王曉飛

(山西焦煤五麟煤焦開發(fā)有限責任公司，山西 汾陽 032200)

引 言

焦化廠為對原煤進行再次加工的場所，其所得產(chǎn)品能夠滿足不同場合煤炭的應(yīng)用需求。在煤炭焦化除了得到焦炭產(chǎn)品外還有眾多的副產(chǎn)物。在當前節(jié)能減排生產(chǎn)的大力號召下，對煤炭焦化所產(chǎn)生副產(chǎn)物的再利用具有極大意義。同時，在煤炭焦化生產(chǎn)過程中還會產(chǎn)生大量煙道氣，煙道氣若未經(jīng)過有效處理任意排放至空氣中不僅會造成周圍區(qū)域環(huán)境的污染，而且還會導(dǎo)致熱能資源的浪費[1]。目前，山西焦化集團年產(chǎn)焦炭為350 萬t，共包括有6個焦爐，每小時約產(chǎn)生70×104m3的煙道氣。目前，針對煙道氣熱量的應(yīng)用率僅達到40%，整體水平還有待提升。因此，本文將重點針對山西焦化集團所排放煙道氣熱量進行回收利用技術(shù)及其實施效益進行研究。

1 煙道氣余熱回收工藝確定

1.1 煙道氣余熱回收用途

山西焦化集團所排放出煙道氣的溫度一般在250 ℃～280 ℃之間，煙道氣的壓力為350 MPa煙道氣中主要成分及所占比例,如表1所示。

表1 煙道氣主要成分及占比或含量

如表1所示，煙道氣的主要成分為N2，除此之外還有少量的SO2和NOx。因此，煙道氣在排放至大氣之前還需經(jīng)過脫硫脫硝處理后才可執(zhí)行。根據(jù)相關(guān)環(huán)保要求和標準，要求所排放出廢氣中SO2的含量小于50 mg/m3，NOx的含量少于500 mg/m3。

目前，針對煙道氣余熱回收主要應(yīng)用于副產(chǎn)蒸汽和煤調(diào)濕兩個方向。具體將煙道余熱回收的應(yīng)用方向需充分結(jié)合山西焦化集團的實際生產(chǎn)情況確定[2]。山西焦化集團目前共包括有6個焦爐，平均每年焦炭產(chǎn)量為350萬t，在實際生產(chǎn)中主要發(fā)現(xiàn)如下問題：

1) 在實際生產(chǎn)操作過程中，對應(yīng)的上煤和裝煤的操作相對困難；

2) 入爐煤的水分過大從而導(dǎo)致煉焦過程中的耗熱量增加，結(jié)焦周期增加；從而降低焦爐產(chǎn)量，增加了對生產(chǎn)廢水的處理負荷。

鑒于上述問題，擬通過對煙道氣余熱進行回收主要應(yīng)用于對入爐煤水分比進行調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)在不影響正常焦爐運行基礎(chǔ)上，基于煙道氣回收的余熱將入爐煤的水分降低3%左右。即，本工程擬將煙道氣回收的余熱應(yīng)用于煤調(diào)濕方向[3]。

1.2 煙道氣余熱回收方案的確定

在上述論證的基礎(chǔ)上，擬以1#和2#焦爐為例確定其煙道氣余熱回收方案。目前，1#和2#所生產(chǎn)焦炭的總量為94.6 萬t，平均每小時的用煤量為156.6 t。經(jīng)統(tǒng)計，經(jīng)1#和2#焦爐平均每小時所排放出的煙道氣為100 000 m3/h。通過本文所研究的煙道余熱回收技術(shù)(煤調(diào)濕技術(shù))將當前入爐煤的水分從13%降低為10%。

結(jié)合當前1#和2#焦爐所配置的設(shè)備，對應(yīng)的基于煤調(diào)濕技術(shù)的煙道氣余熱回收系統(tǒng)包括有原煤輸送系統(tǒng)、煉焦煤干燥流化床、焦爐煙氣系統(tǒng)以及其他相關(guān)輔助設(shè)施等。涉及到的煤調(diào)濕工藝流程分為煤料流程和煙氣流程。

1.2.1 煤料流程

原煤經(jīng)皮帶輸送機、卸料器運送至溜槽內(nèi)后，經(jīng)流化床對其水分進行調(diào)整并從流化床底部落至皮帶輸送機最終被運送至煤塔。

1.2.2 煙氣流程

焦爐所排放出的煙道氣在引風(fēng)機(通過變頻器對其風(fēng)量進行控制)的作用下通過DN1500的管道送至流化床下部；煙道氣在流化床設(shè)備內(nèi)部形成流化層并帶出部分水分后排除。所排除的氣體需經(jīng)過除塵器后采用允許排至大氣[4]。

本方案涉及到的主要設(shè)備，如表2所示。

表2 煙道氣余熱回收主要設(shè)備

2 煙道氣余熱回收實施及效益分析

2.1 煙道氣余熱回收方案的實施

多年來，在國家大力號召節(jié)能降耗生產(chǎn)的大環(huán)境下，山西焦化集團公司已經(jīng)具備電氣及熱工控制系統(tǒng)、蒸汽站計算機管理及自動化系統(tǒng)等。在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對焦爐煙道氣余熱進行回收。本工程余熱回收系統(tǒng)主要包括有軟化水處理裝置、水箱、中溫熱管蒸汽發(fā)生器、低溫熱管蒸汽發(fā)生器、外接管路、控制儀表、除氧器、除氧給水泵等組成；上述裝置或儀表均處于相對獨立狀態(tài)。生產(chǎn)系統(tǒng)增加余熱回收系統(tǒng)后涉及到主要設(shè)備，如表3所示。

表3 實施后關(guān)鍵設(shè)備及參數(shù)

本工程煙道氣余熱回收系統(tǒng)應(yīng)用后具有傳熱系數(shù)高、抗腐蝕能力強、阻力損失小以及可實現(xiàn)冷熱流體完全隔離的功能。

2.2 煙道氣余熱回收的效益分析

山西焦化集團公司實施煙道氣余熱回收系統(tǒng)后的效益可分為經(jīng)濟和社會兩方面的效益。

2.2.1 經(jīng)濟效益分析

該公司實施煙道氣余熱回收系統(tǒng)后的經(jīng)濟效益可通過能源消耗、能源產(chǎn)出等方面綜合分析。如表4 所示。

表4 改造前后能源消耗及產(chǎn)出對比

結(jié)合表3的主要項目對比，綜合改造前后運行管理費、維修費用、水費以及貸款利息等。改造后凈利潤為99.68萬元，遠大于改造前的凈利潤65.11萬元。

2.2.2 社會效益分析

社會效益主要指的是節(jié)能效益和減排情況。通過分析可知，改造后工廠按照每年運行8 000 h計算，每年可節(jié)約標準煤8 584 t；同時，每節(jié)約一噸煤可獲得政府補貼300元，即每年可獲得政府的相應(yīng)補貼為257.52萬元[5]。

經(jīng)統(tǒng)計，改造后每年的減排情況，如表5所示。

表5 改造后焦化廠減排情況

綜上所述，對山西焦化集團公司進行煙道氣余熱回收改造后每年凈利潤可增加34.57萬元；通過節(jié)能可補貼257.52萬元，對應(yīng)的C、SO2等有害氣體的減排量明顯。

3 結(jié)語

焦化廠為對原煤進行再加工的場所，在實際煉焦過程中會產(chǎn)生多種類型的副產(chǎn)物。其中，煙道氣為主要副產(chǎn)物之一，其排出的同時不僅造成環(huán)境污染還會導(dǎo)致熱能的浪費。因此，本文以山西焦化集團公司為例，通過對其煙道氣余熱進行回收并對其煤的水分進行調(diào)整已達到降低能耗、增產(chǎn)的目的。實踐表明，對山西焦化集團公司進行煙道氣余熱回收改造后每年凈利潤可增加34.57萬元；通過節(jié)能可補貼257.52萬元，對應(yīng)的C、SO2等有害氣體的減排量明顯。