CN208474006U - 一种基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统，包括焦化装置、干熄焦装置、荒煤气换热机构、化产和净化装置、燃气轮机；还包括将净煤气烟气余热锅炉、惰性气体余热锅炉和汽轮发电机构；焦化装置、干熄焦装置、惰性气体余热锅炉依次连接，惰性气体余热锅炉连接汽轮发电机构；惰性气体余热锅炉的低温惰性气体出口连接干熄焦装置；焦化装置的荒煤气出口连接荒煤气换热机构，荒煤气换热机构的荒煤气余热蒸汽出口连接汽轮发电机构；荒煤气换热机构的荒煤气出口依次连接化产和净化装置、燃气轮机、净煤气烟气余热锅炉，净煤气烟气余热锅炉的余热蒸汽出口连接汽轮发电机构，高效的利用焦化工业中的余热余气，充分利用资源。

Description

一种基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统

技术领域

本实用新型涉及发电系统技术领域，尤其涉及一种基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统。

背景技术

焦化工业是煤炭化学工业和冶金工业的一个重要部分，焦化工业的产品主要是焦炭及过程中产生的焦炉煤气和化学产品。

目前焦化过程中，在焦化装置中产生荒煤气，荒煤气从上升管逸出，温度为650-750℃，该部分荒煤气经过荒煤气换热机构，温度降低后进入化产和净化装置中，进行后续化学产品工艺。荒煤气换热机构可采用换热管、普通换热器或者余热锅炉等。荒煤气换热机构中可产生荒煤气余热蒸汽。

荒煤气经过化产和净化装置后，荒煤气变为净焦炉煤气，简称净煤气，部分化产工艺后的焦炉煤气回到焦化装置。产生的净煤气可用于发电。目前最高效的焦炉煤气发电利用途径是采用燃气轮机发电，燃气轮机发电的净煤气余热烟气排出温度在500-550℃。

高温红焦从焦化装置进入干熄焦装置，高温红焦经过熄焦后可用于钢铁冶炼，也可用于铸造、有色金属冶炼、制造水煤气等。熄焦的方法包括干法熄焦和湿法熄焦，因为节能和环保的因素，目前主流趋势是采用干法熄焦，简称干熄焦工艺。干熄焦是采用惰性气体将1000℃的红焦在无氧的环境下降温冷却的一种熄焦方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉的顶部装入；吸收红焦潜热后温度升高到800℃的高温惰性气体从干熄炉环形烟道排出。

在目前现有工艺中，荒煤气换热后产生的荒煤气余热蒸汽、以及净煤气发电后净煤气余热烟气和干熄焦工艺中产生的高温惰性气体均具余热，然而现有的工艺并没有将其充分利用，这就造成了资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统，能够充分、高效的利用焦化工业中产生的荒煤气余热蒸汽、净煤气余热烟气和高温惰性气体中的余热，从而充分利用资源。

本实用新型采用的技术方案为：

一种基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统，包括焦化装置、干熄焦装置、荒煤气换热机构、化产和净化装置、燃气轮机；还包括将净煤气烟气余热锅炉、惰性气体余热锅炉和汽轮发电机构；所述的汽轮发电机构包括用于汇聚蒸汽的母管和汽轮发电机，母管的蒸汽出口连接汽轮发电机的蒸汽进口；

所述的焦化装置的红焦出口连接干熄焦装置的红焦进口，干熄焦装置的高温惰性气体出口连接惰性气体余热锅炉的气体进口，惰性气体余热锅炉的余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第一余热蒸汽进口；惰性气体余热锅炉的低温惰性气体出口连接干熄焦装置的低温惰性气体回收进口；

所述的焦化装置的荒煤气出口连接荒煤气换热机构，荒煤气换热机构的荒煤气余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第二余热蒸汽进口；

荒煤气换热机构的荒煤气出口通过化产和净化装置连接燃气轮机的净煤气进口，燃气轮机的净煤气余热烟气出口连接净煤气烟气余热锅炉的烟气进口，净煤气烟气余热锅炉的余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第三余热蒸汽进口。

所述的汽轮发电机构包括补汽式汽轮机和发电机组；所述的惰性气体余热锅炉的余热蒸汽出口连接的补汽式汽轮机的第一补汽进口，荒煤气换热机构的荒煤气余热蒸汽出口连接补汽式汽轮机的第二补汽进口，净煤气烟气余热锅炉的余热蒸汽出口连接补汽式汽轮机的第三补汽进口；补汽式汽轮机的动力输出轴与发电机组的动力输出轴相连接。

所述的汽轮发电机构还包括汽轮机进气控制机构；所述的汽轮机进气控制机构包括第一补汽控制机构、第二补汽控制机构和第三补汽控制机构，所述的第一补汽控制机构包括速关阀和自力式调节阀，所述的第二补汽控制机构和第三补汽控制机构结构与第一补汽控制机构相同；

所述的惰性气体余热锅炉的余热蒸汽出口通过第一补汽控制机构连接的补汽式汽轮机的第一补汽进口，荒煤气换热机构的荒煤气余热蒸汽出口通过第二补汽控制机构连接补汽式汽轮机的第二补汽进口，净煤气烟气余热锅炉的余热蒸汽出口通过第三补汽控制机构连接补汽式汽轮机的第三补汽进口；补汽式汽轮机的动力输出轴与发电机组的动力输出轴相连接。

本实用新型将以及净煤气发电后净煤气余热烟气和干熄焦工艺中产生高温惰性气体中的热能转换为高温余热蒸汽中的热能，与荒煤气换热后产生的荒煤气余热蒸汽一起进入母管中，再进入汽轮发电机中转换为电能，不仅实现了净煤气余热烟气、高温惰性气体和荒煤气余热蒸汽中热能的再次利用，充分节约了资源，且本实用新型仅需一套汽轮机发电机组，使得利用多处余热蒸汽发电时工况稳定，汽轮发电机组的自耗电率低，投资成本低，发电效率高。

附图说明

图1为实施例1的结构框图；

图2为实施例2的结构框图；

图3为实施例2中汽轮发电机构结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实用新型包括焦化装置、干熄焦装置、荒煤气换热机构4、化产和净化装置、燃气轮机；还包括将净煤气烟气余热锅炉6、惰性气体余热锅炉1和汽轮发电机构；所述的汽轮发电机构包括用于汇聚蒸汽的母管和汽轮发电机，母管的蒸汽出口连接汽轮发电机的蒸汽进口；

荒煤气换热机构的可为余热锅炉或换热器、换热管。

所述的焦化装置的红焦出口连接干熄焦装置的红焦进口，干熄焦装置的高温惰性气体出口连接惰性气体余热锅炉1的气体进口，惰性气体余热锅炉1将惰性气体中的热能转换为蒸汽的热能，惰性气体余热锅炉1的余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第一余热蒸汽进口；惰性气体余热锅炉1的低温惰性气体出口连接干熄焦装置的低温惰性气体回收进口；

所述的焦化装置的荒煤气出口连接荒煤气换热机构4，荒煤气换热机构4的荒煤气余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第二余热蒸汽进口；

荒煤气换热机构4的荒煤气出口通过化产和净化装置连接燃气轮机的净煤气进口，燃气轮机的净煤气余热烟气出口连接净煤气烟气余热锅炉6的烟气进口，净煤气烟气余热锅炉6将净煤气烟气中的热能转换为蒸汽中的热能，烟气余热锅炉的余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第三余热蒸汽进口。

当惰性气体余热锅炉1的中产生的余热蒸汽、荒煤气换热机构4的荒煤气余热蒸汽和净煤气烟气余热锅炉6的余热蒸汽的压力和温度为同一级别时，汽轮发电机构采用母管和汽轮发电机这一技术方案。

本实施例中所述的基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统的工作过程如下：

在焦化装置中产生荒煤气，在荒煤气换热机构中可产生荒煤气余热蒸汽。

荒煤气经过化产和净化装置后变为净煤气，采用燃气轮机燃烧净煤气发电，燃气轮机发电时产生的净煤气余热烟气排出温度在500-550℃，净煤气余热烟气在净煤气烟气余热锅炉6中与水进行热量交换，将净煤气烟气中的热能转换为蒸汽中的热能。

高温红焦从焦化装置进入干熄焦装置，吸收红焦潜热后温度升高到800℃的高温惰性气体进入惰性气体余热锅炉1，并在惰性气体余热锅炉1与水进行热量交换，惰性气体中的热能转换为蒸汽的热能，高温惰性气体成为的低温惰性气体返回干熄焦装置中再利用。

荒煤气余热蒸汽、惰性气体余热锅炉1的产生的余热蒸汽和烟气余热锅炉中产生的余热蒸汽分别进入母管，在母管中汇聚后，进入汽轮发电机，最终将荒煤气余热蒸汽、净煤气余热烟气和高温惰性气体中的余热转换为了便于利用的电能，充分利用了能源。

实施例2

如图2和图3所示，所述的基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统，所述的汽轮发电机构包括补汽式汽轮机3和发电机组8，以及汽轮机进气控制机构；所述的汽轮机进气控制机构包括第一补汽控制机构2、第二补汽控制机构5和第三补汽控制机构7，所述的第一补汽控制机构2包括速关阀9和自力式调节阀10，所述的第二补汽控制机构5和第三补汽控制机构7结构与第一补汽控制机构2相同；

所述的惰性气体余热锅炉1的余热蒸汽出口通过第一补汽控制机构2连接的补汽式汽轮机3的第一补汽进口，荒煤气换热机构4的荒煤气余热蒸汽出口通过第二补汽控制机构5连接补汽式汽轮机3的第二补汽进口，净煤气烟气余热锅炉6的余热蒸汽出口通过第三补汽控制机构7连接补汽式汽轮机3的第三补汽进口；补汽式汽轮机3的动力输出轴与发电机组8的动力输出轴相连接。

汽轮机进气控制机构中，速关阀9能够在紧急状态下切断的汽轮机的进汽，使机组快速停机，以达到保护机组目的。自力式调节阀10可以很方便地实现余热蒸汽的流量分配，保证补汽式汽轮机3的动态平衡，大大补汽式汽轮机3的调试工作，稳定补汽式汽轮机3的工作状态。汽轮机进气控制机构的设置，大大提高了所述的基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统的安全性和可靠性。

当惰性气体余热锅炉1的中产生的余热蒸汽、荒煤气换热机构4的荒煤气余热蒸汽和净煤气烟气余热锅炉6的余热蒸汽的压力和温度为不同级别时，这三种蒸汽分别自补汽式汽轮机3三个不同级别的补汽进口进入补汽式汽轮机3，补汽式汽轮机3驱动发电机组8运转，从而将最终将荒煤气余热蒸汽、净煤气余热烟气和高温惰性气体中的余热转换为了便于利用的电能，大大提高焦化工业中的能源利用率。

本实用新型将以及净煤气发电后净煤气余热烟气和干熄焦工艺中产生高温惰性气体中的热能转换为高温余热蒸汽中的热能，与荒煤气换热后产生的荒煤气余热蒸汽一起进入母管中，再进入汽轮发电机中转换为电能，不仅实现了净煤气余热烟气、高温惰性气体和荒煤气余热蒸汽中热能的再次利用，充分节约了资源，且本实用新型仅需一套汽轮机发电机组8，使得利用多处余热蒸汽发电时工况稳定，汽轮发电机组8的自耗电率低，投资成本低，发电效率高。

Claims (3)

1.一种基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统，其特征在于：包括焦化装置、干熄焦装置、荒煤气换热机构、化产和净化装置、燃气轮机；还包括将净煤气烟气余热锅炉、惰性气体余热锅炉和汽轮发电机构；所述的汽轮发电机构包括用于汇聚蒸汽的母管和汽轮发电机，母管的蒸汽出口连接汽轮发电机的蒸汽进口；

所述的焦化装置的红焦出口连接干熄焦装置的红焦进口，干熄焦装置的高温惰性气体出口连接惰性气体余热锅炉的气体进口，惰性气体余热锅炉的余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第一余热蒸汽进口；惰性气体余热锅炉的低温惰性气体出口连接干熄焦装置的低温惰性气体回收进口；

所述的焦化装置的荒煤气出口连接荒煤气换热机构，荒煤气换热机构的荒煤气余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第二余热蒸汽进口；

荒煤气换热机构的荒煤气出口通过化产和净化装置连接燃气轮机的净煤气进口，燃气轮机的净煤气余热烟气出口连接净煤气烟气余热锅炉的烟气进口，净煤气烟气余热锅炉的余热蒸汽出口连接汽轮发电机构中母管的第三余热蒸汽进口。

2.根据权利要求1所述的基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统，其特征在于：所述的汽轮发电机构包括补汽式汽轮机和发电机组；所述的惰性气体余热锅炉的余热蒸汽出口连接的补汽式汽轮机的第一补汽进口，荒煤气换热机构的荒煤气余热蒸汽出口连接补汽式汽轮机的第二补汽进口，净煤气烟气余热锅炉的余热蒸汽出口连接补汽式汽轮机的第三补汽进口；补汽式汽轮机的动力输出轴与发电机组的动力输出轴相连接。

3.根据权利要求2所述的基于焦化工业余热余气的燃气轮机发电系统，其特征在于：所述的汽轮发电机构还包括汽轮机进气控制机构；所述的汽轮机进气控制机构包括第一补汽控制机构、第二补汽控制机构和第三补汽控制机构，所述的第一补汽控制机构包括速关阀和自力式调节阀，所述的第二补汽控制机构和第三补汽控制机构结构与第一补汽控制机构相同；

所述的惰性气体余热锅炉的余热蒸汽出口通过第一补汽控制机构连接的补汽式汽轮机的第一补汽进口，荒煤气换热机构的荒煤气余热蒸汽出口通过第二补汽控制机构连接补汽式汽轮机的第二补汽进口，净煤气烟气余热锅炉的余热蒸汽出口通过第三补汽控制机构连接补汽式汽轮机的第三补汽进口；补汽式汽轮机的动力输出轴与发电机组的动力输出轴相连接。