一种火电厂气体熄焦系统
技术领域
本实用新型涉及煤热解焦化技术领域，具体而言，涉及一种火电厂气体熄焦系统。
背景技术
研究发现，煤炭中赋存着较高的油气资源。因此煤炭热解技术能够提高煤炭的利用效率，并且热解产物煤焦油和热解煤气能够作为石油和天然气的补充。另外，钢铁行业每年消耗大量的焦炭，而优质的焦炭就是通过煤焦化炉生产出来的。
近年来，我国焦炭产量占世界总产量的一半以上，已成为全球最大的焦炭生产和出口国。由此刺激了炼焦技术的快速发展，新建和改造焦炉数量直线上升，焦炉大型化比例显著提高；干熄焦、捣固炼焦、炼焦生产自动化等一批新技术得到推广和应用。
目前大多数焦化企业都采用传统的湿法熄焦技术，即将出炉的红焦用喷水的方式熄焦。这种熄焦方式不但使红焦携带的显热无法回收，造成能源严重浪费，而且在熄焦过程中产生大量的含酚、氰、氨、硫化物的废水、废气，废气中的粉尘、化学污染物，可漂移至数十里外，大气污染非常严重；而干法熄焦是用惰性气体或氮气在封闭的设备中将焦炭温度降至常温，降低了对环境的污染，且将红焦的显热回收利用，节能效果明显，焦炭质量得到改善，焦炭产率得到提高，优化了高炉生产。但获得干法熄焦的惰性气体或氮气需要大型空分装置，空分装置和整个干法熄焦装置的投资巨大，因此目前还不是熄焦工艺的主流技术。
鉴于湿法熄焦和干法熄焦都存在很多问题，行业内急需开发节能环保的新型熄焦方案。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是干法熄焦装置投资巨大，且其焦炭冷却释放的热量未充分利用的问题。
为解决上述问题，本实用新型提供了一种火电厂气体熄焦系统，包括电站锅炉及其送风系统、汽轮机及其汽水系统，还包括焦炭生产装置及其熄焦装置，所述熄焦装置包括气体混合换热模块及气体间隔冷却换热模块，所述气体混合换热模块包括连接焦炭生产装置的热焦炭入口、为气体混合换热模块输入冷却气体的冷却气体输入管道以及连接气体间隔冷却换热模块的气体输送管道，所述冷却气体在气体混合换热模块中与热焦炭接触换热后通过气体输送管道输送入气体间隔冷却换热模块中，所述气体间隔冷却换热模块中设置有风冷换热器和/或水冷换热器，所述风冷换热器和/或水冷换热器中的冷却介质与所述气体间隔冷却换热模块中的热态冷却气体进行换热，被冷却的冷却气体通过气体输送管道输送回气体混合换热模块，所述风冷换热器出口已被加热的冷却介质可输送入电站锅炉或制粉系统中，所述水冷换热器出口已被加热的冷却介质可输送入锅炉供水管路或除氧器供水管路或热网循环水供水管路中。
所述火电厂气体熄焦系统利用热态焦炭与气体混合换热模块中的冷却气体接触加热，被焦炭加热后的冷却气体，输送入气体间隔冷却换热模块进行间隔式换热，间隔式换热的冷却介质可以是风和/或水，间隔式换热完成产生的被冷却的冷却气体输送回气体混合换热模块中再次进行接触换热，间隔式换热产生的热风输送入电站锅炉中助力炉内煤炭的燃烧，节省其自身能量的消耗，间隔式换热产生的热水输送入锅炉供水管路或除氧器供水管路或热网循环水供水管路中，降低给水系统或凝结水系统或热网循环水系统中冷水加热的能量消耗，并对熄焦释放的热量进行充分利用。
进一步的，所述气体混合换热模块中的冷却气体为惰性气体或氮气。
由于高温煤焦化炉产生的焦炭温度过高，无法采用间隔式换热，可采用惰性气体或氮气直接通入熄焦装置，与焦炭接触冷却，带出的热量再送入风冷或水冷换热器，利用热态冷却气体与风冷或水冷换热器间隔换热冷却，所述冷却气体的流量通过气体冷却流量控制阀控制。
进一步的，所述换热装置内部设置有风冷换热器，所述风冷换热器内部流通的冷却介质为电站锅炉冷态的一次风或二次风。
使用熄焦装置加热部分一次风或二次风，降低电站锅炉内空气预热器预热一次风或二次风的热量消耗。
进一步的，所述送风系统与空气预热器和风冷换热器相连，所述送风系统中设置有至少一个分流装置和至少一个合流装置，所述分流装置和合流装置可控制其各风道内的流量。
所述送风系统送入的风一部分进入电站锅炉内部的空气预热器进行预热，一部分进入熄焦装置进行换热，解热后的风汇合后进入电站锅炉或制粉系统，同时可调节的分流装置和合流装置的设置可以控制进入空气预热器和熄焦系统的风量，使熄焦系统处于热交换平衡状态。
进一步的，所述分流装置的入口通入冷态的一次风，其出口连接空气预热器和风冷换热器的冷风管道，所述合流装置入口连接空气预热器和风冷换热器的热风管道，其出口连接制粉系统，所述制粉系统的出口连接电站锅炉的燃烧器。
所述一次风进入分流装置后，从其出口进入空气预热器和风冷换热器内进行加热，加热后的一次风经过合流装置汇合后进入制粉系统，将制粉系统内的煤粉携带入电站锅炉的燃烧器内，热的一次风可保证煤粉在进入电站锅炉时即具备了一定的温度，便于其充分燃烧，提高能量利用率。
进一步的，所述分流装置的入口通入冷态的二次风，其出口连接空气预热器和风冷换热器的冷风管道，所述合流装置入口连接空气预热器和风冷换热器的热风管道，其出口连接电站锅炉。
所述二次风进入分流装置后，从其出口进入空气预热器和风冷换热器内进行加热，加热后的二次风经过合流装置汇合后进入电站锅炉，电站锅炉使用的二次风通常为高温风，且其用量最大，仅通过空气预热器加热会消耗电站锅炉内大量热量，影响能量利用率，通过熄焦装置加热部分二次风可显著提高电站锅炉内的能量利用率，另外，在火电厂电站锅炉低负荷运行时，可关闭空气预热器的空气入口，完全利用熄焦热量替代空气预热器吸取的热量，维持锅炉低负荷下SCR入口烟气温度在310度以上，保证SCR系统低负荷下的正常运行。
进一步的，所述换热装置内设置有水冷换热器，所述水冷换热器内部流通的冷却介质为锅炉给水、凝结水或热网循环回水中的任意一种。
使用熄焦装置加热部分锅炉给水或凝结水或热网循环回水，降低电站锅炉煤耗，提升火电机组汽水系统的循环效率。
进一步的，所述水冷换热器的冷水管路连接火电厂电站锅炉给水或凝结水供水管路或热网循环水回水管路中的任意一种，水冷换热器的热水管路连接火电厂电站锅炉或除氧器供水管路或热网循环水供水管路中的任意一种，所述汽水系统中设置有控制阀以控制冷却介质的进出及流量。
所述汽水系统中的一部分锅炉给水或凝结水或热网循环水回水进入熄焦装置进行换热，解热后的水进入电站锅炉或除氧器供水管路或热网循环水供水管路，降低对其加热的能量消耗，同时可调节的控制阀的设置可以控制进入熄焦系统的水量，使熄焦系统处于热交换平衡状态。
进一步的，所述风冷换热器或水冷换热器为表面式间隔换热盘管，所述盘管为光管、内肋管、外肋管或内外均有肋片的换热管中的任意一种。
进一步的，所述焦炭生产装置为低温干馏炉、中温煤热解炉或高温煤焦化炉中的任意一种。
根据生产焦炭的种类可以设置不同类型的焦炭生产装置。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
1、利用火电厂生产系统中的冷态风和/或水吸收热态焦炭冷却释放的热量，实现接触式换热与间隔式换热相结合的的干熄焦工艺，所述冷态风为一次风或二次风；
2、由于高温煤焦化炉产生的焦炭温度过高，无法采用间隔式换热，采用惰性气体或氮气直接通入熄焦装置，与焦炭接触冷却，带出的热量再送入风冷或水冷换热器，利用热态冷却气体与风冷或水冷换热器间隔换热冷却。
3、利用熄焦回收的热量加热生产系统中的冷态风和/或水，降低在原有系统中风和/或水预热时的能量消耗，提升生产效率；
4、火电厂电站锅炉低负荷运行时，可利用熄焦热量替代空气预热器吸取热量，维持锅炉低负荷下SCR入口烟气温度在310度以上，保证SCR系统低负荷下的正常运行。
附图说明
图1是本申请实施例1的火电厂气体熄焦系统示意图；
图2是本申请实施例2的风冷熄焦换热系统示意图；
图3是本申请实施例3的单独加热一次风的示意图；
图4是本申请实施例4的单独加热二次风的示意图；
图5是本申请实施例5的水冷熄焦换热的示意图。
附图标记说明：
1、电站锅炉；2、送风系统；201、分流装置；202、合流装置；3、汽轮机；4、汽水系统；401、控制阀；5、焦炭生产装置；6、熄焦装置；601、气体混合换热模块；6011、热焦炭入口；6012、冷却气体输入管道；6013、气体输送管道；6014、气体冷却流量控制阀；602、气体间隔冷却换热模块；6021、风冷换热器；6022、水冷换热器；7、电站锅炉燃烧器；8、空气预热器；9、制粉系统。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，对相同结构或功能的部件标注相同的附图标记，并省略其重复说明。所描述的实施例仅是对本实用新型构思的例示，并不对本实用新型的范围构成限制。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图具体描述本实用新型实施例的一种火电厂气体熄焦系统。
实施例1
本实施例提供一种火电厂气体熄焦系统，如图1所示，所述火电厂气体熄焦系统包括电站锅炉1及其送风系统2、汽轮机3及其汽水系统4，还包括焦炭生产装置5及其熄焦装置6，所述熄焦装置6包括气体混合换热模块601及气体间隔冷却换热模块602，所述气体间隔冷却换热模块602中设置有风冷换热器6021和水冷换热器6022。
所述焦炭生产装置5产生的热态焦炭输入气体混合换热模块601中，惰性气体或氮气经过冷却气体输入管道6012被输入气体混合换热模块601中，所述热态焦炭与冷却气体在气体混合换热模块601中接触换热，换热完成后热态的冷却气体经过气体输送管道6013输送入气体间隔冷却换热模块602中，输入的热态冷却气体量通过气体冷却流量控制阀6014控制，进入气体间隔冷却换热模块602的热态冷却气体与风冷换热器6021和水冷换热器6022进行间隔式换热，热态冷却气体被冷却，被冷却的冷却气体通过气体输送管道6013输送入气体混合换热模块601中继续进行接触式换热，输入的被冷却的冷却气体量通过气体冷却流量控制阀6014控制，在气体间隔冷却换热模块602中被加热的冷却介质，其热风输送入电站锅炉中助力炉内煤炭的燃烧，节省其自身能量的消耗，其热水输送入锅炉供水管路或除氧器供水管路或热网循环水供水管路中，降低给水系统或凝结水系统或热网循环水系统中冷水加热的能量消耗，并对熄焦释放的热量进行充分利用。
在此系统中，焦炭生产装置5生产时产生的煤气输送入电站锅炉1使用，所述原煤进入焦炭生产装置5加热分解所产生的的热态冷却气体排入熄焦装置6中。
所述送风系统2包括冷风管道与热风管道，其中冷风管道分别与空气预热器8和风冷换热器6021的冷风管道相连，在其连接处设置有一个分流装置201，所述分流装置201可调节各个冷风管道内的流量，所述送风系统2的热风管道与空气预热器8和风冷换热器6021的热风管道相连，在其连接处设置有一个合流装置202，所述合流装置202可调节各个热风管道内的流量。所述送风系统2送入的可以是电站锅炉1的冷态一次风或二次风。
所述水冷换热器6022冷水管道连接火电厂给水或凝结水供水管路或热网循环水回水管路中的任意一种，所述水冷换热器6022的热水管路连接火电厂锅炉或除氧器供水管路或热网循环水供水管路中的任意一种，所述水冷换热器6022的与水路连接处设置有可调节流量的控制阀401，用以调节各管路中的水流量。
所述风冷换热器6021和水冷换热器6022通过与热态冷却气体间隔换热过程中释放的热量加热其内部的风和水，并将加热后的风和水输入到火电厂的生产系统中，所述热风可送入电站锅炉1中助力炉内煤炭的燃烧，节省其自身能量的消耗，热水可送入锅炉供水管路或除氧器供水管路或热网循环水供水管路中，降低给水系统或凝结水系统或热网循环水系统中冷水加热的能量消耗，并对熄焦释放的热量进行充分利用。
所述送风系统2送入冷态风，所述冷态风经过分流装置201后，一部分进入设置在电站锅炉1内的空气预热器8进行预热，一部分进入风冷换热器6021，通过风冷换热器6021被气体间隔冷却换热模块602中的热态冷却气体加热，通过空气预热器8和风冷换热器6021被加热的热态风通过合流装置202汇合进入送风系统2的热风管道。所述送风系统2中送入的可以是一次风，此时送风系统2的热风管道出口连接制粉系统9，所述制粉系统9出口连接有电站锅炉燃烧器7，被加热的一次风携带制粉系统9中生产的煤粉进入电站锅炉燃烧器7内，热的一次风可保证煤粉在进入电站锅炉1时即具备了一定的温度，便于其充分燃烧，提高能量利用率；所述送风系统2中送入的也可以是二次风，此时所述送风系统2的热风管道直接连接电站锅炉1，电站锅炉1使用的二次风通常为高温风，且其用量最大，仅通过空气预热器8加热会消耗电站锅炉1内大量热量，影响能量利用率，通过风冷换热器6021加热部分二次风可显著提高电站锅炉1内的能量利用率，另外，在火电厂电站锅炉1低负荷运行时，可关闭空气预热器8的空气入口，完全利用熄焦热量替代空气预热器8吸取的热量，维持锅炉低负荷下SCR入口烟气温度在310度以上，保证SCR系统低负荷下的正常运行。
所述水冷换热器6022可以连接火电厂给水系统，从除氧器出来的水经过给水泵加压后送入熄焦装置6的水冷换热器6022的冷水管路，所述水冷换热器6022的热水管路接入电站锅炉1，利用气体间隔冷却换热模块602中的热态冷却气体将给水加热，当其满足锅炉积水温度要求后将其输入电站锅炉1；所述水冷换热器6022也可以连接凝结水系统，从凝汽器出来的经过凝结水泵加压后的凝结水送入熄焦装置6的水冷换热器6022的冷水管路，所述水冷换热器6022的热水管路连接除氧器，利用热态冷却气体加热凝结水，当所述凝结水满足温度要求后的将其打入除氧器；所述水冷换热器6022也可以连接供热管网的热网循环系统，从供热管网返回的热网回水送入熄焦装置6的水冷换热器6022的冷水管路，所述水冷换热器6022的热水管路连接供热管网，利用熄焦热量加热热网循环水，将加热后满足温度要求的热网循环水打入供热管网；利用熄焦释放的热量加热水路中的冷水，降低电站锅炉煤耗，提升火电机组汽水系统的循环效率，同时可调节的控制阀401的设置可以控制进入熄焦系统的水量，使熄焦系统处于热交换平衡状态。
实施例2
本实施例提供一种火电厂熄焦系统，所述火电厂熄焦系统包括电站锅炉1及其送风系统2、汽轮机3及其汽水系统4，还包括焦炭生产装置5及其熄焦装置6，所述熄焦装置6包括气体混合换热模块601及气体间隔冷却换热模块602，所述气体间隔冷却换热模块602中设置有风冷换热器6021。
如图2所示，与实施例1相比，本实施例仅包括风冷换热器6021，所述送风系统2送入的冷态风经过分流装置201后，一部分进入设置在电站锅炉1内的空气预热器8进行预热，一部分进入风冷换热器6021，通过风冷换热器6021被气体间隔冷却换热模块602中的热态冷却气体加热，通过空气预热器8和风冷换热器6021被加热的热态风通过合流装置202汇合进入送风系统2的热风管道，汇合后的热态风最终被输送入电站锅炉1内，节省了电站锅炉1预热部分冷态风的能量消耗。
实施例3
本实施例提供一种火电厂熄焦系统，所述火电厂熄焦系统包括电站锅炉1及其送风系统2、汽轮机3及其汽水系统4，还包括焦炭生产装置5及其熄焦装置6，所述熄焦装置6包括气体混合换热模块601及气体间隔冷却换热模块602，所述气体间隔冷却换热模块602中设置有风冷换热器6021。
如图3所示，所述送风系统2送入冷态一次风，所述冷态一次风经过分流装置201后，一部分进入设置在电站锅炉1内的空气预热器8进行预热，一部分进入风冷换热器6021，通过风冷换热器6021被气体间隔冷却换热模块602中的热态冷却气体加热，通过空气预热器8和风冷换热器6021被加热的热态一次风通过合流装置202汇合进入送风系统2的热风管道。所述送风系统2的热风管道直接连接电站锅炉1，由于电站锅炉1使用的二次风通常为高温风，且其用量最大，仅通过空气预热器8加热会消耗电站锅炉1内大量热量，影响能量利用率，通过熄焦装置6加热部分二次风可显著提高电站锅炉1内的能量利用率，另外，在火电厂电站锅炉1低负荷运行时，可关闭空气预热器8的空气入口，完全利用熄焦热量替代空气预热器8吸取的热量，维持锅炉低负荷下SCR入口烟气温度在310度以上，保证SCR系统低负荷下的正常运行。
实施例4
本实施例提供一种火电厂熄焦系统，所述火电厂熄焦系统包括电站锅炉1及其送风系统2、汽轮机3及其汽水系统4，还包括焦炭生产装置5及其熄焦装置6，所述熄焦装置6包括气体混合换热模块601及气体间隔冷却换热模块602，所述气体间隔冷却换热模块602中设置有风冷换热器6021。
如图4所示，所述送风系统2送入冷态二次风，所述冷态二次风经过分流装置201后，一部分进入设置在电站锅炉1内的空气预热器8进行预热，一部分进入风冷换热器6021，通过风冷换热器6021被气体间隔冷却换热模块602中的热态冷却气体加热，通过空气预热器8和风冷换热器6021被加热的热态二次风通过合流装置202汇合进入送风系统2的热风管道。所述送风系统2的热风管道直接连接电站锅炉1，由于电站锅炉1使用的二次风通常为高温风，且其用量最大，仅通过空气预热器8加热会消耗电站锅炉1内大量热量，影响能量利用率，通过熄焦装置6加热部分二次风可显著提高电站锅炉1内的能量利用率，另外，在火电厂电站锅炉1低负荷运行时，可关闭空气预热器8的空气入口，完全利用熄焦热量替代空气预热器8吸取的热量，维持锅炉低负荷下SCR入口烟气温度在310度以上，保证SCR系统低负荷下的正常运行。
实施例5
本实施例提供一种火电厂熄焦系统，所述火电厂熄焦系统包括电站锅炉1及其送风系统2、汽轮机3及其汽水系统4，还包括焦炭生产装置5及其熄焦装置6，所述熄焦装置6包括气体混合换热模块601及气体间隔冷却换热模块602，所述气体间隔冷却换热模块602中设置有水冷换热器6022。
如图5所示，所述水冷换热器6022的冷水管路连接火电厂电站锅炉1给水或凝结水供水管路或热网循环水回水管路中的任意一种，水冷换热器6022的热水管路连接火电厂电站锅炉1或除氧器供水管路或热网循环水供水管路中的任意一种，所述汽水系统4中设置有控制阀401以控制冷却介质的进出及流量。所述汽水系统4中的一部分锅炉给水或凝结水或热网循环水回水进入水冷换热器6022进行换热，解热后的水进入电站锅炉1或除氧器供水管路或热网循环水供水管路，降低电站锅炉煤耗，提升火电机组汽水系统的循环效率，同时可调节的控制阀401的设置可以控制进入熄焦系统的水量，使熄焦系统处于热交换平衡状态。
实施例6
本实施例提供一种火电厂熄焦系统，所述火电厂熄焦系统包括电站锅炉1及其送风系统2、汽轮机3及其汽水系统4，还包括焦炭生产装置5及其熄焦装置6，所述熄焦装置6包括气体混合换热模块601及气体间隔冷却换热模块602，所述气体间隔冷却换热模块602中设置有水冷换热器6022。
在本实施例中，熄焦热量加热冷却气体后，由热态冷却气体加热电站锅炉1给水，从除氧器出来的经过给水泵加压后的给水送入气体间隔冷却换热模块602中水冷换热器6022的冷水管路，利用热态冷却气体换热加热给水，满足锅炉给水温度要求的加热后的给水打入电站锅炉1。
实施例7
本实施例提供一种火电厂熄焦系统，本实施例提供一种火电厂熄焦系统，所述火电厂熄焦系统包括电站锅炉1及其送风系统2、汽轮机3及其汽水系统4，还包括焦炭生产装置5及其熄焦装置6，所述熄焦装置6包括气体混合换热模块601及气体间隔冷却换热模块602，所述气体间隔冷却换热模块602中设置有水冷换热器6022。
在本实施例中，熄焦热量加热冷却气体后，由热态冷却气体加热火电机组凝结水，从凝汽器出来的经过凝结水泵加压后的凝结水送入气体间隔冷却换热模块602中水冷换热器6022的冷水管路，利用热态冷却气体换热加热凝结水，满足温度要求的加热后的凝结水打入除氧器。
实施例8
本实施例提供一种火电厂熄焦系统，本实施例提供一种火电厂熄焦系统，本实施例提供一种火电厂熄焦系统，所述火电厂熄焦系统包括电站锅炉1及其送风系统2、汽轮机3及其汽水系统4，还包括焦炭生产装置5及其熄焦装置6，所述熄焦装置6包括气体混合换热模块601及气体间隔冷却换热模块602，所述气体间隔冷却换热模块602中设置有水冷换热器6022。
在本实施例中，熄焦热量加热冷却气体后，由热态冷却气体加热电厂供热管网的热网循环水，从供热管网返回的热网回水送入气体间隔冷却换热模块602中水冷换热器6022的冷水管路，利用热态冷却气体换热加热热网循环水，满足温度要求的加热后的热网循环水打入供热管网。
以上具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护范围内。
