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        焦?fàn)t循環(huán)氨水余熱的應(yīng)用——以河北旭陽一期循環(huán)氨水余熱應(yīng)用于賓館、浴池設(shè)計為例

        2010-08-29 11:43:52王朝龍
        科技傳播 2010年17期
        關(guān)鍵詞:軟化水焦?fàn)t氨水

        王朝龍

        河北旭陽焦化有限公司,河北保定 073000

        1 循環(huán)氨水冷卻煤氣原理

        煤氣在橋管和集氣管內(nèi)的冷卻,是用循環(huán)氨水通過噴頭強烈噴灑進(jìn)行的。當(dāng)細(xì)霧狀的氨水與煤氣充分接觸時,由于煤氣溫度很高而濕度又很低,故煤氣放出大量顯熱,氨水大量蒸發(fā),快速進(jìn)行著傳熱和傳質(zhì)過程。傳熱過程推動力是煤氣與氨水的溫度差,所傳遞的熱量為顯熱,是高溫的煤氣將熱量傳給低溫的循環(huán)氨水。傳質(zhì)過程的推動力是循環(huán)氨水液面上的水汽分壓與煤氣中的水汽分壓之差,氨水部分蒸發(fā),煤氣溫度急劇降低,以供給氨水蒸發(fā)所需的潛熱,此部分熱量約占煤氣冷卻所放出總熱量的75%~80%,另有約占放出總熱量10%的熱量由集氣管表面散失。

        通過上述過程,煤氣溫度由650℃~750℃降至80℃~85℃,同時有60%左右的煤焦油氣冷凝下來,含在煤氣中的粉塵也被沖洗下來,有煤焦油渣產(chǎn)生。在集氣管冷卻煤氣主要是靠氨水蒸發(fā)吸收需要的相變熱、使煤氣顯熱減少濕度降低,所以煤氣溫度可冷卻至高于其最終達(dá)到的露點溫度1℃~3℃。煤氣的露點溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度,也是煤氣在集氣管中冷卻的極限。

        2 循環(huán)氨水余熱利用的可能性

        北京煉焦化學(xué)總廠做了將循環(huán)氨水降到集氣管入口煤氣露點以下5℃時, 焦?fàn)t集氣管里焦油堵塞及煤氣冷卻的試驗。所得出的結(jié)論是:一般正常情況下,煤氣露點很少會低于67℃~68℃,這時若有大量循環(huán)氨水噴灑沖洗,焦油仍保持較好的流動性,焦油突然沉降下來堵塞煤氣管的情況不大可能發(fā)生。因此適當(dāng)降低循環(huán)氨水溫度,不會對煉焦生產(chǎn)帶來威脅。以上的理論與實踐提供了一個循環(huán)氨水余熱的溫度極限,即若能保證噴灑焦?fàn)t集氣管的循環(huán)氨水為7O℃~75℃,就可以保證安全生產(chǎn)。而河北旭陽焦化有限公司循環(huán)氨水溫度維持在80±2℃之間。因此,適當(dāng)提取部分余熱做為其它用途是可行的。

        3 河北旭陽焦化有限公司循環(huán)氨水中可提取出的熱量

        我廠現(xiàn)有三座JNDK43-99D型焦?fàn)t。由上升管操作記錄可查得循環(huán)氨水溫度經(jīng)常維持在78℃~82℃(其中:2#、3#為80±2℃;1#焦?fàn)t因管道途徑稍遠(yuǎn),為78℃~80℃)。若將焦?fàn)t集氣管處循環(huán)氨水溫度設(shè)法控制在≥70℃~75℃ ,這樣即可滿足生產(chǎn)需求,又可提取出5℃的溫差用于熱水采暖。在以下的估算中溫差取 3℃ ~4℃ 。

        1)計算條件

        (1)換熱前后循環(huán)氨水溫差Δt:3℃~4℃

        (2)循環(huán)氨水溫度t=80±2℃

        (3)循環(huán)氨水量F=1 250m3/h(新風(fēng)機操作室記錄查得三座焦?fàn)t共計回爐循環(huán)氨水流量F=1 285m3/h~1 350m3/h)。以下取1 250m3/h計。

        (4)水的比熱C水=4.187kJ/(kg·℃)

        2.1 兩組臨床療效比較 A組痊愈60例、顯效52例、有效30例、無效9例、總有效率為94.0%(142/151),B組痊愈78例、顯效47例、有效24例、無效2例、總有效率為98.7(149/151),兩組總有效率比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

        2)計算取出的熱量Q=C水×F×Δt

        Q1=4.187×1 250×103×3=1.57×107kJ/h (Δt=3℃ )

        同理

        Q2=2.09×107kJ/h (Δt=4℃ )

        則 Q =1.57×107~2.09×107kJ/h

        3)南院賓館與二個浴池用水所需熱量(清水由18℃加熱到45℃)

        南院賓館用水量為3.85 m3/h,

        南院浴池用水量為30m3/h,

        北院浴池用水量為30m3/h,

        則共需熱量:

        Q3=4.187×(3.85+30+30)×103×(45-18)= 7.22×106kJ/h

        由以上數(shù)據(jù)可以看出,以Δt=3℃計算,使用一個半焦?fàn)t的循環(huán)氨水量即可滿足所需熱量。

        4 循環(huán)氨水余熱利用為館賓、浴室供熱設(shè)計方案

        1)因廠區(qū)位置的限制,以1#焦?fàn)t、2#焦?fàn)t的1/2做為熱源,循環(huán)氨水管道布置示意圖如下:

        圖中:粗實線為現(xiàn)有管路;細(xì)實線為需要去換熱的循環(huán)氨水管道及回焦?fàn)t的循環(huán)氨水管道;3個閥門為新加閥門,其作用分別為:原有(粗實線)管路上2個閥門控制循環(huán)氨水走向,新加(細(xì)實線)管路上閥門控制流量大小。

        2)循環(huán)氨水與清水換熱示意圖:

        (1)循環(huán)氨水由4(循環(huán)氨水槽)經(jīng)6(循環(huán)氨水泵)送到1、2(螺旋板式換熱器),與清水換熱后去5(焦?fàn)t)為荒煤氣降溫,最后回到4(循環(huán)氨水槽)。

        (2)清水由3(清水儲槽)經(jīng)7(清水泵)送到1、2(換熱器),與循環(huán)氨水換熱后送往賓館、浴室,損失的清水由地下水補充至3(清水儲槽),經(jīng)過換熱的清水在不使用的情況下循環(huán)流動,保持浴室24小時連續(xù)供熱。

        上圖為循環(huán)氨水與清水換熱示意圖的基礎(chǔ)圖例,現(xiàn)實應(yīng)用中為了確保賓館、浴池用水不被循環(huán)氨水污染,應(yīng)在循環(huán)氨水與清水之間加裝軟化水裝置作為過渡。先用循環(huán)氨水與軟化水換熱,軟化水再與清水換熱,檢測裝置用于監(jiān)測軟化水。此做法可以保證用水的清潔,但會增加一定的初建費用和運行成本。

        5 結(jié)論

        相對建設(shè)蒸汽加熱設(shè)備或以電力設(shè)備加熱而言,此方案投資較少,運行過程中節(jié)省了大量的蒸汽或電力,從而節(jié)約了煤氣或燃料煤等能源,降低了SO2等廢棄物的排放,減少環(huán)境污染,并能夠消除以蒸汽為加熱方式出現(xiàn)的跑、冒、 滴、漏現(xiàn)象,維護(hù)檢修工作量減少,并能夠保證生產(chǎn)正常操作、工藝指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

        有可能出現(xiàn)的不足之處:由于循環(huán)氨水雜質(zhì)較多,個別死角處或管徑較小的管道閥門可能會有堵塞現(xiàn)象。( 建成后需注意熱交換器內(nèi)的堵塞現(xiàn)象、與清水混合現(xiàn)象。)

        [1]何建平.煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工,2005,5:12-14.

        [2]程振華,王世軍.循環(huán)氨水余熱采暖[J].萊鋼科技,1991(3):42-43.

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