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焦炉煤气初冷系统余热利用

2024-03-29 行业新闻

  焦炉煤气初冷系统余热利用 JIE NENG YU HUAN BAO 2 0 0 7 .N o .1·月刊40 中国焦化生产工序能耗为180~200kgce/t。在大 型焦化厂的焦化工序能耗中,备煤约占5%~10%,炼 焦占70%~80%,化产回收占15%~20%。就焦炉产物 带出的热量而言,赤热焦炭的显热居第一位,荒煤气 的显热居第二位 ,两者合计占焦炉总输出热量的 65%~75%。荒煤气带出显热的回收,对焦化厂节能降 耗提高经济效益有很重要的作用。 1 工艺简介 荒煤气以650~700℃温度离开焦...

  JIE NENG YU HUAN BAO 2 0 0 7 .N o .1·月刊40 中国焦化生产工序能耗为180~200kgce/t。在大 型焦化厂的焦化工序能耗中,备煤约占5%~10%,炼 焦占70%~80%,化产回收占15%~20%。就焦炉产物 带出的热量而言,赤热焦炭的显热居第一位,荒煤气 的显热居第二位 ,两者合计占焦炉总输出热量的 65%~75%。荒煤气带出显热的回收,对焦化厂节能降 耗提高经济效益具有很重要的作用。 1 工艺简介 荒煤气以650~700℃温度离开焦炉,经上升管至 桥管,在集气管内用氨水喷洒降至80~85℃,然后经 初冷器将煤气冷却至21~35℃。氨水经冷却和除焦油 后循环使用。荒煤气带出的有效能占焦炉总输出有效 能的18%,大部分在此过程中转移到循环氨水和初冷 器的冷却水中,因此,对煤气初冷系统的余热回收主 要是回收利用循环氨水和初冷器循环水的热量,同时 要注意回收高温位的热能。 2 余热利用技术 2.1 上升管汽化冷却器 在上升管外安装汽化冷却器,利用650~700℃的 高温荒煤气显热副产蒸汽。每吨焦可发生0.5MPa饱 和蒸汽0.1~0.12t,相当于每千克入炉煤回收余热 270kJ。采用上升管汽化冷却装置不仅可降低能耗,而 且可解决荒煤气高温裂解在上升管根部结成难以清除 的石墨问题,减少喷洒氨水消耗量,降低上升管外壁 温度,改善炉顶操作条件。 2.2 上升管热管回收余热 随着热管技术的发展,采用热管技术回收高温荒 煤气显热的技术也被提出。采用热管技术可回收荒煤 气500℃以上的显热。热管安装在荒煤气上升管内,整 个装置包括热管换热器,热风引入设备、氨水喷淋器、 气液分离罐以及循环水罐和水泵等。荒煤气仍由上升 管下部引入,通过热管换热器换热降温至500℃,然后 用喷洒氨水冷却至80~85℃。根据余热回收装置的工 作温度范围,选用金属钾为工质,采取不锈钢丝网吸 液芯附于热管内壁。热管的蒸发段安装在上升管内,冷 凝段安装在废热锅炉内,其位置略高于蒸发段。 热管余热回收装置与上升管汽化冷却器比较,有 以下优点: (1)热管传热效率高,并可使上升管内外壁温差 相对较小; (2)热管可采用分体式,不受焦炉结构影响,尤 其适于节能改造。 2.3 初冷器余热回收利用 煤气初冷器大多为一段冷却,出口水温只有55℃ 左右。济钢焦化厂将其改为二段冷却,一段(高温段) 余热出口水温度60~65℃,可供采暖;二段(低温段) 用低温循环水冷却,煤气出口温度为25~35℃,达到 进入冷凝鼓风机的

  。济钢焦化厂在煤气处理量7. 6万m3/h情况下,供热量达100~124GJ/h,余热水 温度为60℃,用于冬季采有,室温可达16±2℃。 2.4 循环氨水余热回收 循环氨水喷洒荒煤气后,氨水温度升至80~83 ℃,蕴含着大量的余热资源。 在日本,氨水的余热也被用于发电,该技术主要 是借助低沸点有机热媒进行的,其过程是将集气管返 回的高温氨水送到低沸点有机热媒蒸发器,蒸发器中 蒸发出的有机热媒用以驱动发电装置的透平,而后将 焦炉煤气初冷系统余热利用 胡新亮 (济钢技术中心,山东 济南 250101) 摘要:就焦炉产物带出的热量而言,赤热焦炭的显热居 第一位,荒煤气的显热居第二位 ,两者合计占焦炉总 输出热量的65%~75%。荒煤气带出显热的回收,对焦 化厂节能降耗提高经济效益有很重要的作用。 关键词:焦炉荒煤气;初冷;余热利用 行业交流行业交流 JIE NENG YU HUAN BAO 2 0 0 7 .N o .1·月刊 41 其冷凝成液体,再返回蒸发器继续使用。离开蒸发器 的氨水则降至60~65℃,然后再送去喷洒高温煤气。 循环氨水也可代替蒸汽用于保温和清扫。煤气初 冷器、捕焦油器、鼓风机等的冷凝液排出管、水封槽等 经常被焦油和萘堵塞。尤其在气温低时,需经常用蒸 汽清扫和保温。据新日铁广田厂统计,处理6万m3/h 煤煤气的鼓风冷凝工段,每月耗汽达475t。为此,广 田厂用77℃左右的循环氨水代替蒸汽。具体做法是: 切断原有蒸汽清扫管的汽源,同循环氨水泵的压出管 道上接出一支管,并利用原有的蒸汽管线,将热氨水 送入煤气初冷器气室底部、捕焦油器底部及水封槽入 口管、鼓风机排液管等处。根据具体情况,可以长期通 氨水,也可以临时送氨水。清洗效果优于蒸汽,每月可 节约蒸汽362t,占原有用量的85%。 循环氨水还被用于预热锅炉给水。广田厂解决了 两项关键技术,实现了循环氨水预热锅炉给水。 (1)选择恰当结构的换热器,使其既有高的传热 系数,又不易被氨水污染。最后选择了螺旋板换热器。 (2)能及时发现泄漏。利用纯水与氨水导电率不 同的特点,连续测纯水导电率的变化情况,从而可以 及时发现换热器有无泄漏。该换热器投入使用后,脱 气器入口水温由50~60℃提高到85~90℃,蒸汽用量 同4.43t/h下降到1.71t/h,回收能量约84MJ/t焦。 2.5 循环氨水余热采暖 喷洒氨水前的煤气露点温度为65~70℃,而喷洒 氨水温度应比煤气露点温度高5℃以上,为70~75℃。 可利用的余热资源为5.4Gcal/h,按冬季供暖100Gcal/ m2h标准,可供采暖面积为54000m2。 2.6 循环氨水用于溴化锂制冷 溴化锂吸收式制冷机在我国已得到广泛应用和发 展,在余热回收方面也起着很重要的作用。适用于 余热回收的制冷机有单效机、双效机和两级机。两级 溴化锂吸收式制冷机适合于回收67~90℃的低温余热。 初冷系统循环氨水余热冬季用于采暖,回收部分 余热,但在非采暖季节,这部分余热没有加以利用。使 集气管喷洒氨水温度比较高,循环氨水在集气管中冷却 高温荒煤气时有大量水蒸发,蒸发的水蒸汽随荒煤气 带入初冷器,造成初冷器热负荷增大。如果对循环氨 水余热加以回收利用,使高温荒煤气的热量更多地被 循环氨带走,这样就能够更好的降低初冷器的负荷。由此可 见,回收氨水余热具备极高的工艺价值。 荒煤气在初冷器中需冷至21.5℃才能出初冷器, 为达到这一温度指标,仅采用循环冷却是不可能达到 的,因此一定要使用冷冻水。现在使用的15.8℃冷冻水 系使用溴化锂制冷机制取的,所用的热源是5kgf/ cm2250℃的过热蒸汽。若能用工艺过程中的低温余热, 尤其是位于夹点温度以下的低温余热制取冷冻水,无 论从节能角度,还是从经济效益进行夹点分析都有是 很着迷的。通过对煤气初冷系统的物流进行夹点 分析发现,循环氨水温度位于夹点以下,能够加以利 用代替制冷机所用的蒸汽。 循环氨水的腐蚀性很强,不宜直接送入溴化锂制 冷机,需进行一次换热。首先利用冬季采暖使用的换 热器将中间介质-循环软水加热到70℃,然后由循环 软水采用溴化锂吸收式制冷机制取16℃冷冻水。 2.7 初冷器Ⅲ段热水余热利用 根据平衡计算,初冷器Ⅲ段循环软水有大量低温余 热未被利用,操作中依靠空冷器将其冷却。在循环氨 水余热被回收5.4Gcal/h后,初冷器Ⅲ段仍可回收余 热2.45Gcal/h。 锅炉给水预热用的是蒸汽,从常温一直加热到104 ℃。这是穿越夹点的一股物流,尤其是位于夹点温度 (冷物流对应夹点处温度71℃)以下时也用热公用

  (蒸汽)加热,而系统中有大量低温余热未被利用,按 其温度品位完全可用于预热锅炉给水,因此提出用离 开初冷器Ⅲ段的循环软水预热锅炉给水。为保证锅炉 给水被污染,宜选用热管换热器。 初冷器Ⅲ段循环软水流量400m3/h,可回收余热 2.45Gcal/h。按锅炉发汽量75t/h计,可将锅炉给水 由25℃加热到57.7℃(仍低于夹点温度)。 3 结论 煤气初冷系统有大量余热,采取适当措施回收,不 仅节能效果非常明显,而且经济效益明显。 (1)利用循环氨水余热采暖。既可改善采暖效果, 又可避免用蒸汽采暖的浪费热源的现象。 (2)非采暖季节用循环氨水制取16℃工艺用冷冻 水,以代替用蒸汽制冷,节约能源的效果明显。 (3)初冷器Ⅲ段的循环软水温度比较高,用于预热 锅炉给水,节约能源的效果明显。■

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