陳興林

摘要：干熄焦作為焦化生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，鍋爐設計選型對生產(chǎn)效率、質(zhì)量有著直接作用。文章通過對干熄焦鍋爐與干熄焦原理進行分析，結合鍋爐運行現(xiàn)狀探討具體的設計措施。

關鍵詞：干熄焦;鍋爐設計;設計問題;干熄焦鍋爐

引言

獨立焦化廠開工備用鍋爐系統(tǒng)負責全廠的開工用低壓蒸汽和生產(chǎn)時其他供汽源檢修或事故工況時的供汽（低壓蒸汽或中壓蒸汽）。開工備用鍋爐燃用天然氣、焦爐煤氣或輕柴油，運行工況為不定期短時間運行。因此，合理配置鍋爐系統(tǒng)、采取合理措施對排放的尾氣進行處理，既能增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，節(jié)約能源，滿足目前環(huán)保的排放要求，又可提升企業(yè)的社會效益，符合國家相關節(jié)能減排政策。

1干熄焦鍋爐相關概述

干熄焦鍋爐是一種特殊的余熱鍋爐，系單鍋筒、強制循環(huán)+自然循環(huán)水管鍋爐，爐膛為膜式水冷壁結構，其工作原理是利用吸收了紅焦顯熱的高溫循環(huán)氣體與除鹽除氧純水熱交換，產(chǎn)生額定參數(shù)（溫度和壓力）和品質(zhì)的蒸汽，并輸送給熱用戶的一種受壓、受熱的設備。它的組成結構主要是由“鍋”“爐”和附件儀表及附屬設備構成?！板仭奔村仩t本體部分，包括鍋筒、過熱器、蒸發(fā)器、省煤器、水冷壁、下降管、上升管和集箱等部件;“爐”由爐墻和鋼架等部分組成。我廠的干熄焦鍋爐設計參數(shù)為：最大蒸發(fā)量70t/h，額定蒸汽壓力4.52MPa，額定蒸汽溫度470℃。

2干熄焦鍋爐設計時需注意的幾個問題

由于干熄焦技術在提高焦炭強度、節(jié)能減排、減少環(huán)境污染等方面比濕法熄焦具有更顯著的優(yōu)點，因此《焦化行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，在“十三五”時期，鋼鐵企業(yè)干熄焦裝置配置率需達到90%以上。隨著干熄焦技術的廣泛應用，業(yè)內(nèi)越發(fā)重視利用干熄焦余熱高效發(fā)電。鋼鐵廠中的焦化工序在生產(chǎn)焦炭的過程中會產(chǎn)生大量的能耗，這些能耗主要分為4個部分，即高溫紅焦顯熱、焦爐上升管荒煤氣的高溫余熱、燃燒煙道廢氣的中低溫余熱和焦爐散熱。目前，對高溫紅焦顯熱進行回收的干熄焦余熱回收技術發(fā)展得最為成熟。20世紀80年代初期，中國開始采用干熄焦技術。該技術采用惰性氣體（多為N2）進行紅焦降溫冷卻，吸熱后的惰性氣體經(jīng)干熄焦鍋爐進行熱交換，干熄焦鍋爐產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的惰性氣體由循環(huán)風機重新鼓入干熄爐[1]。工業(yè)和信息化部印發(fā)的《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級規(guī)劃（2016—2020年）》）中明確要求推進綠色制造，并將高溫高壓干熄焦技術列為了重點推廣的節(jié)能減排技術。因此，干熄焦余熱回收所產(chǎn)蒸汽的品質(zhì)在日益提高，其帶來的發(fā)電效益也備受關注。提高干熄焦余熱回收系統(tǒng)發(fā)電量的方法有以下幾種：第一，提高干熄焦鍋爐的蒸汽產(chǎn)量;第二，提高蒸汽參數(shù)，例如將干熄焦余熱鍋爐參數(shù)提高至高溫超高壓，發(fā)電效率可以提高6百分點;第三，優(yōu)化循環(huán)水溫度，降低汽輪機排汽壓力，減小冷源損失，提高發(fā)電效率;第四，采用高效汽輪機，提高干熄焦余熱回收系統(tǒng)的發(fā)電效率。

3干熄焦鍋爐設計改善措施

3.1多余熱梯級利用方案

依據(jù)“溫度對口，梯級利用”能量利用理念，多余熱梯級利用方案可以更合理地回收煉焦過程中產(chǎn)生的不同品位的余熱資源。該方案利用煙道廢氣的熱量來預熱干熄焦余熱回收系統(tǒng)中鍋爐的給水溫度，可降低干熄焦系統(tǒng)中余熱鍋爐換熱時的傳熱溫差，減少有效能的損失，提高能源利用效率。具體為：首先在干熄焦余熱回收系統(tǒng)中使用高溫高壓的余熱鍋爐進行高溫熱量的回收;另外在整個系統(tǒng)中，除氧器出口的水一部分經(jīng)過高壓泵加壓送入煙氣余熱回收系統(tǒng)，提高水溫后進入干熄焦系統(tǒng)中產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，另一部分的水經(jīng)水泵加壓后進入荒煤氣余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生中壓蒸汽[2]。

3.2除氧器配置的節(jié)能分析

焦化行業(yè)目前普遍采用大氣熱力式旋膜除氧器。布置方式有2種，一種為低位布置，一種為高位布置，并相應配備低位熱力除氧器和高位熱力除氧器。2種布置方式差異如下。首先，除氧器本體結構差異。目前低位熱力除氧器為組合式，除氧頭內(nèi)配置了1套多功能除氧裝置，比高位布置的除氧器多2臺前置水泵。即在除氧器出水口和鍋爐給水泵進水口之間增加前置水泵，保證鍋爐給水泵進水口有一定壓力，防止鍋爐給水泵汽蝕。低位布置的除氧器比高位布置的除氧器初投資略高10萬元。其次，除氧器廠房布置差異。低位布置除氧器比高位布置除氧器的鍋爐房廠房層數(shù)少，但鍋爐房占地面積大。對于高位除氧器，需要增加除氧器的安裝高度來提高鍋爐給水泵進水口的壓力，防止鍋爐給水泵汽蝕。一般高位除氧器的鍋爐房為3層廠房，除氧器布置在10m高的平臺上。而低位布置除氧器的鍋爐房為單層廠房，除氧器布置在底層，因此配備低位除氧器的鍋爐房占地面積要大一些。低位布置除氧器比高位布置除氧器的土建投資節(jié)省40萬元。

3.3鍋爐主機選型

干熄焦鍋爐安全可靠、連續(xù)穩(wěn)定運行是干熄焦裝置正常生產(chǎn)的關鍵。整個工程中一些焦熱力系統(tǒng)是由兩個部分所組成的。一個部分就是干熄焦鍋爐，第二個部分就是除氧緊張水泵站，我們根據(jù)這兩個裝置研究它們所對應的作用，以及在工程中所發(fā)揮的作用。干熄焦鍋爐，它的作用主要是降低干熄焦系統(tǒng)中所包含的循環(huán)氣體溫度以及這些氣體吸收的熱量，并且在這些氣體吸收的過程中，還有一些蒸汽的作用，來供給整個裝置的供熱和發(fā)電，這樣就會達到紅熱的裝置里面循環(huán)氣體可以達到熄焦時，吸收的熱量能夠得到回收的作用，所以，只要我國的技術在干熄焦鍋爐的應用中不斷地發(fā)展，這些干熄焦鍋爐的壓力等級可以分為兩個層次，一個是中級的，一個是高級的。蒸汽用于純凝機組電發(fā)電時，這些高中專業(yè)的中介比較多，給鍋爐業(yè)的水泵壓力增大的也很多，在同等規(guī)模的條件下，一次性投資比較大。

3.4做好防腐設計

在停爐檢修時，對二次過熱器爐管進行了全部更換，重新選擇了耐蝕性能較好的管材321H，是一種具有高強度、高抗氧化性、高抗晶界腐蝕性的奧氏體不銹鋼，可以延長過熱器爐管的使用壽命，減少高溫氧化和高溫硫腐蝕對爐管的危害。同時，要求在每次停爐檢查時，跟蹤管壁腐蝕情況，定期測厚，發(fā)現(xiàn)異常及時換管，發(fā)現(xiàn)管壁表面有沉積的腐蝕產(chǎn)物時要及時清除[3]。

3.5開工備用鍋爐的燃料種類

首先，純開工用鍋爐燃用天然氣、焦爐煤氣或輕柴油。當周邊有城市天然氣管網(wǎng)、天然氣或焦爐煤氣企業(yè)可以供氣時，一般開工鍋爐燃用天然氣或焦爐煤氣為首選;當周圍沒有天然氣或焦爐煤氣供應時，一般可購買天然氣罐作為開工鍋爐的燃料;若購買天然氣罐也不方便時，則選擇輕柴油為開工鍋爐的燃料。此時鍋爐燃燒系統(tǒng)配備煤氣及輕柴油2種燃燒器或煤氣及天然氣2種燃燒器，同時配備點火程序控制和熄火保護裝置、煤氣過濾器、鼓風機等。其次，備用鍋爐燃用焦爐煤氣。企業(yè)生產(chǎn)焦爐煤氣后，可直接用焦爐煤氣作為備用鍋爐的燃料。此時鍋爐燃燒系統(tǒng)配備煤氣燃燒器，同時配備點火程序控制和熄火保護裝置、煤氣過濾器、鼓風機、煤氣加熱器等。

結語

綜上所述，在提高干熄焦余熱回收系統(tǒng)發(fā)電量的多種方法中，采用高轉速汽輪發(fā)電機這一途徑是最簡單易行的。高轉速汽輪發(fā)電機組的技術成熟，重視干熄焦鍋爐設計的優(yōu)化能夠提高鍋爐運行效率，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟價值的最大化。

參考文獻

[1]徐榮廣，鐘凱，周繼良，等.干熄焦爐熱震損毀機理分析[J].中國冶金，2018，28（12）：7.

[2]薛立民，范正赟，朱長軍，等.260t/h大型干熄焦爐環(huán)形煙道內(nèi)墻應力場[J].鋼鐵，2019，54（1）：96.

[3]劉家煒.三鋼南區(qū)鍋爐管道腐蝕、燒嘴堵塞原因分析及對策[J].福建冶金，2018（1）：56-59.