焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114525143A(43)申请公布日2022.05.24(21)申请号202210329704.8F28D7/10(2006.01)(22)申请日2022.03.30H02J3/38(2006.01)H02N11/00(2006.01)(71)申请人武汉钢铁有限公司地址430083湖北省武汉市青山区厂前2号门股份公司机关(72)发明人常红兵何一兵陈鹏王大春冯强严铁军陈细涛曹素梅鲁婷(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104专利代理师赵龙骧程杰(51)Int.Cl.C10B27/00(2006.01)C10B27/06(2006.01)C10B41/08(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置及方法(57)摘要本发明公开了一种焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置及方法，属于炼焦过程中余热资源高效回收利用技术领域。具体的包括在焦炉炭化室荒煤气排气口的顶端设置上升管换热器，并设置上升管换热器为夹套结构，在上升管换热器外侧壁设置可利用温差发电技术的半导体发电模块。其中，流入上升管换热器内部的工质与荒煤气换热后形成的汽化工质经收集后进一步利用，而半导体发电模块利用上升管换热器外侧壁温度与外部空气之间温度差进行发电形成的电流可送入外电网。故本发明设计的装置可实现高效利用焦炉荒煤气余热，进一步降低炼焦能耗和碳排放强度。CN114525143ACN114525143A权利要求书1/2页1.一种焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置，其特征在于，所述装置包括连接焦炉炭化室(1)荒煤气排气口的上升管换热器(2)、与所述上升管换热器(2)顶端排气口(2.1)相连的三通(3)，所述三通(3)连接桥管，所述上升管换热器(2)为夹套结构，所述上升管换热器(2)顶端出水口(2.3)通向汽包(4)，从所述汽包(4)内分离出的饱和蒸汽外送入焦化厂，从所述汽包(4)内分离出的水又重新送入所述上升管换热器(2)底端进水口(2.2)；所述进水口(2.2)端还设有流量调节阀(5)；所述上升管换热器(2)包括空心内筒(2.4)、空心外壳(2.5)、及位于所述空心内筒(2.4)、空心外壳(2.5)之间的夹套层(2.6)，所述空心外壳(2.5)的外侧壁沿筒周向分布有一个以上半导体发电模块(2.7)构成温差发电热端，各所述半导体发电模块(2.7)的另一端还连接散热器(2.8)构成温差发电冷端，所有的半导体发电模块(2.7)进行串并联后输出直流电并经逆变器(6)中逆变成交流电后外送入电网中；各所述半导体发电模块(2.7)的部分或全部电压信号还输入电压变换控制器(7)中，所述电压变换控制器(7)连接所述流量调节阀(5)并能根据连接的半导体发电模块(2.7)的温差发电热端的温度控制流量调节阀(5)的开合程度。2.根据权利要求1所述焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置，其特征在于，所述流量调节阀(5)为电动控制阀门。3.根据权利要求1所述焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置，其特征在于，所述汽包(4)内还设有汽水分离器。4.根据权利要求1所述焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置，其特征在于，所述汽包(4)还连接水泵(9)。5.根据权利要求1～4中任意一项所述焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置，其特征在于，流入所述上升管换热器(2)的荒煤气温度为650～850℃，流出所述上升管换热器(2)的荒煤气温度为450～650℃。6.根据权利要求1～4中任意一项所述焦炉荒煤气余热梯级回收利用装置，其特征在于，所述温差发电热端温度为80～240℃，且热能与电能间转化率为1～10％。7.一种权利要求1～6中任意一项所述装置进行焦炉荒煤气余热梯级回收利用的方法，其特征在于，它包括如下步骤：1)打开上升管换热器(2)底端进水口(2.2)处流量调节阀(5)，利用上升管换热器(2)的夹套层(2.6)内流入的除氧水作为上升管换热器(2)内换热介质，与上升管换热器(2)的空心内筒(2.4)内流入的温度为650～850℃的荒煤气之间充分热交换，荒煤气温降至450～650℃并流出三通后进入桥管进行后续处理；除氧水换热升温后形成汽水混合物并被收集到汽包(4)内，由汽包(4)内设置的汽水分离器分离成高温水和饱和水蒸气；其中，所述饱和水蒸气外送入焦化厂进一步利用，所述高温水又重新流入所述上升管换热器(2)底端进水口(2.2)进行循环利用；2)所有的半导体发电模块(2.7)进行串并联后输出直流电并经逆变器(6)中逆变成交流电后外送入电网中；3)电压变换控制器(7)实时显示连接的半导体发电模块(2.7)构成的温差发电热端的温度T，当温度80＜T＜240℃，所述电压变换控制器(7)控制流量调节阀(5)的开合程度不变；2CN11