余熱回收裝置在焦爐上的應用

近年來，焦化企業(yè)不斷研究開發(fā)余熱余能的回收利用，其中，焦爐荒煤氣余熱回收利用就是一大亮點。馬鋼煤焦化公司5號焦爐第壹套荒煤氣余熱回收利用裝置，于2016年7月22日投入運行。我國現有日產2000噸以上新型干法窯水泥生產線225條，只有少數配裝了余熱發(fā)電裝置。該裝置從可行性研究到投產運行，要制定完整、科學的方案，才能確保其質量、功能達到相關技術要求。

1概述

1.1焦爐上升管余熱概述

焦化行業(yè)要堅持綠色發(fā)展，有效降低能耗、物耗和污染物排放量，進一步發(fā)展循環(huán)經濟，重點是加強節(jié)能環(huán)保關鍵技術、工藝、裝備研發(fā)和推廣應用，構建高校、清潔、低碳、循環(huán)的綠色發(fā)展體系。焦爐荒煤氣余熱回收利用裝置的應用就是一大亮點，是焦化企業(yè)節(jié)能減排新舉措之一。全逆流廢水余熱回收器特點1、采用全熱回收，熱回收率大，提升溫度高。因為焦爐荒煤氣帶走的熱量占煉焦過程中熱量損失總量的36%。

1.2焦爐荒煤氣余熱回收技術的應用實踐

20世紀90年代初，已有焦化企業(yè)采用上升管汽化冷卻裝置來冷卻荒煤氣溫度，它的應用經歷了發(fā)展、停滯、再研發(fā)、再停滯的過程。此后，國內相關研究院所、焦化企業(yè)在總結水套上升管教訓的基礎上，做了大量探索研究。4、節(jié)能效益好：大型工業(yè)窯爐效率可提高10%以上，中小型燃油、燃氣、燃煤鍋爐效率可提高節(jié)能達5%-10%。目前進入工業(yè)化，運行較為成功的案例如下：

福建三鋼焦化廠2×65孔4.3m搗固焦爐上升管換熱器技術，于2014年11月投產，產生飽和蒸汽(平均產汽量7.2t/h、壓力0.6MPa、溫度165℃;荒煤氣溫度由770-550℃降到560-450℃，降幅200℃左右;上升管外殼表面溫度由原來170-230℃降低到50-80℃)。1時(本文中的計算均以此作為計算依據)，其相應的煙氣路點溫度是57℃。

邯鋼焦化廠2×45孔6m頂裝焦爐上升管換熱器技術，5號焦爐于2015年11月投產，6號焦爐于2015年底投產，產生飽和蒸汽(噸焦可回收0.6MPa蒸汽100kg左右，上升管表面溫度在65℃左右)。

馬鋼煤焦化公司5號焦爐50孔6m頂裝焦爐荒煤氣余熱回收技術，于2016年7月投產，產生飽和蒸汽(設計參數：產汽量3.6-5t/h、產汽壓力0.4-0.8MPa、產汽溫度150-175℃)。

截至2016年7月，焦爐荒煤氣余熱回收裝置，國內只有三家企業(yè)四座焦爐投用，焦爐荒煤氣余熱回收技術，將成為近期我國煉焦企業(yè)研發(fā)的熱門課題。其建設、開工、運行操作、環(huán)保及效益方面的技術，需要行業(yè)認真總結和研究，不斷優(yōu)化與提高。

2馬鋼煤焦化公司5號焦爐荒煤氣余熱回收裝置的配置與技術創(chuàng)新

焦爐在煉焦過程中，炭化室產出大量的荒煤氣，經過焦爐上升管、橋管、集氣管冷卻集合后，送入化產系統(tǒng)進行凈化處理。在一個結焦周期內，單孔炭化室產出的荒煤氣近10000m3，荒煤氣經過焦爐上升管時溫度高達650℃以上，含有大量的顯熱并且管壁上結有較多的焦油。為降低焦爐荒煤氣溫度便于后續(xù)焦化工藝處理，現有傳統(tǒng)工藝采用噴氨水急冷的方式，使荒煤氣溫度急劇降至80-85℃。這主要是因為排煙損失中水蒸氣潛熱損失占的比例大于煙氣顯熱的結果。該工藝不僅浪費大量荒煤氣顯熱，而且消耗大量電能冷卻荒煤氣，對焦油石墨化也沒有有效的處理方法和防止手段。

2.1配置情況

工藝路線包括：荒煤氣路線、給水路線、汽水路線。

荒煤氣余熱回收系統(tǒng)由六部分組成：上升管部分、給水部分、強制循環(huán)部分、汽包部分、排污部分、水系統(tǒng)取樣部分。

荒煤氣余熱回收系統(tǒng)附屬設備包括：除鹽水箱、汽包給水泵、汽包、強制循環(huán)泵、上升管蒸發(fā)器、定期排污膨脹器、連續(xù)排污膨脹器、取樣冷卻器、電動葫蘆等。

2.2技術創(chuàng)新

上升管蒸發(fā)器結構為夾套型，中心管路為圓柱形荒煤氣通道，管壁夾套為汽水通道，上升管蒸發(fā)器整體是合金無縫鋼管，無焊縫可避免出現事故時水流入炭化室的情況發(fā)生，上升管蒸發(fā)器下部設置除鹽冷卻水進水口和排污口，上部設置汽水出口。

上升管換熱器內管壁，經過特殊工藝處理，涂覆有LED保護層作為主要受熱面，其內壁采用耐腐蝕和耐高溫的材料，解決了上升管內壁耐腐蝕(氧化、還原、H2S酸化等)和耐高溫的問題。上升管換熱器外壁，采用抗腐蝕和氧化的不銹鋼材質，達程度地適應了焦爐的運行環(huán)境。目前專業(yè)洗浴廢水熱回收機的推出，是洗浴業(yè)主的福音，在實現熱回收的同時其社會意義同樣重大。

上升管換熱器進水管路采用分組、梯級管徑配置，保證了每個上升管換熱器進出水量相對平均，一定程度上均衡了上升管進出口荒煤氣的溫差，并且上升管換熱器內壁表面均勻光滑，無死角，不易凝結，從而盡可能地降低了焦油在內壁的凝結。

3方案的制定與實施

焦爐荒煤氣余熱回收系統(tǒng)在建設開工前，要制定完整、規(guī)范的崗位技術操作規(guī)程。

按照固定式壓力容器使用要求，該系統(tǒng)安裝制件完成，在使用前需進行熱態(tài)調試，使其汽包、上升管蒸發(fā)器、管道及受壓元件均勻受熱，以保證該系統(tǒng)整體性能達到要求，直到轉入正常生產。

蒸發(fā)器裝置及附屬汽水管道安裝結束后，按規(guī)范要求必須通過一次水壓試驗。其目的是檢查系統(tǒng)中熱力設備和管路在冷態(tài)條件下承壓部件是否嚴密(包括全部焊口和法蘭密封面)，剛度及強度是否滿足設計要求。

飽和蒸汽并入蒸汽管網之前必須進行吹掃，以清除管道的雜質，否則蒸汽運行后，銹皮、焊渣、灰物等雜質的存在將影響蒸汽品質，并隨蒸汽被帶到各設備，造成閥門堵塞及閥門密封面損壞，影響系統(tǒng)工況正常運行。

為確保崗位職工盡快適應新工藝、新設備的崗位需要，保障荒煤氣余熱回收系統(tǒng)安全生產、日常操作、設備維護工作的有效開展，要重視焦爐荒煤氣余熱回收系統(tǒng)崗位人員的培訓。

4運行效果

馬鋼煤焦化公司5號焦爐荒煤氣余熱回收裝置，于2016年7月22日投入運行。運行后，按照預期效果能夠連續(xù)穩(wěn)定回收荒煤氣顯熱、穩(wěn)定產出蒸汽。

具體運行效果如下：

5號焦爐配置：6m頂裝焦爐，1×50孔，年產焦46萬噸。該裝置目前平均產生160℃、0.5MPa飽和蒸汽3.8t/h(約合73kg/t焦)。

直接效益(蒸汽)：以年產飽和蒸汽約3.4萬噸，公司內部價60元/噸計，年產經濟效益204萬元，總成本年約4萬元，折合直接效益：200萬元左右。

工序能耗效益：降低工序能耗約10kg/t焦。

減碳效益：按年產焦46萬噸、可產生0.5MPa飽和蒸汽約3.4萬噸，折合標煤0.11萬噸、減排二氧化碳近0.88萬噸。

上升管換熱器出口荒煤氣溫度控制在450℃以上，減緩石墨的形成及其他成分的附積，降低工人勞動強度，提高勞動生產率。

目前，國內正在應用的荒煤氣余熱回收裝置，尚需要在穩(wěn)定經濟運行上進一步優(yōu)化，堅持有效、安全、可靠的原則，提高換熱效率，逐步推廣應用到7m乃至7.63m大型焦爐上，解決大型焦爐上升管集墨及清掃的難題。

余熱的回收利用途徑很多。一般說來，綜合利用余熱蕞好，其次是直接利用，再次是間接利用（如余熱發(fā)電）。綜合利用就是根據余熱的品質，按照溫度高低順序不同按階梯利用，品質高的可以用于生產工藝或余熱發(fā)電；中等的（120度-160度）可以采用氨水吸收制冷設備來制取-30度到5度的冷量，用于空調或工業(yè)；低溫的可以用來制熱或利用吸收式熱泵來提高熱量的數量或溫度供生產和生活使用。1、余熱蒸汽的合理利用順序是：①動力供熱聯合使用；②發(fā)電供熱聯合使用；③生產工藝使用；箱體廢氣余熱回收設備的外箱體由鈑金件拼裝而成，其結構便于維修與清理。④利用汽輪機發(fā)電或直接替代電機驅動機泵；⑤生活用;⑥利用余熱吸收制冷設備，實現熱、電、冷聯產。2、余熱熱水的合理利用順序是：①供生產工藝常年使用；②返回鍋爐及發(fā)電使用；③生活用。3、余熱空氣的合理利用順序是：①生產用；②暖通空調用；③動力用；④發(fā)電用。

余熱回收有哪些利用方式

   1.余熱回收的方式有直接供熱式采暖系統(tǒng)

   用蒸汽加熱采暖循環(huán)水后直接向用戶供熱，這種供熱方式稱為直接供熱。直接供熱方式的供水壓力較低，一般不超過0.6MPa，這種方式適用于供熱面積較小的采暖系統(tǒng)。

  2.利用定排、連排水產生的二次蒸汽加熱除鹽水

   在熱力發(fā)電廠或生產蒸汽的工業(yè)鍋爐房熱力系統(tǒng)中，連續(xù)排污擴容器和定期排污擴容器是必不可少的熱力設備。余熱回收的方式還有連續(xù)排污的作用是排除鍋水中的鹽分雜質，控制鍋水的含鹽濃度；而定期排污的作用主要是排除鍋水中的松散沉淀物。

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