弓學(xué)敏,王 晨,董 帥,馮嬌龍楊九林

(1．華北電力大學(xué)，河北 保定 071003；2．保定華電電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 保定 071003；3．天津市熱電有限公司，天津 300000；4．機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計(jì)研究院，安徽 230601)

弓學(xué)敏1,2,王 晨1,董 帥1,馮嬌龍3，楊九林4

(1．華北電力大學(xué)，河北 保定 071003；2．保定華電電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 保定 071003；3．天津市熱電有限公司，天津 300000；4．機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計(jì)研究院，安徽 230601)

0 引 言

干法熄焦是相對(duì)于濕法熄焦而言,采用惰性氣體熄滅赤熱焦炭的一種熄焦方法[1-3]。干熄焦工藝由于具有能夠回收利用紅焦顯熱、改善焦炭質(zhì)量、減輕熄焦操作對(duì)環(huán)境污染等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外煉焦行業(yè)推廣使用[4-7]。因此，如何高效利用干熄焦技術(shù)，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)面臨的重要課題。

目前，清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、上海理工大學(xué)等對(duì)干熄焦技術(shù)進(jìn)行了研究。在干熄爐內(nèi)焦炭與循環(huán)氣體間的傳熱和流動(dòng)、干熄爐內(nèi)布料和供風(fēng)對(duì)焦炭粒度分布和換熱、干熄焦余熱鍋爐內(nèi)的傳熱特性以及干熄焦系統(tǒng)的主要設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。為干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和余熱高效回收利用提供了技術(shù)支持[8-12]。但對(duì)于系統(tǒng)部件的內(nèi)部過程研究還較少。

1 干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)

遷安中化煤化工有限責(zé)任公司擁有3套15 MW干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)，具體流程如圖1所示。

圖1 干熄焦系統(tǒng)的熱力循環(huán)流程圖

如圖1所示，干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)分為余熱回收系統(tǒng)和余熱利用系統(tǒng)兩部分。余熱回收系統(tǒng)主要是在干熄爐與余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行，通過惰性循環(huán)氣體回收紅焦顯熱，并將余熱鍋爐中的水加熱成具有一定參數(shù)的過熱蒸汽，實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞；余熱利用系統(tǒng)主要是在汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)行，將余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽送入汽輪機(jī)，將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并通過發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)換[13-15]。

2 干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力分析

2.1 計(jì)算參數(shù)

遷安中化干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)的主要熱工參數(shù)見表1。計(jì)算過程中，其他參數(shù)的取值為：干熄爐散熱損失為2%，焦炭燒損率為1.5%，余熱鍋爐排污率為2%，余熱鍋爐保熱系數(shù)為0.98，給水壓力為汽包壓力的1.2倍，主蒸汽管道溫降為15 ℃， 主蒸汽管道壓降為5%。

表1 遷安中化干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)主要熱工參數(shù)

表2 熱平衡與平衡主要計(jì)算結(jié)果對(duì)比

對(duì)比數(shù)據(jù)結(jié)果，通過分析可知：

3 EUD圖像分析

(1)

在干熄爐內(nèi)冷卻段，焦炭與循環(huán)氣體間主要是以對(duì)流換熱的形式傳遞能量，隨著換熱的進(jìn)行，循環(huán)氣體里CO的濃度逐漸升高，再加上焦炭熱解析出揮發(fā)分中的H2、CH4、CO，使循環(huán)氣體里的易燃易爆氣體含量越來越高。為了降低可燃組分的濃度，向循環(huán)氣體通入工業(yè)氮?dú)?，或者有?jì)劃地吸入空氣到高溫區(qū)。干熄焦系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，通入空氣的位置主要在干熄爐內(nèi)的環(huán)形煙道，燒掉大量的焦粉和可燃?xì)怏w。本文忽略干熄爐冷卻段的焦炭燒損，而將焦炭燒損等效為環(huán)形煙道內(nèi)焦粉和可燃?xì)怏w的燃燒[10]。

故干熄爐內(nèi)部換熱過程分為兩部分：冷卻段焦炭與循環(huán)氣體的對(duì)流換熱過程和環(huán)形煙道段焦粉和可燃?xì)怏w燃燒并與循環(huán)氣體換熱的過程。圖2即為干熄爐內(nèi)部換熱過程的EUD圖。

圖2 干熄爐內(nèi)部換熱過程的EUD圖

圖3 余熱鍋爐內(nèi)部換熱過程的EUD圖

圖4 汽輪機(jī)內(nèi)部做功過程的EUD圖

4 結(jié)束語

[1] 王思薇．國(guó)內(nèi)外干熄焦技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].技術(shù)與裝備縱橫，2006,(5):46-49.

[2] 余國(guó)普.寶鋼煉焦節(jié)能技術(shù)的成效及展望[J].冶金能源，2015,34(1):7-11.

[3] 黃生琪，周菊花.我國(guó)節(jié)能減排的意義、現(xiàn)狀及措施[J].節(jié)能技術(shù)，2008,26(148):172-175.

[4] 馬 賽，趙建波.飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在某鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用實(shí)例[J].應(yīng)用能源技術(shù),2014,3(195):33-35.

[5] 婁湖山．國(guó)內(nèi)外鋼鐵工業(yè)能耗現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能對(duì)策[J].冶金能源，2007,26(2):7-11.

[6] 鄭明東,李光輝,崔 平,等.干熄焦技術(shù)在節(jié)能減排中的作用與地位[J].燃料與化工，2011,42(5):1-4.

[7] 熊仁聰.重鋼焦化廠余熱回收利用工藝技術(shù)的研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2007.

[8] 翟耀文.干法熄焦技術(shù)及設(shè)備[J].通用機(jī)械，2013,(2):56-60.

[9] 于 泉,張欣欣,馮妍卉,等．干熄爐內(nèi)焦炭下降的粘性流模型及其比較研究[J].工業(yè)加熱，2005,34(1):11-13.

[10] 劉志成，馮妍卉，張欣欣,等．干熄爐料鐘布料焦炭粒度分布的研究[J].熱科學(xué)與技術(shù)，2006,5(3):251-255.

[11] 文 亮，張欣欣，馮妍卉，等．干熄焦擋板除塵器除塵性能的數(shù)值模擬[J]．工業(yè)加熱，2005,34(2):36-47.

[12] 馮妍卉，張欣欣，吳懋林.干熄焦?fàn)t內(nèi)焦炭下降運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究[J].鋼鐵,2007,4(7):15-18.

[13] 許明超，馮妍卉，張欣欣,等．考慮燃燒反應(yīng)的干熄爐內(nèi)一維傳熱模擬[J].冶金能源，2006,25(4):16-19.

[16]AlessandroFranco,Nicolagiannini.Ageneralmethodfortheoptimumdesignofheatrecoverysteamgenerators.[J].Energy,2006,31(15):3342--3362

[17] 金紅光,林汝謀.能的綜合梯級(jí)利用與燃?xì)廨啓C(jī)總能系統(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社,2008，236-239.

[18] 李慶奎,郭 銳.干熄焦焦炭燒損率與噸焦產(chǎn)氣量分析[J].燃料與化工,2015,46(1):25-27.

The Energy Utilization Diagram of CDQ Waste Heat Power Generating System

GONG Xue-min1,2, WANG Chen1, DONG Shuai1, FENG Jiao-long3,YANG Jiu-lin4

(1.North China Electric Power University, Baoding 071003, Hebei Province, China; 2.Baoding Huadian Electric Power Design Institute Co，Ltd，Baoding 071003, Hebei Province, China; 3. Tianjin Thermal Power Co, Ltd, Tianjin 300000, China;4.The First Design Institute of Machinery Industry, Anhui 230601,China)

This thesis takes the CDQ waste heat power generating system of Qian'an coal chemical industry limited liability company as the research object .Through thermal balance and energy balance calculation, the results show that the three parts which are the internal heat transfer process of dry quenching furnace and waste heat boiler and the internal work process of steam turbine have serious exergy loss, respectively of the total energy loss of 13.64%, 21.90% and 18.74%. Energy Utilization Diagram is based on energy balance calculation. The thesis utilizes the energy method to reveal the internal energy utilization process of the three major equipment, The results are shown as follows. Inside the chamber of the dry quenching furnace, the energy loss in the cooling section and annular flue section are almost equal, Inside the chamber of the waste heat boiler, The energy loss of the evaporator section and the end of Steam turbine are both the biggest Finally, according to the results of the Energy Utilization Diagram,the thesis puts forward some optimization measures about the three main equipment to improve tons coke net generating capacity in the CDQ waste heat power generation system.

CDQ waste heat utilization; Thermal balance; Energy balance; Energy Utilization Diagram

2015-03-18

2015-04-10

弓學(xué)敏(1971-)，男，碩士研究生，高級(jí)工程師。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.05.011

TK

A