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。本申请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。

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