李 濤,符鑫杰,張 曄

（中信重工機(jī)械股份有限公司,河南洛陽(yáng) 471039）

前言

干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)是以冷惰性氣體在干熄爐中與赤熱焦炭逆流接觸吸收其熱量，并終止其燃燒，吸收了紅焦熱量的惰性氣體作為二次能源，在干熄焦余熱鍋爐中生產(chǎn)高溫、高壓蒸汽而重新變冷，冷的惰性氣體再經(jīng)過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)去冷卻紅焦，蒸汽一般全部用來(lái)發(fā)電［1］。

隨著干熄焦設(shè)備的不斷國(guó)產(chǎn)化、先進(jìn)化和干熄焦工藝技術(shù)的不斷完善，干熄焦技術(shù)在我國(guó)鋼鐵廠和焦化廠中得到廣泛的應(yīng)用，干熄焦工藝流程也逐步趨于成熟。但是實(shí)際運(yùn)行中，由于某些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上還存在問(wèn)題，進(jìn)而影響整個(gè)干熄焦系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。故干熄焦余熱發(fā)電工藝系統(tǒng)還是存在一定的優(yōu)化空間。

1 干熄焦余熱發(fā)電工藝系統(tǒng)存在問(wèn)題

1.1 循環(huán)氣體旁通管引發(fā)副省煤器的腐蝕問(wèn)題

循環(huán)氣體旁通管引發(fā)副省煤器腐蝕表征現(xiàn)象是,副省煤器上方的循環(huán)氣體旁通管道中不斷有水滴到副省煤器的受熱面上,且干熄焦循環(huán)氣體中H2S、S等酸性氣體，進(jìn)而造成副省煤器受熱面的酸腐蝕。

1.2 射水箱排水浪費(fèi)的問(wèn)題

射水抽氣系統(tǒng)由于抽真空效果良好和投資成本較低，廣泛運(yùn)用在干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)中。射水箱的水在循環(huán)工作中不斷被加熱，由于夏季環(huán)境溫度偏高，射水箱的水溫?zé)o法僅靠大氣環(huán)境自然冷卻而降低。而射水箱的水溫直接影響射水抽氣器的抽真空效果。故為了保證凝汽器在較高的真空度下運(yùn)行，傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)是采用工業(yè)水補(bǔ)至射水箱，以降低射水箱的水溫，多余的水由射水箱的溢流口排出。這樣設(shè)計(jì)存在一個(gè)水資源嚴(yán)重浪費(fèi)的問(wèn)題。以裝機(jī)容量為25 MW的機(jī)組為例，射水抽氣器型號(hào)為SD-16，流量要求為260 m3/h，射水箱容積為12 m3。夏季為了保證凝汽器在較高的真空下運(yùn)行，需向射水箱每小時(shí)補(bǔ)充12 m3左右的工業(yè)水。夏季按照90天計(jì)算，則常規(guī)設(shè)計(jì)一個(gè)夏季需浪費(fèi)2.6萬(wàn)t工業(yè)水，每噸工業(yè)水按1.5元（含稅）計(jì)算，共計(jì)損失3.9萬(wàn)元。

2 問(wèn)題分析及優(yōu)化措施

2.1 循環(huán)氣體旁通管引發(fā)副省煤器的腐蝕問(wèn)題

2.1.1 腐蝕的原因

副省煤器的腐蝕兩個(gè)關(guān)鍵因素是水和循環(huán)氣體中含有酸性氣體。而循環(huán)氣體中酸性氣體的含量多少是由焦化工序中配煤的成分和焦餅成熟度高低來(lái)決定的。故防止副省煤器腐蝕關(guān)鍵點(diǎn)在于解決水的問(wèn)題。

要解決循環(huán)氣體管道有水產(chǎn)生這問(wèn)題，首先得研究循環(huán)氣體旁通管道產(chǎn)生水的機(jī)理。

在初期生產(chǎn)的時(shí)候，干熄焦循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)氣體基本不含有水份（詳見(jiàn)循環(huán)氣體成分表1），但隨著循環(huán)次數(shù)的增多，焦炭中殘存的揮發(fā)份不斷地析出，循環(huán)氣體中CO、H2、CH4等易爆易燃的氣體濃度不斷增大，為了控制循環(huán)氣體中可燃?xì)怏w濃度在爆炸極限以下，防止循環(huán)氣體系統(tǒng)發(fā)生爆炸，在正常運(yùn)行時(shí)基本上都是采用導(dǎo)入空氣將循環(huán)氣體中的可燃?xì)怏w成分燃燒掉［2］（循環(huán)氣體溫度超過(guò)650℃時(shí)）。由于導(dǎo)入空氣中含有一定的水分子，且可燃?xì)怏w中H2燃燒后產(chǎn)生了水，故循環(huán)氣體中會(huì)含有一定量的水份。

表1 循環(huán)氣體成分

循環(huán)氣體旁通管主要用于控制余熱鍋爐入口煙氣溫度不超過(guò)規(guī)定要求。當(dāng)余熱鍋爐入口煙氣溫度偏高時(shí)，通過(guò)打開(kāi)旁通管路的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥導(dǎo)入部分未經(jīng)過(guò)與焦炭換熱的循環(huán)氣體進(jìn)入余熱鍋爐煙氣入口而實(shí)現(xiàn)控制鍋爐入口煙氣溫度。但在干熄焦正常生產(chǎn)過(guò)程中鍋爐入口煙氣溫度基本上是可控的，因此正常生產(chǎn)時(shí)循環(huán)氣體的旁通管道的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥基本上處于關(guān)閉狀態(tài)［3］。

現(xiàn)在干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)中循環(huán)氣體的旁通管道一般由副省煤器的頂部垂直引出，管道的最低點(diǎn)布置在副省煤器受熱面的正上方。且循環(huán)氣體旁通管道不做保溫。

基于以上三點(diǎn)，干熄焦系統(tǒng)運(yùn)行一定時(shí)間后，進(jìn)入循環(huán)氣體旁通管道的循環(huán)氣體由于不流通加上循環(huán)氣體的含濕量增大，在循環(huán)氣體管道的末端不斷有水冷凝析出，進(jìn)而順著循環(huán)氣體旁通管道流至副省煤器的受熱面，造成副省煤器受熱面腐蝕。

2.1.2 優(yōu)化措施

通過(guò)以上的分析,循環(huán)氣體的旁通管道產(chǎn)生水是無(wú)法避免的,故只能考慮如何妥善將這部分水收集和排出。

通過(guò)分析原有設(shè)計(jì)管路走向（圖2），由于循環(huán)氣體旁通管路由副省煤器頂部引出，出口方向與副省煤器的受熱面垂直，出口初始的垂直段過(guò)長(zhǎng)且水平段位置偏高，不利于冷凝水的收集和防止冷凝水滴濺到副省煤器受熱面。故需要改變循環(huán)氣體旁通管路的走向（圖3）。將循環(huán)氣體旁通管改由副省煤器的側(cè)壁水平引出1.5 m左右再垂直向上，并在該水平段的最低處設(shè)置一個(gè)集水罩，收集管道的冷凝水。為了保證循環(huán)系統(tǒng)的嚴(yán)密性和冷凝水能夠自動(dòng)排出，在集水罩底部的排水管道上設(shè)置一個(gè)疏水閥。

2.2 射水箱排水浪費(fèi)的問(wèn)題

2.2.1 優(yōu)化措施

圖3 改造后循環(huán)氣體旁通管道圖

通過(guò)對(duì)射水抽氣系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)射水泵在高效工作區(qū)間流量范圍為180-260-290 m3/h，而射水抽氣器工作流量要求僅為260 m3/h；射水泵的揚(yáng)程在42～44 m左右；冷凝器循環(huán)水回水母管的壓力在0.18 MPa左右；若將射水箱中的多余的水通過(guò)射水泵送至冷凝器循環(huán)水回水母管是理論上可行了。

圖4 改造前后射水抽氣系統(tǒng)圖

射水系統(tǒng)優(yōu)化如下：在射水泵出口母管上引出一支路，并在管路上裝設(shè)一個(gè)截止閥和止回閥，將射水箱的多余的水送至冷凝器循環(huán)水回水母，見(jiàn)圖4所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)氣體管道旁路經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，徹底解決了副省煤器因循環(huán)氣體管道旁路的冷凝水而引發(fā)的腐蝕問(wèn)題、循環(huán)氣體中焦粉附著受熱面等問(wèn)題，提高了副省煤器的可靠性，確保了干熄焦系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

射水系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化后，在夏季能保證凝汽器在較高的真空下運(yùn)行、為增加原有系統(tǒng)的電耗，且減少了水資源的浪費(fèi)，符合日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求。