自控圓形百葉閥二 8的副煙道送回主煙道1，最終焦爐煙道廢氣由焦爐煙囪5排入大氣；
[0031]余熱回收鍋爐9的給水(約20°C左右)先進入由熱管組成的給水預(yù)熱器，換熱后水溫升至150°C ?155°C，再進入余熱回收鍋爐的鍋筒，通過鍋筒的下降管再進入由普通換熱管構(gòu)成的蒸發(fā)器內(nèi)，進行換熱蒸發(fā)，沿蒸發(fā)器的上升管進入鍋筒，經(jīng)汽水分離，產(chǎn)生要求參數(shù)的蒸汽，經(jīng)管網(wǎng)送各蒸汽用戶使用。
[0032]本實用新型系統(tǒng)中副煙道的安裝方法有二種:其一是對于新建焦爐系統(tǒng)，在焦爐設(shè)計、施工時，即安裝好自控方形插板閥6，并預(yù)留好主煙道至自控圓形百葉閥一 7和自控圓形百葉閥二 8的副煙道；其二是對于現(xiàn)有焦爐系統(tǒng)，先采用有計劃安排焦爐進行悶爐，延長結(jié)焦時間，同時關(guān)閉每孔焦爐分煙道上的廢氣開閉器，切斷主煙道I的煙氣，使主煙道溫度降低，然后進行主煙道上自控方形插板閥6的安裝，同時在自控方形插板閥6前后的主煙道合適位置上方開孔，安裝帶有法蘭盲板的煙道廢氣采集管路17，在悶爐時間內(nèi)快速完成對主煙道I的改造，并恢復焦爐10的正常生產(chǎn)。這樣在不影響焦爐的情況下，可隨時方便地安裝副煙道2及其自控圓形百葉閥一 7、自控圓形百葉閥二 8和余熱回收鍋爐9、引風機4等余熱回收系統(tǒng)，余熱回收系統(tǒng)安裝完畢后，關(guān)閉副煙道2上的自控圓形百葉閥一 7和自控圓形百葉閥二 8，抽出煙道廢氣采集管路17上的法蘭盲板。避免了其他方案直接在高溫煙道上安裝閥門及副煙道或加工煙道氣采集輸送通路和輸出通路的難度及危險性。
[0033]本實用新型系統(tǒng)中的汽水系統(tǒng)3包括軟水箱12、除氧給水泵13、常溫除氧器14、除氧水箱15和余熱回收鍋爐給水泵16，在累計年最冷月平均溫度>-10°C的地區(qū)與余熱回收鍋爐同時露天布置，在累計年最冷月平均溫度<-1o°c的地區(qū)與余熱回收鍋爐采用緊身封閉布置。汽水系統(tǒng)3布置在余熱回收鍋爐9的底部范圍內(nèi)，有利于與余熱回收鍋爐9同時進行露天布置或緊身封閉布置，且減少占地，節(jié)約投資。
[0034]外部送來的軟水先進入軟水箱12，軟水箱設(shè)置液位監(jiān)視裝置，進行液位指示、報警、調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖，軟水管道設(shè)置流量監(jiān)視及流量調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)軟水箱12的液位信號調(diào)節(jié)進入軟水箱的軟水量，保證軟水箱的液位穩(wěn)定，并設(shè)有除氧給水泵13與軟水箱液位的聯(lián)鎖裝置，在軟水箱液位處于極低時自動停泵保護；由除氧給水泵13加壓將軟水箱內(nèi)的軟水送入常溫除氧器14內(nèi)除氧，軟水除氧后，自流進入除氧水箱15，除氧水箱設(shè)置液位監(jiān)視裝置，進行液位指示、報警、聯(lián)鎖，當除氧水箱15液位處于極低時，自動停止余熱回收鍋爐給水泵16。余熱回收鍋爐9設(shè)有給水、產(chǎn)汽流量計量(FIQ)及鍋筒液位監(jiān)測裝置(LICA)，余熱回收鍋爐給水通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)根據(jù)鍋筒液位、給水流量、蒸汽流量進行三沖量自動調(diào)節(jié)的功能，蒸汽的壓力通過鍋筒上設(shè)置的安全閥控制，當蒸汽壓力達到安全閥的整定值時，安全閥將自動開啟，進行泄壓排放，確保余熱回收鍋爐的安全運行。
[0035]由于焦爐采用不同的加熱介質(zhì)，其排放的廢氣量也不同，采用焦爐煤氣加熱時，排放的廢氣量每噸焦約1400Nm/h (計算后確定)，焦爐采用高爐煤氣加熱時，排放的廢氣量每噸焦約2000Nm/h (計算后確定)，按具體的焦爐產(chǎn)焦量即可計算出每座焦爐的煙道廢氣量，副煙道2內(nèi)廢氣流速取l(Tl5m/s，進而可計算出副煙道的截面面積，確定圓形副煙道的直徑。因焦爐爐型及結(jié)構(gòu)不同，其出口主煙道處的壓力要求也有所不同，約在負17(T380Pa范圍內(nèi)，準確數(shù)值經(jīng)計算或現(xiàn)場測量確定，引風機選型及變頻調(diào)速維持此處相應(yīng)壓力的穩(wěn)定。
[0036]本實用新型系統(tǒng)中主煙道系統(tǒng)壓力變化曲線如圖4所示，焦爐主煙道系統(tǒng)的總阻力Λ H由焦爐煙囪的抽力Λ Hns克服，整個系統(tǒng)完全處在負壓狀態(tài)，焦爐出口主煙道I點處的負壓是靠焦爐煙囪的抽力來維持的，無需利用機械(引風機等)即可使焦爐廢氣經(jīng)主煙道、自控方形插板閥、焦爐煙囪排入大氣。
[0037]旁通煙道系統(tǒng)壓力變化曲線如下圖5所示，焦爐出口主煙道I點處的負壓是靠焦爐煙囪的抽力(ΛΗΚ)及引風機的吸力(Ah)來維持的，使焦爐廢氣經(jīng)主煙道、旁通煙道、自控圓形百葉閥一、余熱回收鍋爐、自控圓形百葉閥二、焦爐煙囪排入大氣。
[0038]在主煙道、焦爐煙囪尺寸一定的情況下，主煙道系統(tǒng)與旁通煙道系統(tǒng)自動切換的閥門阻力越大，焦爐煙道廢氣余熱回收配套系統(tǒng)中的余熱回收鍋爐距主煙道越遠，旁通煙道系統(tǒng)的阻力越大，需要引風機的風壓就越大，則引風機的電機功率就越大，使旁通煙道系統(tǒng)的能耗增加。本系統(tǒng)從設(shè)備布置、閥門結(jié)構(gòu)形式方面考慮，在實現(xiàn)焦爐煙道廢氣余熱盡可能回收的前提下，減少引風機的風壓，降低能耗，節(jié)約運行成本。
【權(quán)利要求】
1.一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)，包括主煙道、副煙道、汽水系統(tǒng)、引風機和焦爐煙?，其特征在于，在所述主煙道上設(shè)置自控方形插板閥；在所述副煙道上設(shè)置自控圓形百葉閥；汽水系統(tǒng)布置在余熱回收鍋爐的正下方；所述引風機布置在余熱回收鍋爐的出口側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述汽水系統(tǒng)包括軟水箱、除氧給水泵、常溫除氧器、除氧水箱和余熱回收鍋爐給水泵，在累計年最冷月平均溫度>-1o°c的地區(qū)與余熱回收鍋爐同時露天布置，在累計年最冷月平均溫度<-10°C的地區(qū)與余熱回收鍋爐采用緊身封閉布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述自控圓形百葉閥均為地上布置形式，其驅(qū)動裝置為電動或氣動一體式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦爐煙道廢氣余熱回收工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述主煙道是內(nèi)部襯磚、下方為矩形、上方為拱形結(jié)構(gòu)的地下煙道。
【文檔編號】F27D17/00GK203464762SQ201320394370
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】金基浩, 姜寧, 蔣富, 李敏, 何玉濤, 任眾 申請人:中冶焦耐工程技術(shù)有限公司