一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统的制作方法

1.本发明涉及余热回收系统技术领域，具体涉及一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统。


背景技术：

2.从焦炉炭化室出来进入上升管换热器的荒煤气约800℃，焦化企业一般采用传统的氨水喷洒方式冷却，会导致大量的余热资源无法得到利用。随着余热回收技术的发展，目前很多企业采用上升管换热装置回收热量，生产出低压和中压饱和蒸汽，将荒煤气的显热进行回收。但由于饱和蒸汽存在应用范围较窄，遇冷容易冷凝成水等问题，为了扩大蒸汽应用范围，经常继续采用上升管过热器二次换热，将饱和蒸汽升温成过热蒸汽。如中国专利号zl201420147327.7公开的“一种焦炉上升管荒煤气显热回收系统”，其包括换热强制循环系统、补水系统、过热蒸汽循环系统，过热蒸汽循环系统包括过热蒸汽换热器组，换热强制循环系统的蒸汽出口其中一路与外界饱和蒸汽管网相连接，另一路通过再循环蒸汽管与过热蒸汽换热器组的进口相连，过热蒸汽换热器组的出口与外界过热蒸汽管网相连接；补水系统包括缓冲水箱、除氧水泵、除氧器、除氧水箱、给水泵，除氧水泵设置于缓冲水箱和除氧器之间，除氧水箱通过给水泵与饱和蒸汽汽包相连接。该专利申请案能够有效、安全、可靠地回收荒煤气余热，循环地将换热介质转换为中、低压蒸汽。随着上升管余热回收系统的推广使用，其产生的蒸汽被大量用于富油加热系统，用来替换原有的焦炉煤气管式炉。替换管式炉除了提供一定数量和温度的饱和蒸汽外，还必须提供2-3吨/小时压力0.3-0.6mpa，到达粗苯现场温度400℃以上的过热蒸汽。为了获得合适的过热蒸汽，余热回收系统的一般做法是将一定数量的上升管换热器换成上升管过热器，通入自产的饱和蒸汽，用高温荒煤气将饱和蒸汽再次加热，得到过热蒸汽。但是由于荒煤气流量和温度受结焦周期影响，导致过热蒸汽温度波动很大，一般难以满足工况要求；如图1所示，图中流量调节阀与流量计联锁控制流量，对于过热温度无任何控制手段。
3.为了解决过热温度波动给粗苯工况造成的影响，常规的做法是采用电加热器补充加热，将蒸汽加热到稳定的所需温度。该办法低温时有保证，高温仍无法控制，过热温度过高，不仅浪费过多热能，而且对上升管过热器损害过大，上升管过热器内材质、管道和阀门难以承受持续高温，损坏频次增加，得不偿失。同时使用电加热器，电能消耗大，且不符合国家用能政策，电加热器损坏维修，对工况也有影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有余热回收系统存在的问题，而提供了一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统，本发明的系统可以用来调节过热蒸汽温度达到要求且稳定，本发明的系统不仅能够保证过热蒸汽温度达到工况要求，还能够保证蒸汽温度稳定在需要的温度，对上升管过热器的伤害小。
5.本发明是通过如下技术方案实现的：
6.一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统，其特征在于，该系统包括：除盐水箱、除氧泵、除氧器、汽包给水泵、汽包、强制循环泵、上升管换热器组、双用换热器组、分汽缸、第一上升管过热器组、第二上升管过热器组、流量调节阀、温度调节阀、流量计以及远传温度计；所述的除盐水箱、除氧泵、除氧器、汽包给水泵、汽包、强制循环泵依次连通设置，所述上升管换热器组的两端分别与所述强制循环泵和所述汽包连通设置；所述的汽包与所述分汽缸连通，且所述分汽缸的出口分设两路：一路依次与所述第一上升管过热器组和第二上升管过热器组连通设置，另一路与所述双用换热器组的进口连通设置；所述双用换热器组的进口与所述强制循环泵连通，其出口分设两路：一路与所述上升管换热器组的出口连通，另一路与所述第二上升管过热器组的进口连通；所述的流量调节阀设置于所述分汽缸的出口，用于调控所述分汽缸出口的两路流量；所述的温度调节阀设置于所述双用换热器组的进口处；所述的流量计和远传温度计依次设置于所述第二上升管过热器组的出口处；所述的流量调节阀与所述的流量计联锁设置；所述的温度调节阀与所述远传温度计联锁设置。
7.本发明中的双用换热器组采用过热器配置，都是下进上出，所连接的管道和阀门全部按照过热管线配置
8.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：所述的除氧泵与所述除氧器之间设置有第一调节阀。
9.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：所述的除氧泵设置为两个，一用一备。
10.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：所述的汽包给水泵与所述汽包之间设置有第二调节阀。
11.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：所述的汽包给水泵设置为三个，两用一备。
12.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：所述的汽包、强制循环泵以及上升管换热器组均设置为两组。
13.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：每组所述的强制循环泵中设置有两个循环泵，一用一备；所述的第一上升管过热器组中设置有3-10个上升管过热器；所述的第二上升管过热器组中也设置有3-10个上升管过热器。具体上升管过热器组中的上升管过热器数量可根据需要进行调节。
14.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：在所述强制循环泵与所述双用换热器组的通路上设置有第一隔离阀；在所述双用换热器组与所述上升管换热器组的通路上设置有第二隔离阀。
15.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：所述分汽缸与所述双用换热器组的通路上设置有第三隔离阀。具体的，所述的第三隔离阀设置于流量调节阀通路的下游。
16.进一步的，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：所述的除氧器与所述分汽缸之间设置有连通的管路，且管路上设置有第三调节阀。
17.本发明设计的一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：增加设置的双用换热器组设置在靠近上升管换热器组的位置，该双用换热器组的进、出口分别与强制循环泵
出水口和上升管换热器组出口连通；在该双用换热器组进口处增设一个温度调节阀，该温度调节阀与第二上升管过热器组后的远传过热温度计联锁，通过调节进水量控制过热温度。在本发明的系统中还将流量计移设到第二上升管过热器组后的管路上，通过流量调节阀控制总蒸汽流量。
18.本发明的有益效果：
19.(1)本发明设计的调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：其设置了双用换热器组，用于调节过热温度；双用换热器组具有双用功能，能够将该双用换热器组的进、出口同时连接水路和饱和蒸汽路，进水时作为上升管换热器(相当于上升管换热器组的作用)产饱和蒸汽，进饱和蒸汽时作为上升管过热器生产过热蒸汽。本发明增加的双用换热器组可以将过热温度的最低温度提高到要求的平均温度以上。
20.(2)本发明设计的调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：在双用换热器组的进水管上，增加了温度调节阀，该温度调节阀与远传温度计联锁，用于过热温度调节。双用换热器组平时进饱和蒸汽过热，当二次过热管(即第二上升过热器组)出口过热温度超过设定值时，温度调节阀打开，因强制循环泵后水的压力大于蒸汽压力，水可以同时进入双用换热器组中，水在汽化过程中，会吸收热量，降低双用换热器组出口蒸汽温度，最终将第二上升过热器组出口的过热蒸汽温度调节到设定值。
21.(3)本发明设计的调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：将原来余热回收系统中(如图1)设置在流量调节阀后的流量计设置在了二次过热管(第二上升管过热器组)后，仍将原流量调节阀与该流量计联锁，可以避免因增加进水量，导致总蒸汽量失控的问题。
22.(4)本发明设计的调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统：将双用换热器组用于一次过热器，因饱和蒸汽温度低，可以充分利用荒煤气的热量，提高过热器的换热效率；同时因为二次过热器少，进入单根二次过热器的蒸汽流量较大，可以适当降低二次过热器内的温度，防止二次过热器温度过高造成损害。
23.(5)本发明设计的调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统能够实现过热蒸汽出口温度完全满足后续工况的需求；本发明的系统不用蒸汽电加热器，减少了电能消耗，符合国家用能政策要求；本发明提供的一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统降低和稳定了过热上升管温度，保护上升管过热器免受高温损害。
24.(6)在本发明提供的调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统中：增加设置的双用换热器组具有双用功能，其既可以作为过热器使用，具有与第一上升管过热器组和第二上升管过热器组相同的过热作用；又可以作为换热器使用，具有与上升管换热器组相同的换热作用。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
26.图1为现有余热回收系统的结构示意图；
27.图2为本发明设计的一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统的结构示意
图。
28.图中标记：1除盐水箱、2除氧泵、3除氧器、4汽包给水泵、5汽包、6强制循环泵、7上升管换热器组、8双用换热器组、9分汽缸、10第一上升管过热器组、11第二上升管过热器组、12流量调节阀、13温度调节阀、14流量计、15远传温度计、16第一调节阀、17第二调节阀、18第一隔离阀、19第二隔离阀、20第三隔离阀、21第三调节阀。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
31.实施例1
32.如图2所示，一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统，包括：除盐水箱1、除氧泵2、除氧器3、汽包给水泵4、汽包5、强制循环泵6、上升管换热器组7、双用换热器组8、分汽缸9、第一上升管过热器组10、第二上升管过热器组11、流量调节阀12、温度调节阀13、流量计14以及远传温度计15；所述的除盐水箱1、除氧泵2(除氧泵设置为两个，一用一备)、除氧器3、汽包给水泵4(汽包给水泵设置为三个，两用一备)、汽包5、强制循环泵6依次连通设置，所述上升管换热器组7的进、出口两端分别与所述强制循环泵6和所述汽包5连通设置(其中：除氧泵2与除氧器3之间设置有第一调节阀16，汽包给水泵4与汽包5之间设置有第二调节阀17；汽包5、强制循环泵6以及上升管换热器组7均设置为两组)；所述的汽包5与所述分汽缸9连通设置，且所述分汽缸9的出口分设两路：一路依次与所述第一上升管过热器组10和第二上升管过热器组11连通设置，另一路与所述双用换热器组8的进口连通设置(同时在分汽缸9与双用换热器组8的通路上设置有第三隔离阀20，且第三隔离阀20设置于流量调节阀12流路的后段)；所述双用换热器组8的进口与所述强制循环泵6连通，双用换热器组8的出口分设两路：一路与所述上升管换热器组7的出口连通(且在双用换热器组8与上升管换热器组7出口的通路上设置有第二隔离阀19)，双用换热器组8出口的另一路与所述第二上升管过热器组11的进口连通；所述的流量调节阀12设置于所述分汽缸9的出口，用于调控所述分汽缸9出口的两路流量；所述的温度调节阀13设置于所述双用换热器组8的进口处；所述的流量计14和远传温度计15依次设置于所述第二上升管过热器组11的出口处；所述的流量调节阀12与所述的流量计14联锁设置；所述的温度调节阀13与所述远传温度计15联锁
设置。
33.优选的，中上述实施例1的系统中：每组强制循环泵6中设置有两个循环泵，一用一备；每组上升管换热器组7中包括有多个上升管换热器。在强制循环泵6与双用换热器组8的通路上设置有第一隔离阀18；在双用换热器组8与上升管换热器组7的通路上设置有第二隔离阀19；在分汽缸9与双用换热器组8的通路上设置有第三隔离阀20，且第三隔离阀20设置于流量调节阀12的后段。第一上升管过热器组10中设置有3-10个上升管过热器；第二上升管过热器组11中也设置有3-10个上升管过热器，第一上升管过热器组10和第二上升管过热器组11中上升管过热器具体数量可根据实际计算确定。
34.本发明调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统的工作原理为：首先由除盐水站出口管道输出的除盐水进入到本发明系统除盐水箱1中，然后通过除氧泵2送入到除氧器3中进行除氧加热，产生除氧水，然后通过控制进水流量的第一调节阀16与液位连锁调节除氧器3的液位，然后经汽包给水泵4输送至汽包5，通过控制进口流量的第二调节阀17与汽包液位连锁保持设定水位，汽包5通过强制循环泵6向上升管换热组7供相应压力下的饱和温度的除氧水，除氧水在汽包5与上升管换热组7之间进行强制循环换热；换热后上升管换热组7中的汽水混合物进入到汽包5内进行汽水分离，产生的饱和蒸汽从汽包5上部送出，至分汽缸9；分汽缸9出口处的流量调节阀12根据蒸汽流量控制一定饱和蒸汽分别进入第一上升管过热器组10和双用换热器组8中(此时双用换热器组8作为过热器使用，具有与第一上升管过热器组10和第二上升管过热器组11相同的作用)，两路蒸汽分别经第一上升管过热器组10和双用换热器组8一次过热后，再经过第二上升管过热器组11二次过热器，然后由远传温度计15检测二次过热后的温度；
35.当温度超过设定的出口温度时：温度调节阀13打开(同时第一隔离阀18保持打开，第二隔离阀19和第三隔离阀20保持关闭)，然后强制循环泵6出口的部分水进入到双用换热器组8中汽化，降低了双用换热器组8出口温度，最后实现降低二次过热后的温度；当温度低于设定值时：温度调节阀13关闭。
36.在上述温度调节阀13打开进入部分水时，会导致蒸汽流量加大(水气化导致蒸汽流量加大，由流量计14测定)，此时流量调节阀12运作，会适当关闭流量调节阀12将流量控制在设定流量，从而达到温度和流量的全面控制，满足工况需求，最后形成达到要求且稳定的过热蒸汽温度，进入过热用户。
37.本发明中设置的双用换热器组8具有双用功能，其既可以作为过热器使用，具有与第一上升管过热器组10和第二上升管过热器组11相同的过热作用；又可以作为换热器使用，具有与上升管换热器组7相同的换热作用。
38.(1)将该双用换热器组8作为过热器使用时：首先，保持温度调节阀13与远传温度计15之间的联锁设置。然后，当经过第二上升管过热器组11二次过热后，
①
当出口温度超过设定的出口温度时：温度调节阀13打开，同时第一隔离阀18和第三隔离阀20保持打开，第二隔离阀19保持关闭，由强制循环泵6出口的部分水补充进入到双用换热器组8中汽化，降低双用换热器组8出口温度，最后实现降低二次过热后的温度；
②
当温度低于设定值时：温度调节阀13关闭，第一隔离阀18和第三隔离阀20仍处于开启状态，第二隔离阀19保持关闭。由流量调节阀12出来的饱和蒸汽分两路：一路经过第一上升管过热器组10一次过热，然后经过第二上升管过热器组11二次过热后进入过热用户；另一路进入双用换热器组8中进行一
次过热，然后同样经过第二上升管过热器组11二次过热后进入过热用户。
39.(2)将该双用换热器组8作为换热器使用时：首先，取消温度调节阀13与远传温度计15之间的联锁设置，且保持温度调节阀13处于开启状态，保持第一隔离阀18和第二隔离阀19处于开启状态，保持第三隔离阀20处于关闭状态。
40.此时，本发明所提供的一种调控上升管余热利用过热蒸汽温度的系统的工作原理为：前述部分与实施例1描述的原理相同，其不同之处在于：从强制循环泵6出口出来的除氧水会分别进入到上升管换热器组7和双用换热器组8中，除氧水在汽包5、上升管换热组7和双用换热器组8之间进行强制循环换热；换热后上升管换热组7和双用换热器组8中的汽水混合物进入到汽包5内进行汽水分离，产生的饱和蒸汽从汽包5上部送出，至分汽缸9；饱和蒸汽再经流量调节阀12出来后依次进入第一上升管过热器组10和第二上升管过热器组11中进行一次和二次过热，然后进入过热用户。
41.如图1所示的现有余热回收系统，其只有流量调节阀控制流量，温度失控时不能满足工况要求。
42.上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。