焦化厂充分利用工艺余热节支降耗

一、三段初冷器余热采暖
　　1.工艺简介
　　从炭化室出来的约700℃荒煤气首先在桥管处被大量循环热氨水喷洒，煤气温度降到约84℃，但温度仍然较高，焦油气和水气尚未完全凝结下来。为了进一步回收化工产品，便于输送和减少煤气风机动力消耗，在鼓风机前需将煤气进一步冷却。
　　煤气初冷的常规工艺是两段式横管初冷器，煤气首先进入初冷器上段，煤气与冷却管内的循环水换热，煤气从～84℃冷却到45℃，循环水由28℃升至40℃。然后，煤气进入初冷器下段与冷却管内的制冷水换热，煤气从45℃冷却到21℃，制冷水由16℃升至23℃。经冷却后的煤气并联进入电捕焦油器，捕集焦油后进入鼓风机。循环水冷却煤气后经过空冷器再冷却至32℃，所含热量全部对空排放未被利用，浪费能源。
　　煤气初冷过程放出大量余热。利用煤气初冷的换热网络，结合工艺过程的具体情况，采取适当的措施回收初冷系统余热，可大大提高余热的利用率，并且节约能源增加企业效益。
　　由于焦化企业是全年连续生产的企业，其中部分机械设备、仪器、仪表要求在恒定温度下工作，因此冬季采暖不仅可以保证工厂连续生产，而且也能为职工提供温暖的工作环境。
　　常规采暖是用燃煤或燃气锅炉产生蒸汽加热采暖水采暖。结合我厂工艺过程，采用三段式横管初冷器冷却煤气，上段采用循环软水冷却温度较高的荒煤气，中段采用循环水冷却，下段采用冷冻水冷却。运行模式：冬季上段使用的循环软水供全厂采暖，下段夏季采用冷冻水冷却，其余季节使用循环水。下段所用冷冻水由蒸汽采用溴化锂制冷所得。
　　2.采暖水回收煤气部分余热核算
　　冬季运行采暖时煤气在初冷器上段温度由84℃降温到75℃，循环软水温度由52～54℃升到65～67℃。
　　现有初冷器三台（两开一备），单台换热面积F总=4600m2，F上=1181m2，F中=1826m2，F下=1593m2。焦炉每小时产生煤气量为46800m3。
　　上段煤气放出的显热：
　　Q=qmcp（T1-T2）
（1）
　　式中：qm -流体的质量流量，kg/h；
　　cp-流体的平均比热容，J/（kg·℃）；
　　T1、T2-流体的进出口温度，℃；
　　根据气体比热容共线图、常见气体密度表，常见气体热值表查得：焦炉煤气各主要成分气体在84～75℃的燃烧值、比热容、密度：
　　根据上表得：
　　cp= （0.6×14+0.26×2.5+0.07×1.1+0.02×1.1+0.05×1.1）kJ/（kg·℃）=9.2 kJ/（kg·℃）
　　ρ煤气=（0.6×0.089+0.26×0.717+0.07×1.25+0.02×1.977+0.05×1.25） kg/m3=0.43 kg/m3。
　　qm=46800m3/h×0.43kg/m3=20124kg/h
　　煤气在初冷器上段放出的显热：
　　Q=qmcp（T1-T2）=20124 kg/h×9.2 kJ/（kg·℃）×（84～75℃）=1666267.2
kJ/h。
　　3.用蒸汽为热源加热采暖水：
　　蒸汽从400℃降到55℃放出的热量
　　查常见液体、气体比热容表得：
　　水的比热：4.2kJ/kg°C（单位质量水每升高一摄氏度所需热量）
　　水的汽化热：2260kJ/kg（单位质量100°C水汽化所需热量）
　　水蒸气的比热：2.1kJ/kg°C（单位质量水蒸气每升高一摄氏度所需热量）
　　1kg水蒸气从400℃降到100℃放出的热量： Q1=2.1×（400-100）=630 kJ；
　　1kg水蒸气变成水放热： Q2=2260 kJ；
　　1kg水从100℃降到55℃放出的热量：
Q3=4.2×（100-55）=231 kJ；
　　每吨蒸汽放出热量为：Q=（Q1+Q2+Q3） ×1000= （630+2260+105） ×1000=3121000kJ；采暖水余热折合蒸汽：1666267.2÷3121000=0.534t/h
　　二、脱盐水和锅炉给水回收部分转化气余热
　　1.工艺简介
　　化工企业脱盐水和锅炉给水预热常规工艺是锅炉产生蒸汽预热脱盐水和锅炉给水。
　　甲醇车间生成的甲醇转化气温度约980℃，在降温的常规工艺过程中需要用循环水把转化气降温到40℃其中有大量显热未被利用。造成能源浪费。
　　鉴于此，我公司采用的甲醇转化气预热锅炉给水。25℃脱盐水经过预热器后温度上升到125℃，然后进入除氧器，除氧后一部分进入燃气锅炉，另一部分进入锅炉给水预热器温度从104℃上升至147℃然后进入甲醇废热锅炉加热产生中压蒸汽。
　　2.回收的余热计算
　　2.1脱盐水吸收热量
　　实际数据：
　　进脱盐水预热器水温：25℃；
　　出脱盐水预热器水温：125℃；
　　脱盐水流量36t/h；
　　脱盐水吸收热量：
　　Q=qmcp（T1-T2）=4.2kJ/（kg·℃） ×36000kg/h×
（125～25℃）=15120000 kJ/h。
　　蒸汽从400℃降到30℃放出的热量
　　1kg水蒸气从400℃降到100℃放出的热量：
　　Q1=2.1×（400-100）=630 kJ；
　　1kg水蒸气变成水放热：
　　Q2=2260 kJ；
　　1kg水从100℃降到30℃放出的热量：
　　Q3=4.2×（100-30）=294 kJ；
　　每吨蒸汽放出热量为：Q=（Q1+Q2+Q3） × 1000= （630+2260+294） ×1000=3184000kJ；
　　折合蒸汽：15120000÷3184000=4.75t/h
　　2.2锅炉给水吸收热量
　　实际数据：
　　进给水预热器水温：104℃；
　　出给水预热器水温：147℃；
　　锅炉给水流量28t/h；
　　锅炉给水吸收热量：
　　Q=qmcp（T1-T2）= 4.2kJ/（kg·℃） ×28000kg/h×
（147～104℃）=5056800kJ/h。
　　锅炉给水预热器工作压力100kpa；查饱和蒸汽表绝对压力200kpa时相变温度为120℃，相变放热2205kJ/kg。
　　蒸汽从400℃降到120℃放出的热量
　　1kg水蒸气从400℃降到120℃放出的热量：
　　Q1=2.1×（400-120）=588 kJ；
　　1kg水蒸气变成水放热：
　　Q2=2205 kJ；
　　1kg水从120℃降到109℃放出的热量：
　　Q3=4.2×（120-109）=46.2 kJ；
　　每吨蒸汽放出热量为：Q=（Q1+Q2+Q3） × 1000= （588+2205+46.2） ×1000=2839200kJ；
　　折合蒸汽：5056800÷2839200=1.78t/h
　　三、余热利用经济效益分析
　　我公司采用TG-40/3.82-Qh锅炉。额定产生蒸汽40t/h，消耗焦炉煤气6500m3/h。每产生一顿蒸汽消耗163m3煤气，每生产一顿甲醇需要消耗1800m3焦炉煤气，每吨甲醇价值1940元。
　　1.采暖季节总回收余热折合蒸汽：7.064 t/h；
　　折合成焦炉煤气：163×7.064=1152m3/h；
　　经济效益：120×24×1152×（1940÷1800）=3317760元；
　　2.非采暖季节回收余热折合蒸汽：6.53 t/h；
　　折合成焦炉煤气：163×6.53=1065m3/h；
　　经济效益：240×24×1065×（1940÷1800）=6611520元；
　　全年经济效益：9929280元
　　四、结论
　　1.用三段式初冷器代替两段式初冷器，其冷却水温度较高，可用于远距离输送，同时针对本文所述的此类焦化厂的生产能力来说，还有相当大的采暖裕量可供周边厂区采暖，有很好的推广前景。
　　2.利用初冷器余热供暖，甲醇转化气预热锅炉给水既节约了大量的能源和资金，同时，也减轻了燃用燃料时所带来的环境污染。
　　3.采用三段式初冷器冷却煤气，对其副产品的回收利用以及煤气的输送都有较好的经济效益。
					

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2016-12-06 08:40:39