余熱鍋爐在金牛天鐵的應用

劉潔瓊

（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣056404）

余熱鍋爐在金牛天鐵的應用

劉潔瓊

（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣056404）

敘述了余熱鍋爐在金牛天鐵煤焦化有限公司的應用情況。利用鎳基釬焊翅片熱管回收焦爐煙道廢氣中的顯熱，降低了焦爐排煙溫度；將產生的低壓蒸汽供給取暖系統，達到了節能減排的目的，降低了生產成本，取得了良好的經濟效益和環保效益。

焦爐；余熱鍋爐；節能

1 引言

金牛天鐵煤焦化有限公司地處河北涉縣境內，成立于2009年4月，由河北冀中能源股份有限公司和天津天鐵冶金集團有限公司共同出資組建，有2座JN70-2型復熱式焦爐2×60孔，1套190 T/h干熄焦裝置及備煤、煉焦、煤氣凈化和公輔設施，設計年產冶金焦150萬t、焦爐煤氣6億m3、硫胺2萬t、煤焦油7萬t、粗苯2萬t、硫酸1萬t。

為了回收在焦爐加熱生產過程中煙道排出的廢氣熱量，減少空氣污染，節省能源，在2012年9月引進應用了余熱鍋爐。鍋爐投入生產后，充分體現了熱回收率高、廢氣排放少等優點，取得了良好的經濟效益和社會效益。 隨著余熱鍋爐的運行，經常出現省煤器硫酸蒸汽泄漏、鍋爐汽包液位不穩等現象，通過對鍋爐機械和控制系統進行分析和探討，提出了改進方案。實施后消除了上述故障現象，保障了鍋爐的正常運行。

2 余熱鍋爐概況

2.1 系統組成

余熱鍋爐系統包含鎳基釬焊熱管蒸發器和鎳基釬焊熱管省煤器，采用鎳基釬焊翅片熱管技術，具有阻力損失小、傳熱能力高等優勢，預防灰塵積累、防止灰塵堵塞設備，抗腐蝕能力強的優點。

其基本組成部分有軟化水處理裝置、除氧器、除氧給水泵、軟水箱、鍋爐給水泵、過熱器 、中溫熱管蒸發器、低溫熱管蒸發器、熱管水加熱器、軟水預熱器、汽包、上升管、下降管、外連管路和控制儀表、鍋爐引風機等。該工程所需的工業水補充水、消防水、生活水等均從廠區現有系統接入，鍋爐系統所有排水均排入焦爐附近的排水系統中，在余熱鍋爐1 m處接各個水管。由補給水泵送來的工業軟化水首先進入除氧器的除氧頭，被低壓蒸發器產生的飽和蒸汽加熱至飽和溫度，脫出大部分氧氣。再經過軟水泵進入熱力除氧器除氧，該除氧水一部分由給水泵輸入熱管軟水預熱器預熱到后進入汽包，水通過下降管進入中溫熱管蒸汽發生器，吸收煙氣的熱量，產生汽水混合物，水吸收熱量變成了飽和水，再經上升管進入汽包，在汽包里進行汽水分離，形成了0.8 MPa的飽和蒸汽，送至蒸汽總管或用戶，供廠區使用。

2.2 回收裝置

焦化爐產生的煙氣經過絕熱煙道進入過熱器，高溫蒸發器，低溫蒸發器，省煤器，煙氣降至170℃，進入引風機作用下，經煙囪排向大氣，見圖1。

圖1 工藝流程簡圖

2.3 工藝布置

在焦爐煙氣原主煙道邊增設1個旁通煙道，在旁通煙道內安裝熱管式余熱回收裝置，由閥門控制主、旁煙道煙氣流向，回收后的煙氣通過引風機回到主煙道排放，主要設備有4臺蒸發器、2臺蒸汽聚集器、2臺省煤器、2臺煙氣引風機，見圖2。

圖2 工藝布置圖

3 問題分析及改進措施

3.1 省煤器泄漏

鍋爐省煤器是安裝于鍋爐尾部用于回收余熱的一種裝置，鍋爐尾部煙道中將鍋爐給水加熱成汽包壓力下地飽和水的受熱面，它吸收的是比較低溫的煙氣，能夠降低煙氣的排煙溫度，節省能源，提高熱效率。當省煤器出現泄漏時，向外漏灰、水或冒汽，必須立即停爐并停止其運行，嚴重影響了鍋爐系統的安全穩定運轉。發現省煤器尾部出現大量黑色結垢物附著在其管壁外側，而且結垢致密、堅硬，經分析是鐵的硫酸鹽，由于長時間積累導致省煤器泄漏。最后總結得知，由于當時結焦時間比較長，使得入口煙溫較低，酸汽極易凝結到低溫省煤器管壁上，而煙氣中含有一定量的SO2，鍋爐給水含氧量很高，一部分SO2會進一步氧化生成SO3，與水蒸氣結合，生成了硫酸蒸汽[1]，分量和濃度都比較高，所以在處于煙氣露點溫度以下的金屬表面凝結形成了硫酸溶液，從而對金屬壁面產生了嚴重的腐蝕。發現問題并仔細分析之后，我們積極對其露點進行了補漏，采取了以下措施：必須滿足給水要求；硬度≤2.0、氧≤15、鐵≤50、pH值8.8～9.2；凝結水要求：硬度≤2.0、溶解氧≤100、磷酸根5～15 mg/L、pH值9.0～11；在一定的時間內，增加入爐煤量，焦爐內所需供給的熱量也相應增加，燃燒室標準溫度同時提高。因此，縮短結焦時間和提高標準溫度均可提高加熱速度，從而提高入口煙溫，降低硫化物的附著，減少硫酸溶液對管壁的腐蝕，保護了省煤器，大大延長了設備壽命，也保證了生產，再未出現過泄漏問題。

3.2 汽包液位不穩

對鍋爐汽包液位與給水泵采用聯鎖控制，即汽包水位達到260 mm時給水泵自動停止，當水位達到170 mm時給水泵自動啟動補水。但是運行一段時間后，不能及時補給水量，嚴重影響了鍋爐的穩定運行。經過對水泵系統及控制系統分析后得知，是由于控制給水量因素單一，水泵不能及時準確運行而造成的。為了使汽包液位保持相對穩定（即恒水位），波動微小，給水泵不停，一直運轉，使得汽包液位始終維持在220 mm左右，所以采取了以下措施：在鍋爐給水泵和鍋爐之間引入了三沖量調節閥，以汽包液位為主控制信號、給水流量信號、蒸汽流量信號共同控制鍋爐給水泵的上水情況。當蒸汽流量增大時，給水調節閥開大；當給水流量減少時，調節器立即根據給水流量減少的信號，開大給水閥，從而使給水量保持不變，有效地避免了調節過量和汽包液位的波動，減小了給水量與水位的波動，縮短了調節時間，改善了調節系統的穩定性和準確性，減少了給水泵啟停的次數，保護了設備，提高了鍋爐運行效率，取得了很好的效果。

3.3 鍋爐缺水

鍋爐缺水事故可分為一般缺水和嚴重缺水。天鐵動力鍋爐在運行過程當中出現有過熱蒸汽溫度升高、水位計指示低于安全水位、給水流量小于蒸汽流量的現象。據材料記載，鍋爐嚴重缺水會使鍋爐蒸發受熱面管子過熱變形，甚至被燒塌，管子脹口滲漏以致脹管脫落，受熱面鋼材過熱或過燒，降低或喪失承載能力，以致管子爆破；爐墻損壞，處理不當時可能導致鍋爐爆炸。經過分析研究后得知是由于給水自動調節器失靈，給水調整裝置發生故障而造成的，為避免該事故的再次發生，采取了以下控制措施：當氣壓和給水壓力正常，而汽包水位低于最安全水位時應驗證水位計是否正常；若給水自動調整器失靈，應手動加大水泵電機頻率，增加給水量；檢查所有的排污閥和放水閥是否關閉或有漏點；如汽包水位繼續下降，且在水位計中消失，應立即停爐。如果給水壓力不正常，而汽包水位降低時，應檢查給水泵，必要時進行倒泵。熟悉掌握以后，發現問題積極處理，很好地保證了鍋爐系統的安全穩定運行。

4 應用效果

年產（按8 760 h計算）0.8 MPa的飽和蒸汽10.51×104 t，折合標煤（Qd=7 000 kcal/kg）9 761 t。該系統生產的蒸汽量相當于金牛天鐵整個蒸汽需求量的1/4以上，既可用于煉焦正常生產，也可用于制冷，供廠區生產和生活兩用。每年節約焦爐煤氣合計2 420萬Nm3/a（Qd=4 000 kcal/Nm3），噸焦綜合能耗約可降低10 kg標準煤。避免了煙氣污染物對環境的直接污染，降低了排煙溫度及排煙能量損失。由于冷凝作用，排入大氣的有害物減少，二氧化硫減少80%，水蒸氣減少60%，一氧化碳減少60%，煙塵減少93%，氮氧化物減少50%，二氧化碳減少40%。

5 結束語

熱管余熱鍋爐自投入以來，在不影響焦爐正常運行的前提下，最大限度地利用了屬于低品位熱值的焦爐煙道廢氣余熱，解決了低溫氣體露點腐蝕問題，對設備起到了很好的保護作用，很好地解決了煙道廢氣污染環境的問題，降低了能耗，提高了經濟效益，實現了綠色生產、環保生產、清潔生產、節能減排，達到了預期效果。

[1]GB/T22395-2008，鍋爐鋼結構設計規范[S].

天津市金屬學會召開2014年學術年會暨2014年天津市金屬學會會員日活動

天津市金屬學會2014年學術年會暨2014年天津市金屬學會會員日活動于12月10日在天津理工大學召開。天津市科協副主席白景美，中國金屬學會原副秘書長蘇天森，天津冶金集團副總經理劉喆，天津鋼管集團股份有限公司副總工莊剛，天鐵冶金集團總經理助理劉瑞東，天津理工大學材料學院院長袁志好教授，金屬學會理事、科研院所和大專院校的專家，2014天津市優秀冶金科技論文作者、高等院校部分研究生參加了年會活動。會議由天津市金屬學會秘書長王振武主持。

天津市金屬學會秘書長王振武宣布了2014年天津市優秀冶金科技論文評選的獲獎名單。天津市優秀冶金科技論文評選活動經天津市金屬學會常務理事會討論確定，由天津市金屬學會與天津市科協學會部聯合主辦，面向全市科技工作者征集冶金及相關行業的科技論文，是學會服務科技工作者的一次全新嘗試，得到了各有關單位的大力支持和幫助，以及廣大科技工作者的積極響應。經專家組的認真評審，最終確定了一等獎論文3篇、二等獎論文6篇、三等獎論文8篇、優秀獎論文13篇，并向獲獎論文作者頒發了獲獎證書和獎金。

學術交流活動中，蘇天森教授針對智能化鋼鐵生產技術做了《基于大數據和云計算的智能化鋼鐵生產若干問題的探討》學術報告；前澳大利亞國家科學與工業研究院材料專家梁京博士做了《金屬3D打印用鈦合金生產新技術及其在生物醫療領域的應用》的報告；生物醫用新材料專家陳民芳博士做了《生物醫用革命性金屬材料——可降解鎂合金及其復合材料》的報告。三位專家的學術報告密切結合冶金行業前沿技術發展，展示了冶金及其相關金屬科技的新技術發展趨勢，將對冶金行業的轉型升級起到積極的促進作用。

（2014-12-11天津市金屬學會供稿）

Application of Waste Heat Boiler to Jinniu Tiantie

LIU Jie-qiong
(Jinniu Tiantie Coal Coking Co.,Ltd.,She County,Hebei Province 056404,China)

The paper describes the application of waste heat boiler to Jinniu Tiantie Coal Coking Co., Ltd.Heat pipes with nickel-based hard-soldered fins are used to recover the sensible heat of waste gas in coke oven flue and lower the exhausting temperature of coke oven.The produced low pressure steam is supplied to heating system to achieve the goal of energy conservation and emission reduction with lower cost,presenting good economic and environmental protection benefits.

coke oven;waste heat boiler;energy saving

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.024

2014-06-15

2014-07-10

劉潔瓊（1987—），女，主要從事焦化生產工作。