一种双罐水压式高炉煤气压缩系统及运行方法与流程

1.本发明属于可燃气体压缩技术领域，具体涉及一种双罐水压式高炉煤气压缩系统及运行方法。

背景技术：

2.在钢铁行业的生产活动中会产生高炉煤气，通常对这些煤气的利用方法为建设厂用自备发电厂，通过燃烧高炉煤气驱动蒸汽轮机发电，对厂内的用电设备进行驱动。但是在实际运行过程中，钢铁厂的高炉煤气产量和用电量往往不存在完全匹配的关系，在用电低谷时高炉煤气存在外排现象，在用电高峰期又存在高炉煤气不足需要从电网外购电量。若实现在用电低谷对高炉煤气进行压缩并存储需，在用电高峰期释放进行，可以有效解决该问题。
3.然而，常规的气体压缩机及系统效率偏低且结构复杂，而且气体压缩后温度会大幅度上升，对于高炉煤气而言存在一定的安全隐患。对于高炉煤气这种可燃压缩及储存而言，目前尚无一种普适性和可靠性较强，且运行效率较高的气体压缩系统。

技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种双罐水压式高炉煤气压缩系统及运行方法，本发明的系统具有适用性和参数调节能力较强的优点，可用于对在役再热式汽轮机组进行供热改造以提高其工业供汽能力及机组效率。
5.为实现上诉目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
6.一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，包括双罐压缩系统、高压储气系统和高压储气系统；
7.所述的双罐压缩系统包括第一压缩罐和第二压缩罐，第一压缩罐和第二压缩罐并联且顶部均与多余高炉煤气管道出口连接，第一压缩罐和第二压缩罐底部通过a路水侧管道和b路水侧管道连接，a路水侧管道和b路水侧管道并联设置，a路水侧管道上设置有第一水泵，b路水侧管道上设置有第二水泵；
8.所述的高压储气系统包括高压储气罐，高压储气罐顶部与多余高炉煤气管道出口串联，高压储气罐侧壁与高炉煤气干燥器连接；
9.所述的多余高炉煤气管道、a路水侧管道和b路水侧管道上均设置有阀门。
10.作为本发明的进一步改进，还包括控制系统，所述阀门为电磁阀，所述电磁阀均与控制系统电连接。
11.作为本发明的进一步改进，所述的多余高炉煤气管道出口上设置有高炉煤气进气阀；所述第一压缩罐顶部设置第一压缩罐气侧控制阀，第二压缩罐顶部设置第二压缩罐气侧控制阀；高压储气罐顶部设置有高压储气罐进气控制阀，高炉煤气进气阀分别与第一压缩罐气侧控制阀、第二压缩罐气侧控制阀及高压储气罐进气控制阀连接。
12.作为本发明的进一步改进，所述高压储气罐侧面通过高压储气罐排气控制阀与高
炉煤气干燥器相连接。
13.作为本发明的进一步改进，所述a路水侧管道上依次设置有第一a路水侧控制阀、第一水泵和第二a路水侧控制阀；所述b路水侧管道上依次设置有第一b路水侧控制阀、第二水泵和第二b路水侧控制阀。
14.作为本发明的进一步改进，所述的高压储气罐、第一压缩罐和第二压缩罐顶部分别设置有第一压力测量点、第二压力测量点和第三压力测量点。
15.一种双罐水压式高炉煤气压缩系统的运行方法，包括：
16.基于第一压缩罐和第二压缩罐，反复用水泵驱动一个压缩罐内的水对一个压缩罐内的高炉煤气进行压缩得到高压气体，另一个压缩罐吸入未压缩的高炉煤气；
17.在压缩完毕后将高压气体送入体积高压储气罐中。
18.作为本发明的进一步改进，具体包括如下步骤：
19.启动第一水泵，第一水泵将第一压缩罐中的水注入第二压缩罐，对第二压缩罐中的气体进行压缩，外部的高炉煤气被吸入第一压缩罐；压缩后，被压缩的气体进入高压储气罐；
20.启动第二水泵，第二水泵将第二压缩罐中的水注入第一压缩罐，对第一压缩罐中的满罐气体进行压缩，外部的高炉煤气被吸入第二压缩罐；压缩后，被压缩的气体进入高压储气罐，至此完成一个完整的双罐压缩循环。
21.作为本发明的进一步改进，还包括：
22.如果需要进行补充燃烧时，开启高炉煤气干燥器。
23.作为本发明的进一步改进，还包括：
24.如果高压储气罐的压力达到设计压力，系统达到最大储气状态并停止工作；如果高压储气罐的压力小于设计压力，重复反复用水泵驱动一个压缩罐内的水对一个压缩罐内的高炉煤气进行压缩得到高压气体，另一个压缩罐吸入未压缩的高炉煤气的步骤。
25.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
26.本发明提供的一种双罐水压式高炉煤气压缩系统中，利用两个压缩罐，反复用水泵驱动压缩罐内的水对一个压缩罐内的高炉煤气进行压缩，同时另一个压缩罐吸入未压缩的高炉煤气，在压缩完毕后将高压气体送入体积更大的高压储气罐中，通过反复压缩过程不断提升高压储气罐中高炉煤气的压力和密度，从而实现大量高炉煤气储存释放和钢铁行业自备电厂的调峰功能。相比于气体压缩机而言，本发明采用的水泵运行更加可靠且效率相对更高，且系统更加简单，可以实现高炉煤气的高效压缩，适用于对钢铁行业自备电厂实施改造。从而解决钢铁行业自备电厂高炉煤气产量和用电量不匹配的问题。
附图说明
27.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。在附图中：
28.图1是本发明的一种双罐水压式高炉煤气压缩系统结构示意图。
29.附图标记说明：
30.h1、第一压缩罐，h2、第二压缩罐，h3、高压储气罐，h4、高炉煤气干燥器，v1、高炉煤
气进气阀，v2、第一压缩罐气侧控制阀，v3、第二压缩罐气侧控制阀，v4、a路水侧控制阀，v5、b路水侧控制阀，v6、高压储气罐进气控制阀，v7、高压储气罐排气控制阀，b1、a路水泵，b2、b路水泵，c1、控制器。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.下面结合附图对本发明进行详细说明。
35.如图1所示，本发明一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，包括双罐压缩系统、高压储气系统和控制系统c1；其中，
36.所述的双罐压缩系统包括第一压缩罐h1和第二压缩罐h2，第一压缩罐h1和第二压缩罐h2并联且顶部均与多余高炉煤气管道出口连接，第一压缩罐h1和第二压缩罐h2底部通过a路水侧管道和b路水侧管道连接，a路水侧管道和b路水侧管道并联设置，a路水侧管道上设置有第一水泵b1，b路水侧管道上设置有第二水泵b2；
37.所述的高压储气系统包括高压储气罐h3，高压储气罐h3顶部与多余高炉煤气管道出口串联，高压储气罐h3侧壁与高炉煤气干燥器h4连接；
38.所述的多余高炉煤气管道、a路水侧管道和b路水侧管道上均设置有阀门。
39.本技术中所述阀门为电磁阀，所述电磁阀均与控制系统c1电连接。可以实现自动化控制。其中，控制系统c1可以接受所有压力测量点p1-p3的信号，并根据相应的控制策略对所有阀门v1-v7和第一水泵b1的开启和关闭进行控制。
40.具体的实施例，所述的双罐压缩系统包括第一压缩罐h1和第二压缩罐h2，第一压缩罐h1顶部与第一压缩罐气侧控制阀v2相连接，第二压缩罐h2顶部与第二压缩罐气侧控制阀v3相连接，第一压缩罐h1底部通过第一a路水侧控制阀v4-1和第一水泵b1入口相连接，第一水泵b1出口通过第二a路水侧控制阀v4-2与第二压缩罐h2底部相连接，第二压缩罐h2底部通过第一b路水侧控制阀v5-1和第二水泵b2入口相连接，第一水泵b1出口通过第二b路水侧控制阀v5-2与第一压缩罐h1底部相连接；
41.所述的高压储气系统包括高压储气罐h3，高压储气罐h3顶部通过高压储气罐进气控制阀v6与第一压缩罐气侧控制阀v2和第二压缩罐气侧控制阀v3相连接，高压储气罐h3侧
面通过高压储气罐排气控制阀v7与高炉煤气干燥器h4相连接。
42.高压储气罐h1、第一压缩罐h2和第二压缩罐h2顶部分别设置有第一压力测量点p1、第二压力测量点p2和第三压力测量点p3。
43.本发明利用两个压缩罐第一压缩罐h1和第二压缩罐h2，反复用水泵驱动压缩罐内的水对一个压缩罐内的高炉煤气进行压缩，同时另一个压缩罐吸入未压缩的高炉煤气，在压缩完毕后将高压气体送入体积更大的高压储气罐中，通过反复压缩过程不断提升高压储气罐中高炉煤气的压力和密度，从而实现大量高炉煤气储存释放和钢铁行业自备电厂的调峰功能。
44.本发明通过设置阀门进行控制，关键的阀门设置为：所述的多余高炉煤气管道出口上设置有高炉煤气进气阀v1；所述第一压缩罐h1顶部设置第一压缩罐气侧控制阀v2，第二压缩罐h2顶部设置第二压缩罐气侧控制阀v3；高压储气罐h3顶部设置有高压储气罐进气控制阀v6，高炉煤气进气阀v1分别与第一压缩罐气侧控制阀v2、第二压缩罐气侧控制阀v3及高压储气罐进气控制阀v6连接。
45.所述高压储气罐h3侧面通过高压储气罐排气控制阀v7与高炉煤气干燥器h4相连接。所述a路水侧管道上依次设置有第一a路水侧控制阀v4-1、第一水泵b1和第二a路水侧控制阀v4-2；所述b路水侧管道上依次设置有第一b路水侧控制阀v5-1、第二水泵b2和第二b路水侧控制阀v5-2。
46.基于上述的一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，本发明还提供一种提高再热式汽轮机供汽能力及机组效率的方法，包括如下操作步骤：
47.基于第一压缩罐h1和第二压缩罐h2，反复用水泵驱动一个压缩罐内的水对一个压缩罐内的高炉煤气进行压缩得到高压气体，另一个压缩罐吸入未压缩的高炉煤气；
48.在压缩完毕后将高压气体送入体积高压储气罐中。
49.例如，可以采用如下的控制过程：
50.启动第一水泵b1，第一水泵b1将第一压缩罐h1中的水注入第二压缩罐h2，对第二压缩罐h2中的气体进行压缩，外部的高炉煤气被吸入第一压缩罐h1；压缩后，被压缩的气体进入高压储气罐h3；
51.启动第二水泵b2，第二水泵b2将第二压缩罐h2中的水注入第一压缩罐h1，对第一压缩罐h1中的满罐气体进行压缩，外部的高炉煤气被吸入第二压缩罐h2；压缩后，被压缩的气体进入高压储气罐h3，至此完成一个完整的双罐压缩循环。
52.结合图1，本发明给出具体的运行过程：
53.步骤a：系统处于初始状态时，所有阀门关闭；
54.步骤b：打开高炉煤气进气阀v1、第一压缩罐气侧控制阀v2、第一a路水侧控制阀v4-1和第二a路水侧控制阀v4-2，启动第一水泵b1。此时第一水泵b1将第一压缩罐h1中的水注入第二压缩罐h2，对第二压缩罐h2中的气体进行压缩，同时外部的高炉煤气被吸入第一压缩罐h1，进入步骤c；
55.步骤c：关闭高炉煤气进气阀v1、第一压缩罐气侧控制阀v2、第一a路水侧控制阀v4-1和第二a路水侧控制阀v4-2，打开第二压缩罐气侧控制阀v3和高压储气罐进气控制阀v6。此时第二压缩罐h2中的气体压力大于高压储气罐h3，被压缩的气体进入高压储气罐h3，进入步骤d；
56.步骤d：关闭高压储气罐进气控制阀v6，打开高炉煤气进气阀v1、第一b路水侧控制阀v5-1和第二b路水侧控制阀v5-2。此时第二水泵b2将第二压缩罐h2中的水注入第一压缩罐h1，对第一压缩罐h1中的满罐气体进行压缩，同时外部的高炉煤气被吸入第二压缩罐h2，进入步骤e；
57.步骤e：关闭高炉煤气进气阀v1、第二压缩罐气侧控制阀v3、第一b路水侧控制阀v5-1和第二b路水侧控制阀v5-2，打开第一压缩罐气侧控制阀v2和高压储气罐进气控制阀v6。此时第一压缩罐h1中的气体压力大于高压储气罐h3，被压缩的气体进入高压储气罐h3，至此完成一个完整的双罐压缩循环，进入步骤f；
58.步骤f：如果需要进行补充燃烧时，开启高压储气罐排气阀v7，进入步骤g，如不需要则直接进入步骤g；
59.步骤g：如果高压储气罐h3的压力达到设计压力，系统达到最大储气状态并停止工作；如果高压储气罐h3的压力小于设计压力，重复步骤b-f。
60.相比于气体压缩机而言，本发明采用的水泵运行更加可靠且效率相对更高，且系统更加简单，可以实现高炉煤气的高效压缩，适用于对钢铁行业自备电厂实施改造。
61.通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
62.以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

技术特征：

1.一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，其特征在于，包括双罐压缩系统、高压储气系统和高压储气系统；所述的双罐压缩系统包括第一压缩罐(h1)和第二压缩罐(h2)，第一压缩罐(h1)和第二压缩罐(h2)并联且顶部均与多余高炉煤气管道出口连接，第一压缩罐(h1)和第二压缩罐(h2)底部通过a路水侧管道和b路水侧管道连接，a路水侧管道和b路水侧管道并联设置，a路水侧管道上设置有第一水泵(b1)，b路水侧管道上设置有第二水泵(b2)；所述的高压储气系统包括高压储气罐(h3)，高压储气罐(h3)顶部与多余高炉煤气管道出口串联，高压储气罐(h3)侧壁与高炉煤气干燥器(h4)连接；所述的多余高炉煤气管道、a路水侧管道和b路水侧管道上均设置有阀门。2.根据权利要求1所述的一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，其特征在于，还包括控制系统(c1)，所述阀门为电磁阀，所述电磁阀均与控制系统(c1)电连接。3.根据权利要求1所述的一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，其特征在于，所述的多余高炉煤气管道出口上设置有高炉煤气进气阀(v1)；所述第一压缩罐(h1)顶部设置第一压缩罐气侧控制阀(v2)，第二压缩罐(h2)顶部设置第二压缩罐气侧控制阀(v3)；高压储气罐(h3)顶部设置有高压储气罐进气控制阀(v6)，高炉煤气进气阀(v1)分别与第一压缩罐气侧控制阀(v2)、第二压缩罐气侧控制阀(v3)及高压储气罐进气控制阀(v6)连接。4.根据权利要求1所述的一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，其特征在于，所述高压储气罐(h3)侧面通过高压储气罐排气控制阀(v7)与高炉煤气干燥器(h4)相连接。5.根据权利要求1所述的一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，其特征在于，所述a路水侧管道上依次设置有第一a路水侧控制阀(v4-1)、第一水泵(b1)和第二a路水侧控制阀(v4-2)；所述b路水侧管道上依次设置有第一b路水侧控制阀(v5-1)、第二水泵(b2)和第二b路水侧控制阀(v5-2)。6.根据权利要求2所述的一种双罐水压式高炉煤气压缩系统，其特征在于，所述的高压储气罐(h1)、第一压缩罐(h2)和第二压缩罐(h2)顶部分别设置有第一压力测量点(p1)、第二压力测量点(p2)和第三压力测量点(p3)。7.一种如权利要求1至6所述的双罐水压式高炉煤气压缩系统的运行方法，其特征在于，包括：基于第一压缩罐(h1)和第二压缩罐(h2)，反复用水泵驱动一个压缩罐内的水对一个压缩罐内的高炉煤气进行压缩得到高压气体，另一个压缩罐吸入未压缩的高炉煤气；在压缩完毕后将高压气体送入体积高压储气罐中。8.根据权利要求7所述的运行方法，其特征在于，具体包括如下步骤：启动第一水泵(b1)，第一水泵(b1)将第一压缩罐(h1)中的水注入第二压缩罐(h2)，对第二压缩罐(h2)中的气体进行压缩，外部的高炉煤气被吸入第一压缩罐(h1)；压缩后，被压缩的气体进入高压储气罐(h3)；启动第二水泵(b2)，第二水泵(b2)将第二压缩罐(h2)中的水注入第一压缩罐(h1)，对第一压缩罐(h1)中的满罐气体进行压缩，外部的高炉煤气被吸入第二压缩罐(h2)；压缩后，被压缩的气体进入高压储气罐(h3)，至此完成一个完整的双罐压缩循环。9.根据权利要求7或8所述的运行方法，其特征在于，还包括：如果需要进行补充燃烧时，开启高炉煤气干燥器(h4)。
10.根据权利要求7或8所述的运行方法，其特征在于，还包括：如果高压储气罐(h3)的压力达到设计压力，系统达到最大储气状态并停止工作；如果高压储气罐(h3)的压力小于设计压力，重复反复用水泵驱动一个压缩罐内的水对一个压缩罐内的高炉煤气进行压缩得到高压气体，另一个压缩罐吸入未压缩的高炉煤气的步骤。

技术总结

本发明公开了一种双罐水压式高炉煤气压缩系统及运行方法，系统包括双罐压缩系统、高压储气系统和高压储气系统；双罐压缩系统包括第一压缩罐和第二压缩罐，第一压缩罐和第二压缩罐并联且顶部均与多余高炉煤气管道出口连接，第一压缩罐和第二压缩罐底部通过A路水侧管道和B路水侧管道连接，A路水侧管道和B路水侧管道并联设置，A路水侧管道上设置有第一水泵，B路水侧管道上设置有第二水泵；所述的高压储气系统包括高压储气罐，高压储气罐顶部与多余高炉煤气管道出口串联，高压储气罐侧壁与高炉煤气干燥器连接。本发明采用的水泵运行更加可靠且效率相对更高，且系统更加简单，可以实现高炉煤气的高效压缩。现高炉煤气的高效压缩。现高炉煤气的高效压缩。