焦爐煙氣余熱回收

據《中國化工報》《太原新聞網》、《中國煤碳資源網》聯合報道：

2011年5月3日，山西省獨立焦化企業首個焦爐煙氣余熱回收利用項目在太化集團公司焦化廠實現并網供汽投入生產。該項目的投產為山西省焦化行業進一步降低能耗起到了示范作用。

太化焦化廠現有4.3米搗固焦爐兩座，年生產能力90萬噸，煙氣排放量每小時約14萬標準立方米，煙氣排放溫度約280℃。一直以來太化焦化廠同國內大多數焦化企業一樣，焦爐煙氣均為直接排放，熱量浪費嚴重。2010年10月，太化焦化廠為進一步挖掘節能潛力，與天津華能能源設備有限公司合作正式立項實施焦爐煙氣余熱回收項目，采用熱管鍋爐回收焦爐煙氣余熱生產過熱蒸汽，代替煤氣鍋爐生產蒸汽。2011年4月28日，該項目完成施工和設備安裝，提前竣工。

據了解，太化焦化廠焦爐煙道廢氣余熱回收項目投產后，每年可利用焦爐煙道廢氣余熱副產0.8MPa過熱蒸汽6.9萬噸。按目前蒸汽市場價格計算，可降低生產成本70余元，節約鍋爐加熱用煤氣1100萬立方米，噸焦綜合能耗降低10千克標準煤，同時二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮排放量明顯減少，達到了減少廢氣排放，改善大氣環境，降低能源消耗，提高經濟效益的目標。(中國化工報)

目前已經應用的焦化廠有：

太原化工股份有限公司焦化廠     120萬噸焦碳焦爐煙氣余熱回收項目

唐山達豐焦化有限公司      70萬噸/120萬噸焦碳焦爐煙氣余熱回收項目

唐山灤南東方焦化有限公司     100萬噸焦碳焦爐煙氣余熱回收項目

江西景德鎮焦化廠               50萬噸焦碳焦爐煙氣余熱回收項目

山西光大焦化氣源有限公司    60萬噸/90萬噸焦碳焦爐煙氣余熱回收項目

山西同世達焦化有限公司      70萬噸焦碳焦爐煙氣余熱回收項目 

天津華能能源設備有限公司

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項目負責人：惠來  13821296166

焦化行業焦爐煙氣余熱回收項目

熱管式余熱鍋爐可行性分析

設

計

方

案

天津華能能源設備有限公司

項目負責人：惠來   13821296166

二〇一一年五 月

一、焦化工藝概述：

煤車間送來的配合煤裝入煤塔，裝煤車按作業計劃從煤塔取煤，經計量后裝入炭化室內。煤料在炭化室內經過一個結焦周期的高溫干餾制成焦炭并產生荒煤氣。

炭化室內的焦炭成熟后，用推焦車推出，經攔焦車導入熄焦車內，并由電機車牽引熄焦車到熄焦塔內進行噴水熄焦。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，經篩分按級別貯存待運。

煤在炭化室干餾過程中產生的荒煤氣匯集到炭化室頂部空間，經過上升管、橋管進入集氣管。約700℃左右的荒煤氣在橋管內被氨水噴灑冷卻至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過吸煤氣管送入煤氣凈化車間。

焦爐加熱用的焦爐煤氣，由外部管道架空引入。焦爐煤氣經預熱后送到焦爐地下室，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入的空氣匯合燃燒。燃燒后的廢氣經過立火道頂部跨越孔進入下降氣流的立火道，再經蓄熱室，又格子磚把廢氣的部分顯熱回收后，經過小煙道、廢氣交換開閉器、分煙道、總煙道、煙囪排入大氣。

對于其中經總煙道進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計。

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，經余熱回收系統換熱降溫后，將熱煙氣降至約160℃，經鍋爐引風機再排入主煙道翻閥后的地下煙道，經煙囪排空。

2、余熱回收系統的組成：該系統由軟化水處理裝置、除氧器、水箱、除氧給水泵、鍋爐給水泵、中溫熱管蒸氣發生器、軟水預熱器、低溫熱管蒸氣發生器、汽包、上升管、下降管、外連管路和控制儀表、鍋爐引風機等組成，并且互相獨立。

3、汽水流程
    工業軟化水經過軟水泵進入熱力除氧器除氧，除氧水一部分由給水泵輸入熱管軟水預熱器預熱到后進入汽包，水通過下降管進入中溫熱管蒸汽發生器，水吸收熱量變成飽和水，飽和水再經上升管進入汽包，在汽包里進行水汽分離，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熱管蒸發器，經加熱后進入低壓汽包，在汽包內進行汽水分離，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）  蒸汽發生器的原理為：熱流體的熱量由熱管傳給放熱端水套管內的水(水由下降管輸入)，并使其汽化，所產汽、水混合物經蒸汽上升管到達汽包，經集中分離以后再經蒸汽主控閥輸出。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套管內的水，并通過外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循環，達到將熱流體降溫，并轉化為蒸汽的目的。

（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的水，水吸收熱量，使熱流體降溫，使套管內的水由欠飽和態達到相應壓力下的飽和態，再進入汽包內參與自然循環過程。

（3） 低溫蒸汽發生器的工作原理為：熱流體的熱量由熱管傳給水套管內的水(水由下降管輸入)，并使其汽化，所產汽、水混合物經蒸汽上升管到達低壓汽包，經集中分離以后再經蒸汽主控閥輸出。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套管內的水，并通過外部汽——水管道的上升及下降完成基本的汽——水循環，達到將熱流體降溫，并轉化為蒸汽的目的。其低壓飽和蒸汽主要應用于系統的熱力除氧。

5、余熱回收設備主要特點：

(1)傳熱系數高。廢氣和水及水蒸氣的換熱均在熱管的外表面進行，而且廢氣熱管外側為翅片，這樣換熱面積增大，傳熱得到強化，因而使換熱系數得到了很大的提高；

(2)防積灰、堵灰、抗腐蝕能力強。通過調節熱管冷熱段受熱表面的比例，可以調節管壁溫度，使之高于煙氣露點溫度或最大腐蝕區。

(3)冷熱流體完全隔開，有效防止水汽系統的泄漏。在運行時，由于廢氣的大量沖刷，即使管子受到一定的損壞，也不會造成冷側的汽水泄漏到熱側，確保了系統的安全運行，這也是該設備有別于一般煙道中余變回收設備的最大特點。
(4)阻力損失小，可以適用于老機組的改造。一般情況下，增加了余熱回收設備，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備整體使用。

三、技術經濟指標

130萬/年噸焦化余熱回收（實例詳解）

1、原始工藝參數：

煙氣量：                    250000 Nm3/h(暫定)

煙氣溫度：                   260℃(暫定)

全年工作天數                330天

2、余熱回收系統參數：

熱管換熱器出口煙氣溫度       ≤150℃

熱管換熱器進出口壓損         ～0.8kPa

除氧器工作壓力                0.15MPa

汽包工作壓力                  0.6MPa

蒸汽流量                    8～12t/h

系統裝機電量                ～400kW

3、       系統投資

余熱回收工程概算表

4、主要工藝設備匯總表