龍國清

首鋼水鋼鐵焦事業(yè)部 貴州六盤水 553028

1 工藝系統(tǒng)簡介

煉焦過程中熱平衡分布情況如表1 所示。

表1

1.1 上升管荒煤氣余熱利用工藝流程

由除鹽水站出口管道輸出壓力為0．4MPa 的除鹽水到余熱回收除鹽水箱的整個工藝流程，通過除鹽水進(jìn)水電磁閥控制除鹽水箱的液位，通過除氧水泵恒壓供水，通過PID 控制進(jìn)水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)除氧器液位。進(jìn)行除氧加熱產(chǎn)生102 ～104℃的除氧水，經(jīng)汽包給水泵輸送至汽包，通過PID 調(diào)節(jié)汽包進(jìn)水調(diào)節(jié)閥保持設(shè)定水位（250mm），汽包通過強(qiáng)制循環(huán)泵向7．3m 焦?fàn)t上升管換熱裝置供水[1]。焦?fàn)t煉焦生產(chǎn)過程中，炭化室煤餅產(chǎn)生溫度為650 ～950℃的焦?fàn)t荒煤氣，焦?fàn)t荒煤氣通過裝置內(nèi)壁傳熱給換熱器。換熱后，上升管換熱器出口的荒煤氣溫度為500 ～600℃，通過換熱器吸收熱量換熱產(chǎn)生的汽水混合物，通過汽水連接管道引至汽包，從汽包出來的飽和蒸汽并入低壓蒸汽管網(wǎng)，上升管荒煤氣余熱利用工藝流程如圖1 所示。

1.2 工藝設(shè)備組成

設(shè)備組成有荒煤氣顯熱回收利用裝置、汽水循環(huán)系統(tǒng)、蒸汽利用系統(tǒng)、檢測控制系統(tǒng)、輔助加藥除氧連排定排系統(tǒng)等，設(shè)計(jì)每年產(chǎn)生0．6 ～0．8MPa 飽和蒸汽22．1 萬t 左右，設(shè)計(jì)指標(biāo)130kg 蒸汽/t 焦。工程配套的能源接點(diǎn)均就近接入。供電接點(diǎn)由焦化廠上一級變電站分別引來兩路獨(dú)立的380V 供電電源，且每路電源皆能承擔(dān)各區(qū)域100%的負(fù)荷；除鹽水來自除鹽水站，利用干熄焦附近的已有接點(diǎn)，在除鹽水站出口管道上附近接入；循環(huán)水接點(diǎn)是在干熄焦綜合管廊上利用已有接點(diǎn)就近接入；外送蒸汽是在干熄焦綜合管廊上利用已有接點(diǎn)，就近接入。上升管換熱器為焦?fàn)t頂部沿焦?fàn)t機(jī)側(cè)縱向布置，熱力系統(tǒng)與上升管換熱器之間的連接管道（上升管和下降管）布置于焦?fàn)t機(jī)側(cè)管廊的預(yù)留位置[2]。配電室間采用空調(diào)冷卻電氣設(shè)備，采用必要的封閉設(shè)施。電氣控制系統(tǒng)工程師站安裝在焦?fàn)t控制室內(nèi)。

1.3 上升管顯熱回收利用裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)

上升管顯熱回收利用裝置分上升管換熱器及自動測溫系統(tǒng)兩部分。焦?fàn)t上升管荒煤氣顯熱回收裝置分為內(nèi)壁、汽化裝置、外壁3部分，將焦?fàn)t原上升管更換為開發(fā)的上升管荒煤氣顯熱回收裝置后，焦?fàn)t荒煤氣通過裝置內(nèi)壁換熱，產(chǎn)生的蒸汽集中至汽包。上升管換熱器結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

具有如下設(shè)計(jì)特點(diǎn)：（1）上升管換熱器共計(jì)100 個，分別布置在焦?fàn)t機(jī)側(cè)上升管位置，荒煤氣流向?yàn)橄逻M(jìn)上出，除氧水為下進(jìn)上出，二者進(jìn)行順流換熱。順流是為了控制壁溫，保證內(nèi)部不低于焦油露點(diǎn)溫度[3]。（2）上升管換熱器采用并聯(lián)方式排列。（3）每臺上升管換熱器進(jìn)水處設(shè)置自動控制閥門，自控閥門根據(jù)測量的立管內(nèi)煤氣溫度進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)（溫度信號由業(yè)主方提供接入點(diǎn)）；出水口設(shè)置手動閥門，可以根據(jù)需要隨時進(jìn)行換熱器切斷。（4）上升管換熱器保證其環(huán)保性、安全性、節(jié)能性，材料采用耐高溫性能的材料，具備耐熱防漏水、防結(jié)石墨及防掛焦油3 重功能。（5）自動測溫系統(tǒng)，是上升管余熱回收的重要組成部分，監(jiān)控上升管的工作狀態(tài)，通過上升管的表面溫度的測量來判斷上升管是否缺水，保障上升管安全、平穩(wěn)地運(yùn)行，延長上升管的使用壽命。（6）系統(tǒng)設(shè)計(jì)對上升管換熱器的安全性具有可靠的保證性。①為防止由于布水不均勻?qū)е律仙芨蔁闆r的發(fā)生，系統(tǒng)管道采用梯級布置?？紤]到焦?fàn)t運(yùn)行的情況，采取4 個上升管換熱器為一供水分管，3 個分管并為1 個支管，總管采用變徑的方法，有效保證每個上升管換熱器的進(jìn)水量相對均勻，并在每個支管與總管連接處安裝閥門，保證特殊情況下可以停止單根或1組上升管的運(yùn)行，不影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行。②通過強(qiáng)制循環(huán)泵、大流量低揚(yáng)程、分段的管網(wǎng)布局，充分保證每個上升管換熱器的進(jìn)水相對均勻。③考慮焦?fàn)t停電可能造成的換熱裝置斷水干燒，采用兩路電源自動切換供電。該新型上升管換熱器具有耐高溫性能，上升管連續(xù)干燒時間為1 個月以上，但考慮到上升管器干燒時間過長再進(jìn)水，溫差比較大，影響上升管使用壽命，故干燒時間盡可能短[4]。

2 上升管余熱荒煤氣余熱回收建議

焦?fàn)t荒煤氣的余熱回收利用歷來都是焦?fàn)t能源回收利用的主要關(guān)注點(diǎn)，荒煤氣余熱利用技術(shù)是對于占焦?fàn)t支出熱的36%中的溫余熱進(jìn)行利用的技術(shù)。目前焦化行業(yè)傳統(tǒng)的方法是噴灑大量70 ～75℃循環(huán)氨水，其在吸收荒煤氣熱量后蒸發(fā)，使荒煤氣溫度得以降低，但如此會造成荒煤氣的熱量白白浪費(fèi)；而焦?fàn)t上升管余熱回收利用系統(tǒng)既通過與循環(huán)除氧水的熱交換達(dá)到了降低荒煤氣溫度的目的，又使除氧水換熱后轉(zhuǎn)換為蒸汽，使能源得到了充分的利用?；厥照羝Ч黠@，荒煤氣溫度下降明顯，上升管氨水噴灑大幅降低。作業(yè)環(huán)境明顯改善，上升管余熱回收系統(tǒng)的應(yīng)用對改善爐頂作業(yè)環(huán)境起到至關(guān)重要的作用。不僅具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有較顯著的環(huán)境效益和社會效益。