余熱回收裝置在焦?fàn)t上的應(yīng)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?fàn)t荒煤氣余熱回收利用就是一大亮點(diǎn)。此設(shè)備可直接制取45~55℃的熱水，噸水僅耗電5~8度（取決于廢水溫度），節(jié)能效果顯而易見，是目前經(jīng)濟(jì)的熱水方式。馬鋼煤焦化公司5號(hào)焦?fàn)t第壹套荒煤氣余熱回收利用裝置，于2016年7月22日投入運(yùn)行。該裝置從可行性研究到投產(chǎn)運(yùn)行，要制定完整、科學(xué)的方案，才能確保其質(zhì)量、功能達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。

1概述

1.1焦?fàn)t上升管余熱概述

焦化行業(yè)要堅(jiān)持綠色發(fā)展，有效降低能耗、物耗和污染物排放量，進(jìn)一步發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，重點(diǎn)是加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保關(guān)鍵技術(shù)、工藝、裝備研發(fā)和推廣應(yīng)用，構(gòu)建高校、清潔、低碳、循環(huán)的綠色發(fā)展體系。與煤燃燒相比，雖然燃燒產(chǎn)生的氮氧化物含量較少，但環(huán)境壓力較小，但燃燒后產(chǎn)生的大量水蒸氣被高溫?zé)煔馀湃氕h(huán)境，導(dǎo)致嚴(yán)重浪費(fèi)能源。焦?fàn)t荒煤氣余熱回收利用裝置的應(yīng)用就是一大亮點(diǎn)，是焦化企業(yè)節(jié)能減排新舉措之一。因?yàn)榻範(fàn)t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?fàn)t荒煤氣余熱回收技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

20世紀(jì)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(yīng)用經(jīng)歷了發(fā)展、停滯、再研發(fā)、再停滯的過程。7、參數(shù)不穩(wěn)定的煙氣，余熱鍋爐煙氣在流量、溫度、成份組成、含塵量等各方面的波動(dòng)是其特征之一，波動(dòng)的性質(zhì)可以是有規(guī)律的、周期性的，也可以是非規(guī)律性、非周期性的。此后，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究院所、焦化企業(yè)在總結(jié)水套上升管教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，做了大量探索研究。目前進(jìn)入工業(yè)化，運(yùn)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?fàn)t上升管換熱器技術(shù)，于2014年11月投產(chǎn)，產(chǎn)生飽和蒸汽(平均產(chǎn)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℃)。如果在生產(chǎn)過程中不能消耗的廢熱被回收，并且當(dāng)在其他生產(chǎn)步驟中使用時(shí)再次使用，則節(jié)省了大量成本。

邯鋼焦化廠2×45孔6m頂裝焦?fàn)t上升管換熱器技術(shù)，5號(hào)焦?fàn)t于2015年11月投產(chǎn)，6號(hào)焦?fàn)t于2015年底投產(chǎn)，產(chǎn)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(hào)焦?fàn)t50孔6m頂裝焦?fàn)t荒煤氣余熱回收技術(shù)，于2016年7月投產(chǎn)，產(chǎn)生飽和蒸汽(設(shè)計(jì)參數(shù)：產(chǎn)汽量3.6-5t/h、產(chǎn)汽壓力0.4-0.8MPa、產(chǎn)汽溫度150-175℃)。

截至2016年7月，焦?fàn)t荒煤氣余熱回收裝置，國(guó)內(nèi)只有三家企業(yè)四座焦?fàn)t投用，焦?fàn)t荒煤氣余熱回收技術(shù)，將成為近期我國(guó)煉焦企業(yè)研發(fā)的熱門課題。其建設(shè)、開工、運(yùn)行操作、環(huán)保及效益方面的技術(shù)，需要行業(yè)認(rèn)真總結(jié)和研究，不斷優(yōu)化與提高。

2馬鋼煤焦化公司5號(hào)焦?fàn)t荒煤氣余熱回收裝置的配置與技術(shù)創(chuàng)新

焦?fàn)t在煉焦過程中，炭化室產(chǎn)出大量的荒煤氣，經(jīng)過焦?fàn)t上升管、橋管、集氣管冷卻集合后，送入化產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理。幸運(yùn)的是，Naxda有一個(gè)清晰的維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)，因此人們可以放心購(gòu)買和使用。在一個(gè)結(jié)焦周期內(nèi)，單孔炭化室產(chǎn)出的荒煤氣近10000m3，荒煤氣經(jīng)過焦?fàn)t上升管時(shí)溫度高達(dá)650℃以上，含有大量的顯熱并且管壁上結(jié)有較多的焦油。為降低焦?fàn)t荒煤氣溫度便于后續(xù)焦化工藝處理，現(xiàn)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℃。該工藝不僅浪費(fèi)大量荒煤氣顯熱，而且消耗大量電能冷卻荒煤氣，對(duì)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(qiáng)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(shè)備包括：除鹽水箱、汽包給水泵、汽包、強(qiáng)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(dòng)葫蘆等。

2.2技術(shù)創(chuàng)新

上升管蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)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(xiàn)事故時(shí)水流入炭化室的情況發(fā)生，上升管蒸發(fā)器下部設(shè)置除鹽冷卻水進(jìn)水口和排污口，上部設(shè)置汽水出口。

上升管換熱器內(nèi)管壁，經(jīng)過特殊工藝處理，涂覆有LED保護(hù)層作為主要受熱面，其內(nèi)壁采用耐腐蝕和耐高溫的材料，解決了上升管內(nèi)壁耐腐蝕(氧化、還原、H2S酸化等)和耐高溫的問題。根據(jù)環(huán)保要求，全國(guó)大中型城市里，凡是燃煤鍋爐已全部改裝為燃?xì)狻⑷加湾仩t，但鍋爐的排煙溫度依然較高，一般在200℃-280℃左右。上升管換熱器外壁，采用抗腐蝕和氧化的不銹鋼材質(zhì)，達(dá)程度地適應(yīng)了焦?fàn)t的運(yùn)行環(huán)境。

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

3方案的制定與實(shí)施

焦?fàn)t荒煤氣余熱回收系統(tǒng)在建設(shè)開工前，要制定完整、規(guī)范的崗位技術(shù)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(jìn)行熱態(tài)調(diào)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(dá)到要求，直到轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。

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

飽和蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)之前必須進(jìn)行吹掃，以清除管道的雜質(zhì)，否則蒸汽運(yùn)行后，銹皮、焊渣、灰物等雜質(zhì)的存在將影響蒸汽品質(zhì)，并隨蒸汽被帶到各設(shè)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(yùn)行。

為確保崗位職工盡快適應(yīng)新工藝、新設(shè)備的崗位需要，保障荒煤氣余熱回收系統(tǒng)安全生產(chǎn)、日常操作、設(shè)備維護(hù)工作的有效開展，要重視焦?fàn)t荒煤氣余熱回收系統(tǒng)崗位人員的培訓(xùn)。

4運(yùn)行效果

馬鋼煤焦化公司5號(hào)焦?fàn)t荒煤氣余熱回收裝置，于2016年7月22日投入運(yùn)行。運(yùn)行后，按照預(yù)期效果能夠連續(xù)穩(wěn)定回收荒煤氣顯熱、穩(wěn)定產(chǎn)出蒸汽。

具體運(yùn)行效果如下：

5號(hào)焦?fàn)t配置：6m頂裝焦?fàn)t，1×50孔，年產(chǎn)焦46萬噸。該裝置目前平均產(chǎn)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(chǎn)飽和蒸汽約3.4萬噸，公司內(nèi)部?jī)r(jià)60元/噸計(jì)，年產(chǎn)經(jīng)濟(jì)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(chǎn)焦46萬噸、可產(chǎn)生0.5MPa飽和蒸汽約3.4萬噸，折合標(biāo)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(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

目前，國(guó)內(nèi)正在應(yīng)用的荒煤氣余熱回收裝置，尚需要在穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行上進(jìn)一步優(yōu)化，堅(jiān)持有效、安全、可靠的原則，提高換熱效率，逐步推廣應(yīng)用到7m乃至7.63m大型焦?fàn)t上，解決大型焦?fàn)t上升管集墨及清掃的難題。

余熱回收設(shè)備的利用方法

    余熱回收設(shè)備間接供熱式采暖系統(tǒng)是將供熱系統(tǒng)分為兩個(gè)循環(huán)回路，分別稱為一次網(wǎng)和二次網(wǎng)，通過換熱站內(nèi)的表面式換熱器將兩個(gè)循環(huán)回路聯(lián)系在一起。除去“煤改電”這些公共設(shè)施，我們把視線放在工業(yè)上，尤其是那些燃煤工業(yè)企業(yè)如何盡可能去減少大氣污染呢。高溫水在一次網(wǎng)中循環(huán)，低溫水在二次網(wǎng)中循環(huán)，高溫水通過表面式換熱器加熱低溫水。余熱回收設(shè)備噴射式混合加熱器的主要作用是代替表面式汽—水換熱器，完成蒸汽加熱水的換熱過程。這樣可以省去一套管理麻煩的凝結(jié)水回收系統(tǒng)，而且占用空間小，不需要維護(hù)，投資僅為表面式汽水換熱器的1/5，所以具有明顯的使用優(yōu)勢(shì)。

先進(jìn)的回收技術(shù)為了防止這種廢物的產(chǎn)生，有必要回收空氣壓縮機(jī)的余熱。有必要知道，許多行業(yè)在開發(fā)過程中會(huì)進(jìn)行一些回收，這樣可以節(jié)省生產(chǎn)過程中的成本，并為環(huán)境帶來一定的保護(hù)。因此，當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)不是那么發(fā)達(dá)，或者總有這樣的技術(shù)，但沒有能力將其推向市場(chǎng)。然而，廢熱的回收不同于一般材料的回收，并且在回收過程中技術(shù)要求更加嚴(yán)格。因此，對(duì)于使用空氣壓縮機(jī)的制造商而言，掌握回收技術(shù)非常重要。在正常情況下，在廢熱回收之前，需要專業(yè)技術(shù)人員對(duì)設(shè)備使用過程中產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算。這樣可以實(shí)現(xiàn)良好的回收利用，不會(huì)浪費(fèi)太多的人力物力。當(dāng)然，重要的是要有相應(yīng)的分析報(bào)告，這也可以在回收設(shè)備的選擇中發(fā)揮重要作用。

一，環(huán)保鍋爐的秘密——冷凝式置換器冷凝式換熱器是一種廢熱回收裝置，添加到鍋爐尾部。當(dāng)煙道氣通過通道中的傳熱表面時(shí)，溫度下降到低于溫度，從而使排氣中的水蒸氣。冬天，當(dāng)有污水的時(shí)候，優(yōu)先用污水制熱，沒有污水的時(shí)候，可以用空氣源制熱，一機(jī)兩用，輸入的負(fù)荷只有一個(gè)空氣源的負(fù)荷。冷凝釋放潛熱并將其轉(zhuǎn)移到回收工作介質(zhì)中，回收工作介質(zhì)可以回收廢氣中的大量能量，從而達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的效果。隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，各種新型的冷凝換熱裝置層出不窮，在結(jié)構(gòu)和實(shí)際余熱回收方面得到了很大的改善。其次，大部分煙氣分析成分是碳?xì)浠衔铮細(xì)忮仩t煙氣中水蒸氣含量相對(duì)較高。分析表明，在煙氣中可用的熱能中，水蒸氣的蒸發(fā)潛熱占相當(dāng)大的份額。