90萬噸焦化廠余熱回收
天津華能能源設(shè)備有限公司
張國華
一、焦化工藝概述：煤車間送來的配合煤裝入煤塔，裝煤車按作業(yè)計(jì)劃從煤塔取煤，經(jīng)計(jì)量后裝入炭化室內(nèi)。煤料在炭化室內(nèi)經(jīng)過一個結(jié)焦周期的高溫干餾制成焦炭并產(chǎn)生荒煤氣。炭化室內(nèi)的焦炭成熟后，用推焦車推出，經(jīng)攔焦車導(dǎo)入熄焦車內(nèi)，并由電機(jī)車牽引熄焦車到熄焦塔內(nèi)進(jìn)行噴水熄焦。熄焦后的焦炭卸至涼焦臺上，冷卻一定時間后送往篩焦工段，經(jīng)篩分按級別貯存待運(yùn)。煤在炭化室干餾過程中產(chǎn)生的荒煤氣匯集到炭化室頂部空間，經(jīng)過上升管、橋管進(jìn)入集氣管。約700℃左右的荒煤氣在橋管內(nèi)被氨水噴灑冷卻至90℃左右。荒煤氣中的焦油等同時被冷凝下來。煤氣和冷凝下來的焦油等同氨水一起經(jīng)過吸煤氣管送入煤氣凈化車間。焦?fàn)t加熱用的焦?fàn)t煤氣，由外部管道架空引入。焦?fàn)t煤氣經(jīng)預(yù)熱后送到焦?fàn)t地下室，通過下噴管把煤氣送入燃燒室立火道底部與由廢氣交換開閉器進(jìn)入的空氣匯合燃燒。燃燒后的廢氣經(jīng)過立火道頂部跨越孔進(jìn)入下降氣流的立火道，再經(jīng)蓄熱室，又格子磚把廢氣的部分顯熱回收后，經(jīng)過小煙道、廢氣交換開閉器、分煙道、總煙道、煙囪排入大氣。對于其中經(jīng)總煙道進(jìn)入煙囪熱煙氣的仍有較大的余熱回收價值。該方案就是為回收這一部分煙氣的余熱而設(shè)計(jì)。
二、余熱回收工藝流程圖
1、煙氣流程：在地下主煙道翻板閥前開孔，將主煙道路熱煙氣從地下主煙道路引出，經(jīng)余熱回收系統(tǒng)換熱降溫后，將熱煙氣降至約160℃，經(jīng)鍋爐引風(fēng)機(jī)再排入主煙道翻閥后的地下煙道，經(jīng)煙囪排空。
2、余熱回收系統(tǒng)的組成：該系統(tǒng)由軟化水處理裝置、除氧器、水箱、除氧給水泵、鍋爐給水泵、中溫?zé)峁苷魵獍l(fā)生器、軟水預(yù)熱器、低溫?zé)峁苷魵獍l(fā)生器、汽包、上升管、下降管、外連管路和控制儀表、鍋爐引風(fēng)機(jī)等組成，并且互相獨(dú)立。
3、汽水流程
工業(yè)軟化水經(jīng)過軟水泵進(jìn)入熱力除氧器除氧，除氧水一部分由給水泵輸入熱管軟水預(yù)熱器預(yù)熱到后進(jìn)入汽包，水通過下降管進(jìn)入中溫?zé)峁苷羝l(fā)生器，水吸收熱量變成飽和水，飽和水再經(jīng)上升管進(jìn)入汽包，在汽包里進(jìn)行水汽分離，形成0.6mpa的飽和蒸汽，送至蒸汽總管或用戶；除氧水另一部分由給水泵輸入低溫?zé)峁苷舭l(fā)器，經(jīng)加熱后進(jìn)入低壓汽包，在汽包內(nèi)進(jìn)行汽水分離，形成0.3mpa的飽和蒸汽，送至除氧器除氧或給用戶。
4、余熱回收的主要原理：
（1）蒸汽發(fā)生器的原理為：熱流體的熱量由熱管傳給放熱端水套管內(nèi)的水（水由下降管輸入），并使其汽化，所產(chǎn)汽、水混合物經(jīng)蒸汽上升管到達(dá)汽包，經(jīng)集中分離以后再經(jīng)蒸汽主控閥輸出。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套管內(nèi)的水，并通過外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循環(huán)，達(dá)到將熱流體降溫，并轉(zhuǎn)化為蒸汽的目的。（2）省煤器的工作原理為：熱流體的熱量由翅片熱管傳給放熱端水套管內(nèi)的水，水吸收熱量，使熱流體降溫，使套管內(nèi)的水由欠飽和態(tài)達(dá)到相應(yīng)壓力下的飽和態(tài)，再進(jìn)入汽包內(nèi)參與自然循環(huán)過程。（3）低溫蒸汽發(fā)生器的工作原理為：熱流體的熱量由熱管傳給水套管內(nèi)的水（水由下降管輸入），并使其汽化，所產(chǎn)汽、水混合物經(jīng)蒸汽上升管到達(dá)低壓汽包，經(jīng)集中分離以后再經(jīng)蒸汽主控閥輸出。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套管內(nèi)的水，并通過外部汽——水管道的上升及下降完成基本的汽——水循環(huán)，達(dá)到將熱流體降溫，并轉(zhuǎn)化為蒸汽的目的。其低壓飽和蒸汽主要應(yīng)用于系統(tǒng)的熱力除氧。
5、余熱回收設(shè)備主要特點(diǎn)：
（1）傳熱系數(shù)高。廢氣和水及水蒸氣的換熱均在熱管的外表面進(jìn)行，而且廢氣熱管外側(cè)為翅片，這樣換熱面積增大，傳熱得到強(qiáng)化，因而使換熱系數(shù)得到了很大的提高；
（2）防積灰、堵灰、抗腐蝕能力強(qiáng)。通過調(diào)節(jié)熱管冷熱段受熱表面的比例，可以調(diào)節(jié)管壁溫度，使之高于煙氣露點(diǎn)溫度或zui大腐蝕區(qū)。
（3）冷熱流體*隔開，有效防止水汽系統(tǒng)的泄漏。在運(yùn)行時，由于廢氣的大量沖刷，即使管子受到一定的損壞，也不會造成冷側(cè)的汽水泄漏到熱側(cè)，確保了系統(tǒng)的安全運(yùn)行，這也是該設(shè)備有別于一般煙道中余變回收設(shè)備的zui大特點(diǎn)。
（4）阻力損失小，可以適用于老機(jī)組的改造。一般情況下，增加了余熱回收設(shè)備，熱廢氣的阻力增加在800pa左右。
（5）單根或多根熱管的損壞不影響設(shè)備整體使用。
三、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、煙氣參數(shù)煙道氣流量：150000 nm3/h 煙道氣溫度：260～280℃煙道氣壓力：-350pa 煙道氣成份如下：
焦?fàn)t廢煙氣成分組成（%）
co2
h2o
o2
n2
6.41
20.06
3.68
69.85
2、余熱回收系統(tǒng)參數(shù)回收蒸汽壓力：0.8mpa，溫度：170℃回收蒸汽量：10噸/h 煙氣回收后溫度不≤170℃年工作時間：>330天爐壓不影響焦?fàn)t的正常操作，不影響煙囪煙氣的正常排放。
系統(tǒng)投資
某焦化有限公司90萬噸/年焦化項(xiàng)目焦?fàn)t煙道氣余熱工程概算表
序號
項(xiàng) 目
公式來源
數(shù)值（萬元）
一
工程設(shè)備費(fèi)
1.熱力設(shè)備費(fèi)（含煙道改造費(fèi)）
2.引風(fēng)機(jī)及變頻
3.電儀設(shè)備費(fèi)
4.熱力建安費(fèi)
5.電儀建安費(fèi)
6.土建鍋爐鋼架費(fèi)用
二
設(shè)計(jì)費(fèi)
三
生產(chǎn)職工費(fèi)
四
總承包管理費(fèi)
五
聯(lián)合試車費(fèi)
六
預(yù)備費(fèi)
七
費(fèi)用合計(jì)
663
注：
1.所有基礎(chǔ)僅包括設(shè)計(jì)，不含地下部分施工及地腳螺栓。
2.投資不含電訊、。
主要工藝設(shè)備匯總表
序號
項(xiàng)目名稱
設(shè)備名稱
型號及性能參數(shù)
單位
數(shù)量
備注
1
余熱 回收 裝置
熱管蒸發(fā)器
臺
1
熱管省煤器
臺
1
蒸汽聚集器
臺
1
鋼架平臺
套
1
含爬梯
2
水 泵
臺
2
3
水 箱
套
1
4
管道閥門
煙氣管道
套
1
煙道閥門
只
3
膨脹節(jié)
只
2
5
引風(fēng)機(jī)
含電機(jī)及變頻
6
控制系統(tǒng)
套
1
7
防雨棚
套
1
效益經(jīng)濟(jì)分析改造后能源消耗：軟水：12t/h，按每噸4元計(jì)。電 耗：365kw，按每度0.6元計(jì)。人工費(fèi)：3人×4萬=12萬元/年（按3個操作工計(jì)算）設(shè)備維修費(fèi)：3.5萬元/年改造后能源產(chǎn)出：蒸汽：0.8mpa，10t/h，按每噸180元計(jì)。改造后效益：-12×4-365×0.6＋10×180＝+1533元/小時全年系統(tǒng)工作時間：330×24=7920小時修改方案后全年經(jīng)濟(jì)效益：7920×1533=1214萬元按本工程總投資663萬計(jì)，即六個半月內(nèi)可收回全部投資。 可申報(bào)節(jié)能減排獎金：（1）年節(jié)約標(biāo)煤：10×24×330（天）×0.16=12672噸/年；（2）按國家標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)約一噸標(biāo)煤獎勵300元計(jì)：國家一次獎勵：12672×300÷10000=380萬元
典型業(yè)績：1.唐山達(dá)豐焦化110萬噸12t/h0.8mpa
2.唐山達(dá)豐焦化70萬噸8t/h0.8mpa
3.唐山東方焦化100萬噸10t/h0.8mpa
4.景德鎮(zhèn)焦化60萬噸8t/h0.8mpa
5.山西光大焦化130萬噸14t/h0.8mpa
6.山西永鑫焦化130萬噸14t/h0.8mpa
7.山東新汶礦業(yè)烏海130萬噸14t/h0.8mpa
8.赤峰九聯(lián)焦化60萬噸8t/h0.8mpa
9.河南利源焦化100萬噸10t/h0.8mpa
10.山東兗州集團(tuán)130萬噸14t/h0.8mpa
張國華
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