黃飛平 鄒駿

（柳州鋼鐵股份有限公司，廣西 柳州 545002）

0 引言

焦爐煙氣是一種低品位熱源，在南方地區(qū)，焦爐煙氣的排煙溫度一般為195 ～210 ℃，而且煙氣中含有SO2、NOx及粉塵，在沒有對焦爐煙氣進行脫硫脫硝除塵之前，焦爐煙氣的余熱是無法利用的。因為焦爐煙氣中所含的酸性氣體和粉塵會腐蝕、堵塞余熱回收裝置，短時間內(nèi)就會造成煙氣余熱回收裝置腐蝕穿孔或者堵塞失效。近幾年隨著國家超低排放政策的實施，幾乎所有焦爐都配備了焦爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，這就為焦爐煙氣余熱利用創(chuàng)造了有利條件。目前，南方地區(qū)焦爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置都采用的是SDS 脫硫＋布袋除塵＋SCR 脫硝工藝，系統(tǒng)的溫降為5 ～10 ℃，焦爐煙氣完成脫硝后的溫度為185 ～200 ℃。因為低溫低壓飽和蒸汽鍋爐的換熱管內(nèi)汽水混合物溫度一般要維持170 ℃，但脫硫脫硝后的排煙溫度最低只有185 ℃，氣水溫差只有15℃，很顯然，這個溫差基本無法生產(chǎn)低溫飽和蒸汽。根據(jù)焦爐煙氣脫硫脫硝除塵后的溫度特性，筆者開發(fā)了焦爐煙氣余熱間接蒸氨工藝。

1 焦爐煙氣余熱間接蒸氨工藝

1.1 開發(fā)焦爐煙氣余熱間接蒸氨工藝的起因

焦化蒸氨是指對煉焦過程中產(chǎn)生的剩余氨水進行加熱，將其中所含的揮發(fā)氨和固定氨脫除的一個工藝過程。按對塔底液體加熱方式的不同可以分為直接蒸氨和間接蒸氨2 種方式，由于直接蒸氨是直接向蒸氨塔中通入低壓蒸汽，因此簡便易行，在傳統(tǒng)設計中一般采用此蒸氨工藝。但與間接蒸氨工藝相比，直接蒸氨工藝不僅能耗高，而且加熱蒸汽直接進入廢水中無法回收，造成軟水的浪費和廢水量的增加，因此采用間接法蒸氨更符合國家節(jié)能減排的要求，同時有著明顯的經(jīng)濟效益和社會效益［1］。

柳鋼一化蒸氨系統(tǒng)原來采用蒸汽直接蒸氨，需要消耗低壓新鮮蒸汽，而蒸汽冷凝水混入廢水中，消耗了能源的同時，還給后續(xù)污水處理工藝增加了負擔，鑒于此，柳鋼利用三四焦焦爐煙氣脫硫脫硝除塵后凈煙氣余熱，研究開發(fā)焦爐煙氣余熱蒸氨工藝。

1.2 工藝開發(fā)思路

因為焦爐煙氣脫硫脫硝除塵后為185 ℃的低品位熱源，無法直接產(chǎn)生低壓蒸汽，而蒸氨塔塔底廢水溫度約為110 ℃，這為凈化后焦爐煙氣為熱源進行余熱蒸氨提供了合理的溫度梯度。但蒸氨塔塔底廢液含有一定量的瀝青渣，而且蒸氨塔距離相鄰的焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)距離較遠，如果直接將蒸氨塔底廢液送至焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)加熱將造成沿途管道的腐蝕和堵塞，處理起來難度非常大。針對工藝實際情況，擬采用過熱除鹽水作為熱媒水進行焦爐煙道氣余熱間接蒸氨改造，工藝路線見圖1。

圖1 焦爐煙氣余熱間接蒸氨工藝路線

從焦爐脫硫脫硝系統(tǒng)過來的185 ℃凈煙氣自上而下與熱媒水（過熱除鹽水）逆流換熱，凈煙氣冷卻至132 ℃后通過煙氣引風機排放。熱媒水在煙氣換熱模塊中從122 ℃被加熱到152 ℃后送至廢液閃蒸器中用來加熱循環(huán)廢液，熱媒水循環(huán)過程中通過穩(wěn)壓罐始終保持0.7 ～0.8 MPa的壓力，防止熱媒水汽化，當熱媒水系統(tǒng)壓力降低時通過干熄焦除鹽水給水泵（出口壓力1.2 MPa）給熱媒水系統(tǒng)補水補壓，當熱媒水系統(tǒng)超壓或者不凝氣在穩(wěn)壓罐上方聚集造成穩(wěn)壓罐液位偏低時通過穩(wěn)壓罐頂?shù)男箟嚎谛箟盒箽猓瑥亩冀K保持熱媒水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定而且沒有汽化。

從蒸氨塔底來的117 ℃左右的廢液通過高度差和塔底壓力自流進廢液沉淀槽，在廢液沉淀槽中對廢液中的瀝青渣進行沉淀，廢液沉淀后的清液溢流過廢液沉淀槽中的溢流隔板然后進入廢液循環(huán)泵，通過廢液循環(huán)泵壓入廢液閃蒸器中和熱媒水換熱，廢液升溫到126 ℃并閃蒸出部分蒸汽進入蒸氨塔進行蒸氨。原有的低壓直接蒸汽蒸氨系統(tǒng)保留，在間接蒸氨系統(tǒng)提供的熱量不足時以低壓直接蒸汽作為熱量補充，已保證蒸氨塔能夠達到設計處理量。

2.3 工藝運行效果

柳鋼焦化廠將一化蒸氨系統(tǒng)用直接蒸汽蒸氨和焦爐煙道余熱蒸氨進行了蒸氨后蒸氨廢水指標對比，對比結(jié)果見表1，通過對比可知余熱蒸氨后的廢水指標和直接蒸氨后的廢水指標基本一致，對后續(xù)水處理系統(tǒng)并不會造成不良影響，通過長時間的間接蒸氨運行也驗證了間接蒸氨的蒸氨廢水對水處理系統(tǒng)并無不良影響。

表1 直接蒸氨和間接蒸氨后蒸氨廢水參數(shù)對比

通過長時間的運行，焦爐煙氣余熱間接蒸氨的運行參數(shù)見表2。

表2 焦爐煙氣余熱蒸氨運行參數(shù)

從表2 可知熱媒水入口平均水溫152 ℃，出口平均水溫122 ℃，溫差△t水=30 ℃，熱媒水循環(huán)量M水=125 t/h=125×103kg/h。

水的比熱容為C水=4.2 kJ（kg·℃），蒸汽比熱容為C蒸汽=2.1 kJ（kg·℃），水的汽化潛熱為C 汽化=2 260 kJ/kg［2］。在此情況下計算熱媒水替代了多少溫度為160 ℃的低壓蒸汽。

首先計算1 t 160 ℃的低壓蒸汽從160 ℃降到100 ℃（△t蒸汽=60 ℃）并凝結(jié)成水能放出的熱量。

Q蒸汽=（C蒸汽·△t蒸汽+C汽化）×1 000 kg/t=（2.1×60+2 260）×1 000=2.386×106kJ/t。

再計算125 t/h 的熱媒水在溫差30 ℃時放出的熱量Q水=M水·C水·△t水=125×103×4.2×30=15.75×106kJ/h。

熱媒水每小時替代160 ℃的低壓蒸汽量M蒸汽為：M蒸=Q水×Q蒸汽=15.75×106÷2.386×106=6.6 t/h。

通過計算可以得出柳鋼的焦爐煙氣余熱間接蒸氨系統(tǒng)每小時可替代6.6 t 的低壓蒸汽，相對減少了6.6 t/h的蒸氨廢水，在沒有通入直接低壓蒸汽的情況下，焦爐煙氣余熱間接蒸氨系統(tǒng)最大蒸氨上水量可達30 t/h。

本系統(tǒng)使用到的熱媒循環(huán)水泵和廢液循環(huán)泵功率分別為45 kW 和30 kW，合計75 kW，目前運行頻率都不到30 Hz，在余熱系統(tǒng)投用后柳鋼三四焦脫硫脫硝裝置的6 000 kV 高壓引風機因為煙氣溫度下降，煙氣體積縮小，運行頻率降低了1Hz，目前此風機電機1 Hz 的頻率對應10 A 的電流，折合節(jié)電85 kW，因此為余熱蒸氨系統(tǒng)而開的2 臺水泵在抵扣高壓引風機節(jié)電功率后，實際整個系統(tǒng)是節(jié)電運行的。

在柳鋼一化余熱蒸氨對應的三四焦焦爐煙氣脫硫脫硝及余熱回收系統(tǒng)當前負荷下，焦爐煙氣余熱蒸氨系統(tǒng)可代替低壓蒸汽6.6t/h，按低壓蒸汽80 元/t，蒸氨廢水處理費20 元/t，系統(tǒng)1 a 運行8 700 h 計算，柳鋼焦爐煙氣余熱蒸氨系統(tǒng)創(chuàng)經(jīng)濟效益574.2 萬元/a，經(jīng)濟效益顯著。

2 結(jié)語

通過以上分析比較可以看出，焦爐煙氣余熱蒸氨系統(tǒng)巧妙的利用了焦爐煙氣的余熱，并對蒸氨系統(tǒng)進行了間接蒸氨的改造，實現(xiàn)了低品質(zhì)余熱的梯級化利用，不僅環(huán)保節(jié)能，而且產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益，是一種值得推廣應用的環(huán)保節(jié)能工藝。