一种双循环式焦炉烟气余热锅炉的制作方法

本实用新型涉及一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，属于焦化节能环保技术领域。

背景技术：

目前，国内焦炉烟气的脱硝处理尚处在起步阶段，绝大多数焦化厂、钢厂的焦炉烟气仍然不经处理直接排放到大气中。这样的做法严重影响了当地的大气环境，给人们的健康也带来很大的隐患。随着更严格的焦炉烟气排放标准gb16171-2012的出台，焦炉烟气的脱硝将成为国内所有焦化生产厂的必备工艺。可以预见，未来烟气的排放标准会向更严格的国际环保标准靠拢，以适应国际化的节能环保趋势。

然而，目前焦炉余热回收和焦炉脱硝仍然没有较好的协同处理方法。焦炉烟气的中温脱硝，要求烟气温度在～350℃，当焦炉烟气温度低于该温度时需要补燃。焦炉烟气的低温脱硝，要求烟气温度在～250℃，大多数焦炉排放的烟气温度都能满足，不需要补燃。因而低温脱硝的环保成本较低。如何将焦炉烟气余热回收与脱硝反应自然结合起来，降低能耗，有效回收余热，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

技术问题：为了解决现有技术焦炉余热回收和焦炉脱硝协同处理设备和方法，本实用新型提供了一种双循环式焦炉烟气余热锅炉。

技术方案：本实用新型提供了一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，包括汽包以及通过烟气管道依次连接的强制循环锅炉、低温脱硝反应器、自然循环锅炉；所述强制循环锅炉内介质管道、汽包、强制循环泵依次连接形成强制循环回路；所述自然循环锅炉内的介质管道和汽包连接形成自然循环回路。

作为改进，所述强制循环锅炉内设有一组换热管；一组换热管为介质管道，一组换热管的出口端连接第一出口集箱，第一出口集箱与汽包的进口端相连，汽包的出口端与强制循环泵的进口端连接，强制循环泵的出口端与第一进口集箱相连，进口集箱与每个换热管的进口端通过均流平衡器相连。

作为另一种改进，所述换热管为回旋盘绕的换热管。

作为另一种改进，所述自然循环锅炉内设有一组换热直管，所述换热直管的出口端连接第二出口集箱，第二出口集箱与汽包的进口端相连，汽包的出口端与第二进口集箱相连，第二进口集箱与每个换热直管的进口端相连。

作为另一种改进，所述汽包下部还设有除氧水入口和饱和蒸汽出口。

作为另一种改进，所述汽包设置于自然循环锅炉附近。

有益效果：本实用新型提供双循环式焦炉烟气余热锅炉，在脱硝前回收一部分热量，将焦化烟气温度降低至低温脱硝的合适温度，再进行脱硝，最后再继续回收热量，不仅不需要补燃，而且可有效回收热量再利用，降低了环保处理成本。

附图说明

图1为双循环式焦炉烟气余热锅炉的结构示意图。

图2为强制循环锅炉的结构示意图。

图3为自然循环锅炉的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型做出进一步的说明。

双循环式焦炉烟气余热锅炉，包括汽包4以及通过烟气管道依次连接的强制循环锅炉1、低温脱硝反应器2、自然循环锅炉3；

强制循环锅炉1内介质管道、汽包4、强制循环泵5依次连接形成强制循环回路；强制循环锅炉1内设有一组换热管11；一组换热管11为介质管道，一组换热管11的出口端连接第一出口集箱12，第一出口集箱12与汽包4的进口端相连，汽包4的出口端与强制循环泵5的进口端连接，强制循环泵5的出口端与第一进口集箱13相连，进口集箱13与每个换热管11的进口端通过均流平衡器14相连。换热管12为回旋盘绕的换热管。

自然循环锅炉3内的介质管道和汽包4连接形成自然循环回路；自然循环锅炉3内设有一组换热直管31，换热直管31的出口端连接第二出口集箱32，第二出口集箱32与汽包4的进口端相连，汽包4的出口端与第二进口集箱33相连，第二进口集箱33与每个换热直管31的进口端相连。

汽包4设置于自然循环锅炉3附近。

该余热锅炉的工作原理：

焦化烟气温度一般260～330℃，低温脱硝温度为250～255℃，因此，对焦炉烟气的热量回收分为2个温度段：脱硝前，脱硝后。脱硝前的烟气降温较少，脱硝后的烟气降温较多，也就是说，锅炉总体的受热面脱硝前较少、脱硝后较多。

脱硝前，在强制循环锅炉内，回收部分烟气余热，将烟气温度降低到250～255℃，再进行脱硝，脱硝后，在自然循环锅炉内，回收更多的烟气余热。

由于烟气低温脱硝的温度要求(～250℃)和焦炉烟气的温度特点(～320℃，需降温到≤170℃)，脱硝反应器的温度要求处于焦炉烟气的降温过程中。

本技术：
将焦炉烟气余热回收分为两个阶段：烟气320℃—250℃为脱硝前的余热回收阶段(强制循环回路回收热量)，250℃—170℃为脱硝后的余热回收阶段(自然循环回路回收热量)。

在脱硝反应器中，为了保证脱硝效率，要求所有的烟气必须在规定温度条件下与脱硝催化剂接触到、且具有一定的停留时间，所以，对烟气的流速是有要求的，这就使得脱硝反应器体积较为庞大，且脱硝反应器将余热锅炉分为了2个部分。如余热回收要求产生0.6mpa饱和蒸汽，0.6mpa饱和压力对应的饱和温度为165℃，而在脱硝前的余热锅炉设备(强制循环锅炉)内，320℃-250℃烟气与饱和水之间的换热温差较大，在脱硝后的余热锅炉设备(自然循环锅炉)内，250℃-170℃烟气与饱和水之间的换热温差较小，两者的回收热量大致相近，故脱硝前的余热锅炉换热面积小，设备外形较小，而脱硝后的余热锅炉换热面积大，设备外形较大。汽包放置于脱硝后的余热锅炉附近，可减少上升管和下降管的材料数量，较为经济，这就使得汽包远离了脱硝前的余热锅炉，靠近了脱硝后的余热锅炉。

上升管内流经的是汽水混合物，下降管内流经的是汽包内下来的饱和水。循环的动力是与下降管和上升管内介质的密度差成正比，和循环高度成正比。流动的阻力是介质流过所有的换热面管、下降管、上升管的沿程阻力，以及管路上的所有阀门、弯头等局部阻力之和。当动力能克服阻力时，自然循环能完成，则就是自然循环锅炉。当动力不能克服阻力时，自然循环不能完成，需要借助于外界的推动，如循环泵，则就是强制循环锅炉。

技术特征：

1.一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，其特征在于：包括汽包(4)以及通过烟气管道依次连接的强制循环锅炉(1)、低温脱硝反应器(2)、自然循环锅炉(3)；所述强制循环锅炉(1)内介质管道、汽包(4)、强制循环泵(5)依次连接形成强制循环回路；所述自然循环锅炉(3)内的介质管道和汽包(4)连接形成自然循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，其特征在于：所述强制循环锅炉(1)内设有一组换热管(11)；一组换热管(11)为介质管道，一组换热管(11)的出口端连接第一出口集箱(12)，第一出口集箱(12)与汽包(4)的进口端相连，汽包(4)的出口端与强制循环泵(5)的进口端连接，强制循环泵(5)的出口端与第一进口集箱(13)相连，第一进口集箱(13)与每个换热管(11)的进口端通过均流平衡器(14)相连。

3.根据权利要求2所述的一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，其特征在于：所述换热管(11)为回旋盘绕的换热管。

4.根据权利要求1所述的一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，其特征在于：所述自然循环锅炉(3)内设有一组换热直管(31)，所述换热直管(31)的出口端连接第二出口集箱(32)，第二出口集箱(32)与汽包(4)的进口端相连，汽包(4)的出口端与第二进口集箱(33)相连，第二进口集箱(33)与每个换热直管(31)的进口端相连。

5.根据权利要求1所述的一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，其特征在于：所述汽包(4)下部还设有除氧水入口，顶部有饱和蒸汽出口。

6.根据权利要求1所述的一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，其特征在于：所述汽包(4)设置于自然循环锅炉(3)附近。

技术总结
本实用新型提供了一种双循环式焦炉烟气余热锅炉，包括汽包以及通过烟气管道依次连接的强制循环锅炉、低温脱硝反应器、自然循环锅炉；所述强制循环锅炉内介质管道、汽包、强制循环泵依次连接形成强制循环回路；所述自然循环锅炉内的介质管道和汽包连接形成自然循环回路。本实用新型提供双循环式焦炉烟气余热锅炉在脱硝前回收一部分热量，将焦化烟气温度降低至低温脱硝的合适温度，再进行脱硝，最后再继续回收热量，不仅不需要补燃，而且可有效回收热量再利用，降低了环保处理成本。

技术研发人员：王雅伦;徐守国;朱华萍;高月露;吴娟
受保护的技术使用者：南京华电节能环保设备有限公司
技术研发日：2020.05.20
技术公布日：2020.12.22