一种四座焦炉上升管余热回收的集中式工艺及系统的制作方法

本发明涉及焦化余热利用，具体为一种四座焦炉上升管余热回收的集中式工艺及系统。

背景技术：

1、在焦化生产过程中，煤在焦炉内隔绝空气加热干馏，产生焦炭的同时析出大量荒煤气。荒煤气从炭化室经上升管排出时，温度通常高达650～800℃，携带大量显热。据统计，焦炉荒煤气带出热量约占焦炉支出总热量的36%。对上升管荒煤气余热进行回收利用，是降低焦化企业能源消耗和碳排放的有效措施。

2、目前，焦炉上升管余热回收系统通常由上升管换热器、汽包、循环泵及相应的汽水管道等组成。其基本工作原理为：除盐水经除氧后送入汽包，汽包内的水通过下降管进入循环泵，经加压后送至各焦炉上升管换热器，与高温荒煤气进行换热，受热后变为汽水混合物，再通过上升管返回汽包进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽供生产使用。上升管余热回收站已成为焦化工程领域中不可或缺的余能回收利用单元。

3、在焦化厂的实际工程应用中，上升管余热回收站的布置方式直接影响系统的建设成本和运行效果。目前，大多数焦化厂区通常采用两座焦炉共用一座上升管余热回收站的布置方案。在此类方案中，每两座焦炉配套设置一个汽包及相应的强制循环泵组，汽包及管道系统布置于焦炉的一端。对于拥有四座焦炉的焦化厂，则需建设两座独立的上升管余热回收站，分别服务于两组焦炉。

4、然而，上述现有布置方案存在以下不足：

5、1．当四座焦炉需建设两座余热回收站时，不仅增加了站房及设备的占地面积和建设投资，也增大了日常运行维护的工作量。两套独立的余热回收系统意味着双倍的设备配置和厂房投入，空间利用率较低。

6、2．在管道布置方面，现有方案需要在上升管集气管操作平台上布置大量的门型支架以支撑汽包上升管（汽水混合物）和汽包下降管，造成了管材、管件及钢材的大量消耗。这不仅增加了上升管余热回收系统的建设成本，也与绿色焦化对极致能效的要求不相适应，经济性欠佳。

7、3．当余热回收站布置于焦炉一端时，各焦炉上升管换热器与汽包之间的管道长度存在较大差异，导致各换热器水侧流量分配不均、流动阻力增大，影响系统的运行稳定性和换热效率。

8、4．在焦炉分期投产的工程需求方面，现有布置方案的管道系统缺乏灵活的支路切断功能，难以提前施工至各换热器出入口并实现后续的独立投运控制，无法很好地满足业主对焦炉分期投产的实际需求。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种四座焦炉上升管余热回收的集中式工艺及系统。在四座焦炉的布局条件下优化上升管余热回收站的布置方式和管道系统，以减少占地面积和建设投资、降低管材消耗、改善流量分配均匀性，并满足焦炉分期投产的工程需求。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种四座焦炉上升管余热回收的集中式工艺，所述四座焦炉分别为第一焦炉、第二焦炉、第三焦炉和第四焦炉，包括以下步骤：

4、s1．将第一汽包和第二汽包的下降管中的水分别送入对应的强制循环泵加压。

5、s2．经加压后的水通过下降母管分别送入各焦炉的上升管换热器进行换热，受热后变为汽水混合物。

6、s3．所述汽水混合物通过上升母管返回至对应的汽包。

7、其中，所述第一汽包对应所述第一焦炉和所述第二焦炉，所述第二汽包对应所述第三焦炉和所述第四焦炉；两座焦炉共用一根上升母管和一根下降母管；所述第一汽包和所述第二汽包集中布置于所述四座焦炉的中间区域。

8、进一步地，所述第一汽包对应设置有第一强制循环泵和第二强制循环泵，两台强制循环泵并联连接且一用一备；所述第二汽包对应设置有第三强制循环泵和第四强制循环泵，两台强制循环泵并联连接且一用一备。

9、进一步地，所述第一汽包和所述第二汽包分别产出2.0mpa的饱和蒸汽。

10、一种四座焦炉上升管余热回收的集中式系统，用于实现上述的一种四座焦炉上升管余热回收的集中式工艺，所述四座焦炉分别为第一焦炉、第二焦炉、第三焦炉和第四焦炉，包括：第一汽包和第二汽包；强制循环泵，每一汽包对应设置有两台强制循环泵，两台强制循环泵的入口均与该汽包的下降管出口连接，两台强制循环泵的出口并联后连接至下降母管；下降母管，用于将经强制循环泵加压后的水输送至各焦炉的上升管换热器；上升母管，用于将各焦炉的上升管换热器产生的汽水混合物返回至对应的汽包；换热器分支管出入口切断阀，设置于各上升管换热器的入口分支管和出口分支管上；所述第一汽包对应所述第一焦炉和所述第二焦炉，所述第二汽包对应所述第三焦炉和所述第四焦炉；每一汽包对应两座焦炉共用一根上升母管和一根下降母管；所述第一汽包和所述第二汽包集中布置于所述四座焦炉的中间区域。

11、进一步地，所述强制循环泵包括第一强制循环泵、第二强制循环泵、第三强制循环泵和第四强制循环泵；所述第一汽包对应设置有所述第一强制循环泵和所述第二强制循环泵，两台强制循环泵并联连接且一用一备；所述第二汽包对应设置有所述第三强制循环泵和所述第四强制循环泵，两台强制循环泵并联连接且一用一备。

12、进一步地，所述第一汽包和所述第二汽包集中布置于所述第二焦炉与所述第三焦炉之间的大间台。

13、进一步地，所述上升母管和所述下降母管由设置于焦炉集气管操作平台上的t型支架支撑。

14、进一步地，还包括控制系统，所述控制系统与各所述换热器分支管出入口切断阀信号连接，以控制各焦炉上升管换热器支路的通断，实现分期投产切换。

15、进一步地，所述下降母管与各上升管换热器入口之间、各上升管换热器出口与所述上升母管之间均通过分支管连接，各焦炉的上升管换热器之间为并联连接。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1．本发明提供的四座焦炉上升管余热回收的集中式工艺，通过将第一汽包对应第一焦炉和第二焦炉、第二汽包对应第三焦炉和第四焦炉，两座焦炉共用一根上升母管和一根下降母管，并将两个汽包集中布置于四座焦炉的中间区域，实现了四座焦炉共用一座上升管余热回收站的集约化布置。与现有技术中四座焦炉需建设两座余热回收站或将回收站布置于焦炉一端的方案相比，本发明大大减少了设备占地面积和厂房投入；同时，两座焦炉共用一根上升母管和一根下降母管的母管制布置方式，节省了大量的管材和管件；此外，将回收站布置于四座焦炉的中间区域，使各焦炉上升管换热器与汽包之间的管道长度基本对称，有效保证了各换热器水侧流量均匀，减少了流动阻力，系统运行更加稳定。

18、2．本发明通过每个汽包对应设置两台强制循环泵，两台强制循环泵并联连接且一用一备，使得当运行泵出现故障时，备用泵可立即投入使用，保证了余热回收系统的连续运行，提高了系统的运行可靠性和安全性。

19、3．本发明通过设置换热器分支管出入口切断阀，并将控制系统与各切断阀信号连接，可根据焦炉的实际投产进度，灵活控制各焦炉上升管换热器支路的通断。对于尚未投产的焦炉，关闭其对应的切断阀即可将该支路从循环系统中隔离，而不影响已投产焦炉的正常运行，满足了业主对焦炉分期投产的工程需求。

20、4．本发明将上升母管和下降母管由设置于焦炉集气管操作平台上的t型支架支撑，与现有技术中采用门型支架的方案相比，t型支架结构更简单、用料更少，进一步节省了钢材消耗，降低了系统建设成本。

21、5．本发明通过下降母管与各上升管换热器入口之间、各上升管换热器出口与上升母管之间均通过分支管连接，且各焦炉的上升管换热器之间为并联连接，使得各换热器支路相互独立，既便于单支路的检修维护，又可根据生产负荷灵活调节各支路的投运状态，进一步保证了各换热器水侧流量的均匀分配，提升了系统整体的换热效率和运行稳定性。

22、6．本发明中第一汽包和第二汽包分别产出2.0mpa的饱和蒸汽，该蒸汽参数可直接并入厂区中压蒸汽管网，满足焦化生产后续工序的用汽需求，具有良好的工程适用性和经济性。