干熄焦循環氣體熱傳遞效率的計算及分析

郭青龍　李夢年

摘要：通過對惰性氣體在密閉空間循環換熱的熱效率的計算和分析來提高干熄焦產氣率，根據所得數據結果最優化工藝參數指標，并提出改進措施。

關鍵詞：干熄焦；余熱鍋爐；熱效率；計算

干法熄焦的運用在很大程度上提高了環境的保護，其產生的壓力蒸汽用來發電也給企業帶了效益，國家相關規定也明確指出干熄爐作為安全環保投入設施必須與焦爐同時施工作業，在生產規模和管理上也進一步規范化。我臨渙焦化現有2座75t/h處理能力的干熄焦裝置，濕熄焦系統作為備用。1#干熄爐與2009年3月投入使用，2#干熄爐與2010年4月份投產。自投產以來干熄焦裝置存在預存室壓力波動大，焦炭燒損率偏高，產氣率低等問題，因此本文通過對干熄焦風料比，紅熱焦炭熱能的傳遞以及鍋爐熱效率等熱工參數的研究，來實現每噸焦產氣率的最大化，優化工藝操作。

1.惰性氣體吸收紅焦顯熱的熱效率：（表1）

名稱 質量 溫度 比熱

紅焦 1t 1030℃ 1.465kj/kg.℃

冷焦 1t 160℃ 0.985kj/kg.℃

焦粉 0.1t 28893kj/kg

高溫循環煙氣 設定 940℃ 1.2942kj/Nm3.℃

低溫循環煙氣 設定 140℃ 1.2942kj/Nm3.℃

我干熄焦目前最大的難點是如何提高熱能的傳遞效率，減少熱能損失以提高產氣率，這里通過對焦炭放熱和惰性氣體吸收紅焦顯熱的計算來研究論證得出合理的工藝參數供同行參考。根據計算數據可以知道，我單位干熄焦裝置的實際熱傳遞效率只為76.5%低于同行的80%的平均效率。根據數據分析發現，我干熄焦在循環風量進風擋板的開度不合理，周邊進風和中央進風均為50%，這造成周邊進風量多大，大量的氣體不斷往爐壁匯集，使氣體在干熄爐冷卻段上部形成一個空心的錐形體，使中央部位焦炭冷卻效果下降，換熱不充分。另外，我干熄焦冷卻段四點溫度分布不均，最高點和最低點相差可達200度。經過調整，把周邊進風開度設定為60%，中央進風設定30%并在排出裝置下錐斗處 打入調節棒來控制焦炭均勻下降，現在熱效率已基本控制在80%左右。

2.鍋爐熱效率的研究：（表2）

名稱 流量 工質參數 比熱

鍋爐供水 設定 104℃ 436kj/kg.℃

過熱蒸汽 0.56t/h 450℃/3.65MP 3221kj/kg

高溫循環煙氣 1212Nm3/h 940℃ 1.2942kj/Nm3.℃

低溫循環煙氣 1212Nm3/h 170℃ 1.2942kj/Nm3.℃

由計算得出鍋爐蒸汽吸收惰性氣體的熱效率為66.26%，經分析發現熱損失主要源于兩個部分：一是鍋爐管道結垢，我們在鍋爐年修檢查管道發現，從下部省煤器到上部蒸發器管道結垢厚度從0.5-5mm不等，這跟鍋爐給水水質的控制有較大關系。二是鍋爐負壓區泄露，經檢查發現鍋爐在一次除塵膨脹節和水冷套管上部泄露嚴重，造成冷空氣進入鍋爐內部循環，降低產氣率。

3.干熄焦風料比的優化

干熄焦風料比即使指每完全干熄一噸焦炭所需要的循環風量，循環風量過大或過小都會影響鍋爐產氣率，這里我們通過對鍋爐入口問題T6與鍋爐出口溫度T1的差值的變化來找出最優的風料比。設定循環風量為M1，惰性氣體經鍋爐的釋放的熱量為Q5，則

Q5=M1*（T6-T1）*C即Q5=M1*△T*C

可以看出惰性氣體在鍋爐內釋放的熱量和△T有直接關系，表3是在干熄焦140t/h排焦量下設定不同風料比得出的T6與T1

表3

風料比

溫度℃ 1：1150 1：1200 1：1250 1：1300 1：1350 1：1400

T6 926 932 940 937 931 922

T1 165 167 169 171 172 174

△T 761 765 771 766 759 748

此表可以得出風料比設定1：1250時△T值最大，此時惰性氣體在鍋爐內放熱量最大。

4.結論

（1）通過對惰性氣體在干熄爐和鍋爐中的循環熱傳遞的研究以及熱效率的計算可以得出每段時期內干熄焦鍋爐熱效率的高低，由此幫助我們實時判斷干熄焦裝置是否存在缺陷，有利于我們找出問題所在并及時做出調整，保證蒸汽發電量。

（2）通過對鍋爐入口溫度和出口溫度差值的研究，可以合理控制風料比，對提高產氣率以及降低焦炭燒損率都有幫助。

上述內容可以看出干熄焦余熱鍋爐的產氣率還有很大的提高空間，這對于節能降耗，控制企業成本都具有明顯優勢，值得企業推廣運用。

參考文獻：

[1]羅時政，康春清，祝仰勇，喬繼軍，徐瑞陽.干熄焦循環氣體對焦炭燒損的影響分析[J]. 山東冶金，2010（01）

[2]吳亞敏.干熄焦循環水處理技術的應用[J].科技信息，2010（21）

[3]馬希博，甘秀石.鞍鋼干熄焦工藝存在的問題及改進措施[J].鞍鋼技術，2011（01）

作者簡介：

郭青龍，臨渙焦化股份有限公司 車間主任。

李夢年，臨渙焦化股份有限公司 班長。