本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種直流式焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

焦?fàn)t能對煤炭做高溫干餾處理，將其高效地轉(zhuǎn)換為焦炭、焦?fàn)t煤氣、煤焦油、粗苯等產(chǎn)物，是高效的能量轉(zhuǎn)換窯爐。在焦?fàn)t支出熱中，650℃-700℃荒煤氣的帶出熱約占36％，具有極高的回收利用價值。目前，通常采用降溫處理工藝來實(shí)現(xiàn)荒煤氣的工業(yè)應(yīng)用，傳統(tǒng)工藝為：向高溫荒煤氣噴灑大量70℃-75℃循環(huán)氨水使其降溫，實(shí)現(xiàn)余熱回收，然而，這會導(dǎo)致高溫荒煤氣帶出熱因循環(huán)氨水的大量蒸發(fā)而浪費(fèi)。

在20世紀(jì)80年代，日本大部分焦化廠曾將導(dǎo)熱油用于上升管回收荒煤氣帶出熱：他們將上升管做成夾套管，導(dǎo)熱油通過夾套管與高溫荒煤氣間接換熱，被加熱的高溫導(dǎo)熱油可用于多種用途，例如蒸氨、蒸餾煤焦油、干燥入爐煤等等。后來，我國濟(jì)鋼曾在五孔上升管進(jìn)行了類似的試驗；我國武鋼、馬鋼、鞍鋼、漣鋼、北京焦化廠、沈陽煤氣二廠、本鋼一鐵、平頂山焦化廠等多家企業(yè)曾在上升管采用水汽化冷卻技術(shù)回收這部分熱量；此外，也有企業(yè)采用以氮?dú)鉃榻橘|(zhì)、與高溫荒煤氣間接換熱的方法。然而，以上各種方法或多或少存在以下問題：傳熱過程的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、循環(huán)不夠通暢、荒煤氣側(cè)壁面焦油粘結(jié)導(dǎo)致堵塞荒煤氣通道、導(dǎo)熱油結(jié)焦堵塞導(dǎo)熱油通道、或不能有效解決開停車和運(yùn)行過程的熱脹冷縮問題,這使得以上方法或者難以成功實(shí)施，或者難以實(shí)現(xiàn)令人滿意的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種直流式焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置，可順利實(shí)現(xiàn)對荒煤氣帶出熱的有效回收，達(dá)到發(fā)電、產(chǎn)生高品位能量的目的。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種直流式焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置，包括分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組、分布式上升管荒煤氣過熱器組、鍋筒、循環(huán)泵、汽輪機(jī)、給水泵和發(fā)電機(jī)；所述分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組和分布式上升管荒煤氣過熱器組分別獨(dú)立的包括一組并聯(lián)設(shè)置的分布式上升管荒煤氣換熱器；所述鍋筒上設(shè)有汽水混合物進(jìn)口、飽和蒸汽出口管道、進(jìn)水口、出水口；所述分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組與鍋筒的汽水混合物進(jìn)口連接；所述鍋筒的飽和蒸汽出口管道、分布式上升管荒煤氣過熱器組、汽輪機(jī)、給水泵、鍋筒的進(jìn)水口依次連接；所述鍋筒的出水口和循環(huán)泵連接，所述循環(huán)泵與分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組連接；所述發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)連接。

作為改進(jìn)，所述分布式上升管荒煤氣換熱器包括荒煤氣通道、換熱器組件；所述荒煤氣通道自內(nèi)而外依次包括耐高溫黑體防粘涂層、內(nèi)筒壁、納米高導(dǎo)熱層、換熱層、保溫層和外筒壁；所述換熱器組件設(shè)于換熱層內(nèi)；所述換熱器組件包括下集箱、上集箱以及一組分別與下集箱、上集箱連接的換熱管；所述下集箱上設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口、上集箱上設(shè)有工質(zhì)出口；分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組的工質(zhì)進(jìn)口的進(jìn)口工質(zhì)為飽和水、工質(zhì)出口的出口工質(zhì)為汽水混合物，分布式上升管荒煤氣過熱器組的工質(zhì)進(jìn)口的進(jìn)口工質(zhì)為飽和蒸汽、工質(zhì)出口的出口工質(zhì)為過熱蒸汽。

作為另一種改進(jìn)，所述換熱管平行于軸線方向設(shè)于換熱層內(nèi)；所述換熱管上部和下部分別設(shè)有弧形凹陷，中部設(shè)有弧形凸起；換熱管的上部、下部和中部為弧形，以符合工作時上下集箱固定和換熱管受熱膨脹的需要。

作為另一種改進(jìn)，所述荒煤氣通道內(nèi)筒壁上設(shè)有一組直翅片或釘頭，所述直翅片或釘頭表面涂有耐高溫黑體防粘涂層；直翅片或釘頭可強(qiáng)化荒煤氣與內(nèi)筒壁間的傳熱。

作為另一種改進(jìn)，所述內(nèi)筒壁上部和外筒壁中部分別設(shè)有膨脹節(jié)，以適應(yīng)外筒和內(nèi)筒的工作溫度不同引起的膨脹量不一致；所述外筒壁下部設(shè)有小孔，小孔與外界大氣相通，使得間隙內(nèi)隨時與外界大氣的氣壓平衡。

作為另一種改進(jìn)，還包括補(bǔ)水管路，所述補(bǔ)水管路連接于汽輪機(jī)和給水泵之間。

本發(fā)明還提供了一種分布式上升管荒煤氣換熱器，包括荒煤氣通道、換熱器組件；所述荒煤氣通道自內(nèi)而外依次包括耐高溫黑體防粘涂層、內(nèi)筒壁、納米高導(dǎo)熱層、換熱層、保溫層和外筒壁；所述換熱器組件設(shè)于換熱層內(nèi)；所述換熱器組件包括下集箱、上集箱以及一組分別與下集箱、上集箱連接的換熱管；所述下集箱上設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口、上集箱上設(shè)有工質(zhì)出口；分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組的工質(zhì)進(jìn)口的進(jìn)口工質(zhì)為飽和水、工質(zhì)出口的出口工質(zhì)為汽水混合物，分布式上升管荒煤氣過熱器組的工質(zhì)進(jìn)口的進(jìn)口工質(zhì)為飽和蒸汽、工質(zhì)出口的出口工質(zhì)為過熱蒸汽。

作為改進(jìn)，所述換熱管平行于軸線方向設(shè)于換熱層內(nèi)；所述換熱管上部和下部分別設(shè)有弧形凹陷，中部設(shè)有弧形凸起；換熱管的上部、下部和中部為弧形，以符合工作時上下集箱固定和換熱管受熱膨脹的需要。

作為另一種改進(jìn)，所述荒煤氣通道內(nèi)筒壁上設(shè)有一組直翅片或釘頭，所述直翅片或釘頭表面涂有耐高溫黑體防粘涂層；直翅片或釘頭可強(qiáng)化荒煤氣與內(nèi)筒壁間的傳熱。

作為另一種改進(jìn)，所述直翅片或釘頭沿內(nèi)筒壁均勻設(shè)置。

作為另一種改進(jìn)，所述內(nèi)筒壁上部和外筒壁中部分別設(shè)有膨脹節(jié)，以適應(yīng)外筒和內(nèi)筒的工作溫度不同引起的膨脹量不一致；所述外筒壁下部設(shè)有小孔，小孔與外界大氣相通，使得間隙內(nèi)隨時與外界大氣的氣壓平衡。

有益效果：本發(fā)明提供的焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可實(shí)現(xiàn)對荒煤氣帶出熱的有效回收用于發(fā)電，達(dá)到產(chǎn)生高品位能量的目的。

本發(fā)明提供的焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置將分布式上升管荒煤氣換熱器分為兩組，第一組回收荒煤氣熱量用于產(chǎn)生飽和蒸汽，第二組回收荒煤氣熱量用于將飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽，無需提供其他熱源，成本低廉，使用方便。

本發(fā)明提供的上升管荒煤氣換熱器上設(shè)有保溫層，其為取熱裝置的熱保護(hù)層防止熱量損失，同時可和外筒壁組合成緩沖結(jié)構(gòu)使換熱器內(nèi)層物件免受到外界的沖擊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為上升管荒煤氣換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組的工質(zhì)進(jìn)口的進(jìn)口工質(zhì)為飽和水(圖2括號外)、工質(zhì)出口的出口工質(zhì)為汽水混合物(圖2括號外)。分布式上升管荒煤氣過熱器組的工質(zhì)進(jìn)口的進(jìn)口工質(zhì)為飽和蒸汽(圖2括號內(nèi))、工質(zhì)出口的出口工質(zhì)為過熱蒸汽(圖2括號內(nèi))。

圖3為上升管荒煤氣換熱器的局部放大示意圖。

圖4為換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為直翅片或釘頭的布置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置作出進(jìn)一步說明。

直流式焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置，見圖1，包括分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組21、分布式上升管荒煤氣過熱器組22、鍋筒24、循環(huán)泵25、汽輪機(jī)26、給水泵27、發(fā)電機(jī)28、補(bǔ)水管路29；分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組21和分布式上升管荒煤氣過熱器組22分別獨(dú)立的包括一組并聯(lián)設(shè)置的分布式上升管荒煤氣換熱器23；鍋筒24上設(shè)有汽水混合物進(jìn)口、飽和蒸汽出口管道、進(jìn)水口、出水口；分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組21與鍋筒24的汽水混合物進(jìn)口連接；鍋筒24的飽和蒸汽出口管道、分布式上升管荒煤氣過熱器組22、汽輪機(jī)26、給水泵27、鍋筒24的進(jìn)水口依次連接；鍋筒24的出水口和循環(huán)泵25連接，循環(huán)泵25與分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組21連接；發(fā)電機(jī)28與汽輪機(jī)26連接；補(bǔ)水管路29連接于汽輪機(jī)26和給水泵27之間。

分布式上升管荒煤氣換熱器23，見圖2至5，包括荒煤氣通道1、換熱器組件；荒煤氣通道1自內(nèi)而外依次包括耐高溫黑體防粘涂層3、內(nèi)筒壁4、納米高導(dǎo)熱層5、換熱層6、保溫層7和外筒壁8；換熱器組件設(shè)于換熱層6內(nèi)。

換熱器組件包括下集箱9、上集箱10以及一組分別與下集箱9、上集箱10連接的換熱管11；下集箱9上設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口12、上集箱10上設(shè)有工質(zhì)出口13；分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組21的工質(zhì)進(jìn)口12的進(jìn)口工質(zhì)為飽和水、工質(zhì)出口13的出口工質(zhì)為汽水混合物，分布式上升管荒煤氣過熱器組22的工質(zhì)進(jìn)口12的進(jìn)口工質(zhì)為飽和蒸汽、工質(zhì)出口13的出口工質(zhì)為過熱蒸汽。換熱管11平行于軸線方向設(shè)于換熱層6內(nèi)；換熱管11上部和下部分別設(shè)有弧形凹陷14，中部設(shè)有弧形凸起15；換熱管的上部、下部和中部為弧形，以符合工作時上下集箱固定和換熱管受熱膨脹的需要。

荒煤氣通道1內(nèi)筒壁上設(shè)有一組直翅片或釘頭16，直翅片或釘頭16表面涂有耐高溫黑體防粘涂層；直翅片或釘頭16可強(qiáng)化荒煤氣與內(nèi)筒壁間的傳熱。內(nèi)筒壁4上部和外筒壁8中部分別設(shè)有膨脹節(jié)17，以適應(yīng)外筒和內(nèi)筒的工作溫度不同引起的膨脹量不一致；外筒壁8下部設(shè)有小孔18，小孔與外界大氣相通，使得間隙內(nèi)隨時與外界大氣的氣壓平衡。

該裝置的工作原理：

(1)在分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組21內(nèi)給水從下集箱9的工質(zhì)進(jìn)口12進(jìn)入下集箱9，然后分配到換熱管11內(nèi)，吸收熱量后產(chǎn)生一定量的蒸汽，各換熱管11內(nèi)的汽水混合物上升匯總進(jìn)入上集箱10；經(jīng)上集箱10的工質(zhì)出口13進(jìn)入鍋筒22內(nèi)汽水分離；

(2)蒸汽進(jìn)入分布式上升管荒煤氣過熱器組22內(nèi)進(jìn)一步加熱產(chǎn)生中、高壓過熱蒸汽，進(jìn)入汽輪機(jī)做功發(fā)電；順利實(shí)現(xiàn)對荒煤氣帶出熱的有效回收達(dá)到產(chǎn)生高品位能量的目的，做功后的乏汽冷凝后經(jīng)鍋筒24進(jìn)入循環(huán)泵25；完成循環(huán)。

以以100萬噸/年焦化為例，荒煤氣溫度為750℃，目前，經(jīng)噴氨水降溫至70℃。

對其改造，利用本直流式焦?fàn)t上升管余熱鍋爐發(fā)電裝置，可產(chǎn)回收荒煤氣余熱，可產(chǎn)0.8MPa飽和蒸汽達(dá)9～12萬噸/年，或3.82MPa、300℃過熱蒸汽8～10萬噸/年，將此蒸汽接入發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量達(dá)1500萬kWH，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。