焦化廠煤氣初冷器余熱利用研究

周林

焦化廠煤氣初冷器余熱利用研究

周林

通過對焦化廠煤氣初冷器余熱利用的可行性分析，采取了相應(yīng)技術(shù)措施，實現(xiàn)了煤氣初冷器余熱在供曖系統(tǒng)中的利用，改善了供曖效果，節(jié)能減排成效顯著。

初冷器;余熱利用;節(jié)能減排

雞西礦業(yè)集團焦化廠是1985年建廠，主要產(chǎn)品是焦炭和煤氣。設(shè)計年產(chǎn)焦碳10萬噸，承擔著市區(qū)居民和公福燃氣供應(yīng)。煤氣從生產(chǎn)到輸送給用戶需經(jīng)過回收、凈化等若干生產(chǎn)環(huán)節(jié)。初冷器就是焦化廠生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備之一，它是一大型橫管冷卻器，其內(nèi)部均布著2000余根換熱管，總換熱面積400多平方米。焦爐產(chǎn)生的煤氣經(jīng)循環(huán)氨水噴淋后溫度降到80℃左右，還要經(jīng)過初冷器冷卻達到20℃左右后，才能經(jīng)風機、電撲焦油器再經(jīng)過終冷器進入回收工藝。煤氣在初冷器中是經(jīng)過水來進行冷卻的，循環(huán)水泵將低溫水(15℃以下)送到初冷器同煤氣進行充分的熱交換后，達到35℃以上，現(xiàn)經(jīng)過循環(huán)水工段冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，在這個過程中煤氣釋放出大量的熱，投產(chǎn)多年來，初冷器一直在設(shè)計工藝狀態(tài)下運行，隨著國家對焦化企業(yè)節(jié)能減排管理的完善以及企業(yè)自身管理的不斷細化，深入挖潛、節(jié)支降成也成為了企業(yè)的一個效益增長點。怎樣把初冷器的余熱進行充分利用，列入了焦化廠技改課題。

1 可行性分析

焦化廠煤氣冷卻器設(shè)計數(shù)量為三臺，使用工藝是串聯(lián)。煤氣在冷卻器冷卻的流程是，煤氣依次經(jīng)過三臺冷卻器，溫度由80℃降到20℃。煤氣經(jīng)過每臺冷卻器后都有不同的溫降。而供給初冷器使用的循環(huán)上水(低溫水)則是并聯(lián)供給的，也就是說供給三臺初冷器的冷卻水溫度相同。以上分析說明，三臺冷卻器出水(循環(huán)下水)溫度是不同的，有溫度差的。由于煤氣首先經(jīng)過1號初冷器，所以出水溫度同其他兩臺相比，相對偏高。經(jīng)過實測溫度可達50℃。那么設(shè)想，如果把1號煤氣冷卻器的水冷卻系統(tǒng)同其他兩臺冷卻器分開，接入廠區(qū)采暖系統(tǒng)，形成獨立的冷卻系統(tǒng)，把1號冷卻器作為供熱系統(tǒng)一個熱源(或者是作為供熱系統(tǒng)二次加熱的熱源)，用于廠區(qū)供熱系統(tǒng)應(yīng)該是可行的。由于焦化廠廠區(qū)的熱水采暖系統(tǒng)是閉路循環(huán)，且系統(tǒng)供、回水溫差不超過15℃(廠區(qū)供熱系統(tǒng)多年運行實測數(shù)據(jù))，那么供熱系統(tǒng)經(jīng)過1號冷卻器反復循環(huán)后供熱溫度還會有升高空間。在供暖初期因室外氣溫不是很低，供熱負荷達不到冬季設(shè)計數(shù)值，西部區(qū)域供熱回水經(jīng)集水器混合后的溫度，在鍋爐不運行的情況下，仍然能滿足廠區(qū)一段時間內(nèi)的供熱要求。因此認為煤氣冷卻器冷卻水熱量是可以有效利用的。煤氣工藝溫度的控制也可以通過調(diào)節(jié)其它兩臺冷卻器的低溫水供給量來實現(xiàn)。

2 技改方案確定

那么以什么樣的方式，怎樣才能更好、更合理地把初冷器這部分熱量應(yīng)用于廠區(qū)供熱系統(tǒng)，考慮了以下兩種方案:

2.1 方案一。

把初冷器做為熱源，因受其提供熱能力限制，設(shè)計時考慮把廠區(qū)比較集中的供熱建筑物劃為一個供熱小區(qū)，從供熱系統(tǒng)中分割出來，用初冷器作為小區(qū)域的冬季采曖提供熱源，重新建立一個小區(qū)域供熱系統(tǒng)。采用此方案需要重新建熱水循環(huán)泵房、購買安裝熱水泵、敷設(shè)熱水循環(huán)泵管路系統(tǒng)，除污器、定壓系統(tǒng)等設(shè)施，系統(tǒng)改造完成后需要配置相應(yīng)的設(shè)備運行管理人員。小區(qū)供熱相對獨立。

2.2 方案二。

根據(jù)焦化廠廠區(qū)供熱區(qū)域的分布及現(xiàn)有管網(wǎng)的鋪設(shè)走向，因礦棱河西部為后期建設(shè)，距離鍋爐房遠，供熱面積近1萬平方米，僅廠部7層辦公樓近4000平方米，冬季供熱效果相對較差，但其供熱主管道在初冷器附近鋪設(shè)，如果把初冷器做為西部供熱區(qū)域的二次加熱源來提高西區(qū)的供熱熱媒溫度，在一定程度上可以提高廠辦公樓、宿舍、質(zhì)檢科、職工食堂等建筑的供熱溫度，改善其供熱效果，同時也可使廠區(qū)總回水溫度有一定提高。那么相應(yīng)的供熱出口溫度也隨之提高。這部分熱量也不會被浪費。

對以上兩種方案的分析比較，方案一因小區(qū)相對獨立，但供熱熱源只有一個，無備用熱源，一旦初冷器出現(xiàn)故障，短時間不能修復，在寒冷的冬季將造成供熱設(shè)施凍壞而遭受損失，影響正常供熱。另外改造建設(shè)投資也比較大，還要增加設(shè)備運行管理人員。方案二同方案一相比，可不必建熱水泵房，不用新購置循環(huán)水泵等設(shè)備，管路鋪設(shè)距離短、施工方便、投資少，施工完成后操作維修方便。綜合考慮采用第二套方案。

3 技術(shù)措施

3.1 煤氣冷卻器工藝設(shè)計三臺，串聯(lián)使用，因進入1號初冷器的煤氣溫度較高，換熱時傳熱溫差大，釋放熱量相對另外兩臺要大，換熱后的水溫高于其它兩臺初冷器。所以選用1號初冷器作為西部區(qū)域二次加熱熱源。

3.2 初冷器是一橫管換熱器，僅直徑32×3.5mm換熱管2000余根，熱媒經(jīng)過初冷器時要克服較大的沿程阻力和局布阻力，水泵需要提供相應(yīng)的供熱壓力，所以將熱水泵設(shè)置的調(diào)壓回流管關(guān)閉，將系統(tǒng)由膨脹水箱定壓改造成補給水泵定壓，這樣可以根據(jù)需要通過點接點壓力表將系統(tǒng)設(shè)定合理的工作壓力。初步設(shè)定系統(tǒng)工作壓力為 0.36－0.4MPa。

3.3 因初冷器進水閥門2和出水閥門3使用時間較長，把初冷器循環(huán)水進、出口閥加設(shè)盲板，防止因閥門關(guān)閉不嚴造成供熱系統(tǒng)丟水。

3.4 把鍋爐的出水總管和總回水加設(shè)Dg150旁通管，當鍋爐不運行時把旁通管的閥門10開啟，關(guān)閉供熱系統(tǒng)同鍋爐聯(lián)接的閥門11、12，使熱媒不經(jīng)過鍋爐直接進行循環(huán)。。當室外氣溫降低初冷器提供熱量不能滿足供熱要求，需經(jīng)鍋爐再加熱提高供熱溫度時，關(guān)閉旁通閥10開啟同鍋爐聯(lián)接閥門11和閥門12，熱媒經(jīng)鍋爐再加熱后循環(huán)。

3.5 供熱管路同初冷器連接時，除設(shè)置聯(lián)接閥4、5外還設(shè)置旁通閥6。當煤氣初冷器因故不能運行時，可打開旁通閥6，關(guān)閉聯(lián)接閥4、5，初冷器同供熱系統(tǒng)隔斷，恢復原鍋爐作為熱源的供熱系統(tǒng)運行，保證冬季的正常供熱。

圖1 管路系統(tǒng)示意圖

3.6 為防止初冷器并入熱網(wǎng)時超壓泄漏，編制初冷器投用時操作規(guī)程，確保初冷器運行安全。

4 改造后的效果分析

系統(tǒng)按第二套方案施工完成后，每年3–5月、10—11月廠區(qū)供熱需要的熱能全部由初冷器提供。具體流程是:供給西部區(qū)域的熱媒經(jīng)1號初冷器加熱后供給西區(qū)供熱，系統(tǒng)回水經(jīng)集水器混合后再由分水器分配給廠區(qū)供熱。初冷器出口溫度可達60℃以上，回水溫度可達到50℃－55℃，11月下旬回水溫度可達到45℃。在上述情況下，10月份西部供熱區(qū)域室內(nèi)溫度出現(xiàn)過高現(xiàn)象，在不點鍋爐的情況下，可滿足整個廠區(qū)供熱需要。

此項改造工程2000年完成，經(jīng)過近10年的運行證明:系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。(焦碳產(chǎn)量變化溫度略有波動)改造前每年10－12月份運行一臺4噸鍋爐，12月－3月運行兩臺鍋爐，3月份后運行一臺鍋爐。改造后12月前利用初冷器余熱，可不運行鍋爐，12月后增加一臺鍋爐運行，可根據(jù)室外溫度調(diào)整鍋爐燃燒強度來滿足供熱需求。3月份后完全利用初冷器來供熱，滿足了廠區(qū)冬季供熱。此項余熱利用項目的成功實施，10年來為我廠節(jié)約燃料煤(Ⅱ類煙煤)1.8萬余噸，節(jié)電10余萬度，減少煙氣排放近2千萬立方米。

5 結(jié)論

焦化廠初冷器余熱利用改造項目，經(jīng)過10年運行。證明了其技術(shù)可行，運行穩(wěn)定可靠、操作方便、投資少、節(jié)能減排效果顯著，構(gòu)想創(chuàng)新可行。

Study of the Application of Utilization of Remaining Heat Produced From the Coolers in a Coke－oven Plant

Zhou Lin

Based on the analysis of the feasibility of utilization of remaining heat produced from the primary coolers，the application of remaining heat in the heating system can be realized to improve the heating system and to realize the goal of reducing greenhouse gas emissions by conserving energy.

primary cooler;utilization of remaining heat;reducing greenhouse gas emissions by conserving energy

TQ520.5

A

1672－6758(2012)03－0066－2

周林，工程師，雞西赫陽燃氣有限公司，黑龍江·雞西。郵政編碼:158100

Class No.:TQ520.5Document Mark:A

(責任編輯:鄭英玲)