[发明专利]一种上升管荒煤气废热利用锅炉系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽水分离系统，具体是一种上升管荒煤气废热利用锅炉系统，适用于炼焦炉上升管荒煤气的高温废热利用，属于节能减排技术领域。

背景技术

目前国内外在对焦炉余热回收利用方面有很多成熟的技术，例如利用初冷器回收荒煤气余热、干法熄焦回收焦炭显热、小烟道废热回收利用、循环氨水余热回收等，而在上升管余热回收利用方面的生产应用目前仍停滞不前，约占焦炉总热量三分之一热量的荒煤气，从炼焦炉经上升管、桥管进入集气管内，荒煤气在桥管和集气管处用氨水喷洒冷却，使其温度由650-750℃降至80-85℃，为达到这一温度要求，每吨干装炉煤需喷洒5-6吨氨水用于冷却荒煤气，也就是说荒煤气的废热不但没有得到利用，而且还要消耗动力使煤气冷却和部分焦油器冷凝下来，荒煤气由于高温裂解往往在上升管根部结成坚硬的石墨，影响荒煤气顺利排出。要清除这些石墨也得在很艰苦的条件下进行，上升管辐射散发大量的热，造成炉顶操作环境温度高，前苏联哈尔科夫炼焦厂曾于上世纪五十年代在15个上升管上加了水套，进行工业规模的上升管废热利用试验，用泵将采暖用水强制通过水套，使水温由60℃加热至85℃，从而利用上升管余热获得采暖水，但以后未看到有关进行工业规模推广应用的报道，我国从上世纪七十年代以来，首钢焦化厂、太钢焦化厂、北京焦化厂、武钢焦化厂、鞍钢化工总厂、沈阳二煤气、马钢焦化厂、淄博焦化煤气公司以及我厂等单位先后在焦炉上升管建立了多套采用自然循环系统的焦炉上升管汽化冷却装置，进行工业生产蒸汽取得一定效果，由于设计不合理等原因，频繁出现上升管水套漏水损坏炉体，上升管盖揭启困难，上升管水套下部结焦油饼堵塞上升管，蒸汽产量不稳定水套易“干锅”甚至导致锅炉汽包爆炸等问题，不能长期平稳使用，因此未在全行业进行推广应用；日本新日公铁公司名古屋厂在上世纪八十年代在16个上升管内添加了夹套，用萨姆斯-700(主要成分烷基联苯，沸点315℃)有机介质作为热载体与荒煤气换热。加热后的萨姆斯-700用于产生蒸汽或煤余热，但以后也未看到有关进行工业规模推广应用的报道。近几年，济钢焦化厂曾在焦炉5孔上升管采用导热油夹套技术回收荒煤气余热并产生蒸汽用于发电，但并未见到详细的技术报道。由于炭化室内产生的荒煤气在不同的结焦时段煤气量不一样，而汽化冷却装置的吸热效率很高，所以汽化冷却装置在产气量少的时段会造成上升管内荒煤气温度低于400℃，温度过低会造成煤气中焦油气凝结，回流炭化室或粘附在管内壁影响荒煤气导出，清扫困难。还会导致集气管、吸气管等通道中焦油流动阻力增加。由于上升管位于焦炉炉头上部，下面是炭化室1000℃以上的高温砌体，装置漏水，浇灌炉头致使砌体损坏，上升管做成夹套后，夹套与壳体的焊接位角焊缝，而且只能单面焊接，不能承受高压，炭化炉操作过程的特点造成废热锅炉的时停时开，也造成水套炉的交变载荷，单面角焊缝加交变载荷，使得夹套式废热锅炉不可能成为高压炉，就不可能产生高压蒸汽，对于荒煤气的高品质热源只能低品质应用，造成新的浪费，而且有严重的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种上升管荒煤气废热利用锅炉系统，该系统用于炼焦炉上升管荒煤气的高温废热利用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种上升管荒煤气废热利用锅炉系统，包括位于焦炉上部的若干上升管，每个上升管外设置有辐射吸热装置，所述上升管通过热辐射方式向辐射吸热装置辐射热量，辐射吸热装置与汽水分离系统相连。所述辐射吸热装置与上升管管壁可以接触或不接触，优选不接触。

作为优选，所述辐射吸热装置包括辐射管组，所述辐射管组套装在上升管管壁外，所述辐射管组由多个辐射管并联构成，相邻辐射管之间留有间隙，在所述辐射管组外侧设置有背面辐射管；所述辐射管的下端口分别与水进口集合管连接，所述辐射管的上端口分别与汽水混相出口集合管连接，水进口集合管、汽水混相出口集合管与汽水分离系统相连。

所述辐射管组与上升管管壁可以接触或不接触，优选不接触。

所述背面辐射管外设置有保温层，用于防止热量散失。

荒煤气在上升管内流动将其高温热能以辐射以及热传导(当辐射管组与上升管管壁接触时)的传热方给辐射管组，热量在辐射管组内产生高压蒸汽，高压蒸汽在汽水分离系统上利用，如用于发电或驱动做功，做功后的乏汽进行工艺应用，而原上升管系统保持原设计状态。