一种非强制循环上升管热利用装置及方法与流程

本发明属于上升管荒煤气热利用领域，尤其是一种非强制循环上升管热利用装置及方法。

背景技术：

1、焦炉炼焦过程中上升管荒煤气温度高达750-850℃，含有大量热量，是高品位热能资源。目前，焦炉上升管荒煤气显热回收系统大多采用除氧水作为换热介质，与汽包组成汽水循环系统，汽包由除氧器进行补水，汽包中下降管中的水通过强制循环泵输送到上升管换热器中，与高温荒煤气进行换热，除氧水经换热后成为两相流汽水混合物，然后经汽包上升管道进入汽包中进行汽水分离，产生饱和蒸汽供工业使用。强制循环泵一般功率比较大，电能消耗高，系统操作不当强制循环泵容易发生汽蚀，且强制循环泵保养和维护成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种非强制循环上升管热利用装置及方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种非强制循环上升管热利用装置，包括除盐水箱、除氧器、汽包和多个上升管换热器；

4、所述上升管换热器设置在汽包的下方，所述汽包的底部设有若干个液体出口和汽液入口，汽包的顶部设有液体入口和气体出口；

5、所述上升管换热器为直筒外盘管结构，直筒筒体内通有高温荒煤气；

6、汽包顶部的液体入口与除氧器出口相连通，除氧器入口与除盐水箱的出口相连通；

7、汽包底部的液体出口分别通过汽包下降管接在汽包回水母管上，外盘管的入口均通过管道与汽包回水母管相连通；

8、所述汽包底部的汽液入口分别通过汽包上升管接在气液母管上，外盘管的出口均通过管道与气液母管相连通；

9、汽包顶部的气体出口通过饱和蒸汽管道分为两路，一路通过蒸汽管网管道输出，另外一路与除氧器的气体入口相连接。

10、进一步的，所述汽包内设有汽包液位计；

11、所述除氧器内设有除氧器液位计。

12、进一步的，汽包顶部的液体入口与除氧器出口之间设有汽包给水泵和第二止回阀。

13、进一步的，除氧器入口与除盐水箱的出口之间的管道上设有第一止回阀、除氧给水泵和截止阀，所述除盐水箱上设有液位计。

14、进一步的，除盐水箱的入口与除盐水站相连通，两者之间的管道上设有流量计、电动阀和闸阀。

15、进一步的，汽包的底部与上升管换热器的顶部之间的高度差＞20米。

16、进一步的，汽包上升管和汽包下降管上均设有流量检测器。

17、进一步的，上升管换热器的内筒材质为15crmog合金结构钢，外盘管材质为20g锅炉钢。

18、进一步的，所述汽包的上部空间设有汽液分离器。

19、一种非强制循环上升管热利用装置的循环方法，包括以下操作：

20、在进行补水时，除盐水进入除盐水箱、除盐水通过除氧给水泵输送到除氧器内、在除氧器中通过饱和蒸汽除氧，除氧后除氧水温度为104℃，经过除氧后的除氧水通过汽包给水泵输送到汽包中；

21、在进行产汽循环时，汽包内的除氧水在重力的作用下经汽包下降管进入上升管换热器的外盘管内，外盘管内的除氧水与上升管换热器筒体内的高温荒煤气进行热交换，加热后的除氧水变成汽液两相流，汽液两相流依靠密度差产生动力，气液两相流经汽包上升管进入到汽包中，以实现产汽循环；

22、经汽包顶部汽液分离器，汽液两相流经分离产生饱和蒸汽，饱和蒸汽经输送管道分为两路，一路通过蒸汽管网管道用于工业生产，另一路进入除氧器内对除氧水进行加热。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、本发明提供一种非强制循环的上升管余热回收利用装置，高温荒煤气与除氧水进行换热产饱和蒸汽供工业使用。本发明的装置去掉了强制循环泵，汽包处在高位，回水通过下降管进入上升管换热器，整个系统依靠汽包高位差、气液密度差产生动力来维持循环产气过程，如此往复循环。本发明产生的饱和蒸汽一部分减压到20kpa～40kpa，用于除氧器内除氧水进行除氧，省去了外界热力除氧，系统更紧凑。本发明没有强制循环泵，即没有了高温条件下强制循环泵工作，避免了汽蚀发生，系统的可靠性更高。本发明汽包本体装置设计多道进水管和多道出水管，使进出汽包的水布置更平衡，汽包压力更稳定。本发明系统装置循环单元结构简单，可靠性强，大大节省能耗，其产生的高品质蒸汽，可直接用于工业生产，也可进行过热去发电。

技术特征：

1.一种非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，包括除盐水箱(5)、除氧器(11)、汽包(19)和多个上升管换热器(21)；

2.根据权利要求1所述的非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，所述汽包(19)内设有汽包液位计(16)；

3.根据权利要求1所述的非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，汽包(19)顶部的液体入口与除氧器(11)出口之间设有汽包给水泵(13)和第二止回阀(14)。

4.根据权利要求1所述的非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，除氧器(11)入口与除盐水箱(5)的出口之间的管道上设有第一止回阀(7)、除氧给水泵(8)和截止阀(9)，所述除盐水箱(5)上设有液位计(6)。

5.根据权利要求1所述的非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，除盐水箱(5)的入口与除盐水站(1)相连通，两者之间的管道上设有流量计(2)、电动阀(3)和闸阀(4)。

6.根据权利要求1所述的非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，汽包(19)的底部与上升管换热器(21)的顶部之间的高度差＞20米。

7.根据权利要求1所述的非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，汽包上升管(15)和汽包下降管(20)上均设有流量检测器。

8.根据权利要求1所述的非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，上升管换热器(19)的内筒材质为15crmog合金结构钢，外盘管材质为20g锅炉钢。

9.根据权利要求1-8任一项所述的非强制循环上升管热利用装置，其特征在于，所述汽包(19)的上部空间设有汽液分离器。

10.根据权利要求1-9任一项所述的非强制循环上升管热利用装置的循环方法，其特征在于，包括以下操作：

技术总结本发明公开了一种非强制循环上升管热利用装置及方法，上升管荒煤气热利用领域。本发明提供一种非强制循环的上升管余热回收利用装置，高温荒煤气与除氧水进行换热产饱和蒸汽供工业使用。本发明的装置去掉了强制循环泵，汽包处在高位，回水通过下降管进入上升管换热器，整个系统依靠汽包高位差、气液密度差产生动力来维持循环产气过程，如此往复循环。本发明的装置循环单元结构简单，可靠性强，大大节省能耗，其产生的高品质蒸汽，可直接用于生产，也可进行过热去发电。本发明没有强制循环泵，即没有了高温条件下强制循环泵工作，避免了汽蚀发生，系统的可靠性更高。技术研发人员：陈力群,陈学西,刘慧芳,段飞受保护的技术使用者：陕西驭腾能源环保科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15