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本文主要叙述了宣钢公司焦化厂焦炭、荒煤气、焦炉烟道气及循环氨水余热利用情况和取得的效果,同时提出今后余热利用的发展方向。
炼焦工业既是重要的能源生产部门,又是高能耗、高污染产业。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具有非常重要的作用。本文对宣钢焦化厂采用回收焦炭显热的干熄焦技术、荒煤气余热利用技术和焦炉废气余热利用状况逐一介绍,对今后进一步利用余热资源提出了方向和建议。
一、余热利用技术
1.干熄焦技术
湿熄焦时对红焦喷水冷却,产生的蒸汽直接排放到大气中,红焦的显热也随蒸汽的排放而浪费掉;而干熄焦技术是使用惰性气体循环来回收热焦炭显热,回收显热后的循环气体,通过余热锅炉产生高温、高压(或中温、中压)蒸汽。在钢铁企业焦化生产环节中,这种蒸汽可以作为钢铁厂的热源,用来发电,且可避免粉尘和含有有毒、有害物质的雾气对大气环境造成污染。除此之外,它还可提高焦炭的内在质量,使高炉入炉焦比降低2%-2.5%,生铁产量提高1%。因此,已成为国家鼓励推广的项目。
2.荒煤气余热
炼焦过程产生的650-700℃荒煤气经上升管至桥管,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18-22℃,煤气初冷器采用横管式,分为三段,自上而下依次为采暖段、中温水段和低温水段。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。
1#2#焦炉对应的煤气净化系统初冷工序初冷器采暖段冬季用于采暖,其余时间与中温段采用工艺循环水进行冷却,回水经过各自的凉水架进行冷却循环利用。
3#4#焦炉对应的煤气净化系统初冷工序初冷器采暖段、中温段采用工艺循环水进行冷却,回水经过凉水架进行冷却循环利用。
5#6#焦炉对应的煤气净化系统初冷工序初冷器采暖段利用西区循环水,中温段采用东区循环水进行冷却,回水经过各自的凉水架进行冷却循环利用。
1#2#焦炉对应的煤气净化系统初冷工序初冷器非采暖时期及3#4#焦炉对应的煤气净化系统初冷工序初冷器采暖段大量热量被凉水架排到大气中,大量热量浪费且增加了循环水系统的能耗及循环水量。低温段冷却使用了大量的蒸汽,浪费了高品位能源,不符合企业低碳绿色转型发展的要求。
3.焦炉废气余热
宣钢焦化厂目前六座焦炉加热用的焦炉煤气,由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室,通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气会和燃烧。燃烧后的废气经过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道,再经蓄热室,用格子砖把废气的部分显热回收后,经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。
排烟温度在220-280℃左右,造成很大的资源浪费,在煤炭资源日趋紧张的背景下,企业的经营成本不断上升,利用排烟温度把外部工业用水加热到一定温度来产生蒸汽供给焦化厂其他工序使用,可节约大量的热能,从而达到节能的目的,为企业带来可观的经济效益。
4.循环氨水余热
目前焦化厂循环氨水余热利用主要代替蒸汽用于保温和清扫。煤气初冷器、捕焦油器、水封槽等的冷凝液排出管以及脱苯塔侧线采出管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。为此,焦化厂用75℃左右的循环氨水代替蒸汽,在循环氨水泵的出管道上接出一支管,将热氨水送入煤气初冷器器室底部、电捕焦油器底部及水封槽入口管、脱苯塔侧线保温套管等处,视具体情况,分别进行长期通氨水和间断送氨水,清洗和保温效果优于蒸汽,即保证排液管畅通,确保煤气输送安全,同时有效节约蒸汽,减少废水量和生化负荷。
二、余热利用的方向
1.开发余热制冷机技术
可以通过余热制冷机技术回收采暖段的热量,将采暖段循环水实现闭路循环,制取冷冻水供低温段降温,满足初冷器低温段冷却煤气或化产工序低温水需求,达到既降低了新水消耗,又降低了循环水系统用电负荷的目的,减少了原系统制冷机的能量输入,减少了蒸汽消耗,降低了工序能耗,提高了经济效益,降低了生产成本。
2.余热作为浴池水热源或余热采暖
由于循环氨水中含有氨、焦油等杂质,余热回收采用板式换热器较为理想。板式换热器为水波纹型,对水流能产生较大的湍流,因此,不仅可以提高对流传热系数,而且杂质、水垢、焦油等污物不易附着在板面上,利用循环氨水的余热作为浴池水的的热源或余热采暖,实现节能效益。
3.余热用于预热锅炉给水
初冷器采暖段的循环软水温度较高,用于预热锅炉给水。