焦化廠初冷器工藝冷卻中余熱的回收和利用

范志萍

（河鋼集團宣鋼公司焦化廠，河北 張家口 075000）

在持續(xù)發(fā)展的過程中，將廢熱當作驅(qū)動力的溴化鋰制冷科技得到了有效優(yōu)化，使得以熱水為驅(qū)動的溴化鋰制冷設(shè)施被越來越多的運用到焦化領(lǐng)域的節(jié)能減排工作中。所以，加強初冷器工藝冷卻中余熱的回收和利用十分重要。

1 焦化企業(yè)目前存在的主要環(huán)境問題

當前，煉焦化學(xué)公司遇到的重點環(huán)境問題大概為：沒有針對荒煤氣顯熱、紅焦顯熱以及焦爐煙氣顯熱等產(chǎn)出的余熱實施整體有效的回收，在進行實際生產(chǎn)工作中依然需要燃焦爐煤氣鍋爐的配合，導(dǎo)致出現(xiàn)能源損耗與污染環(huán)境的情況。常壓汽提法脫苯技術(shù)與直接蒸汽蒸氨技術(shù)在運用期間極易產(chǎn)出大量粗苯分離水與蒸氨廢水，提升了廢棄污染水整治的難度和工作量，在焦化公司達成零排出污染水的工作上增加了難度。由于爐體上具有串漏的情況、沒有設(shè)置成分段燃燒的形式，使得焦爐煙霧中的氮氧化物、煙塵和二氧化硫沒辦法順利達到標準，因此其變成了目前焦化公司中污染最為嚴重的部分。裝煤和推焦廢氣集塵罩比較偏小，致使收集的成效較低，在集塵干管中利用翻板閥或者利用集塵皮帶進行硬鏈接的模式，漏風(fēng)的程度加大，致使在裝煤和推焦期間出現(xiàn)嚴重的無組織逸散現(xiàn)象。其中VOCs 的排放點數(shù)量不但多而且較為分散，收集和控制程序在構(gòu)建上不夠完備，更多的公司只是通過簡化的集氣管來進行收集，而后在傳輸?shù)轿膊堪惭b的洗凈塔中，利用蒸氨廢水清理或者洗油清理以后在進行排除，沒辦法符合排放標準。利用PDS+栲膠脫硫或者是HPF，經(jīng)過脫硫程序排出的廢棄液體內(nèi)包含了硫代硫酸銨、硫氰酸銨和硫酸銨等成分，在對回兌配煤進行運用的過程中，容易對焦爐爐體與設(shè)施帶來較大影響，降低焦爐的使用年限。

2 初冷器余熱回收和利用現(xiàn)狀

2.1 存在的問題

如果站在能量應(yīng)用的方面來講，在對初冷器內(nèi)的能量進行應(yīng)用時出現(xiàn)了兩大問題：第一，涼水架中的大部分熱能消散在環(huán)境中，無法得以充分應(yīng)用，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴重浪費的情況。第二，涼水架在進行降溫過程中能夠達到的最高限度就是外界空氣中濕球的溫度，在炎熱的夏天這一溫度通常會超出冷卻水進入時的溫度23℃，也就是說僅利用自然降溫法沒辦法達到冷卻水在溫度上的標準。期間，在高溫階段產(chǎn)出的高溫冷卻水在溫度上會更高些，一般是能夠直接應(yīng)用的；而其中中溫段的冷卻水雖說在溫度上會比外界環(huán)境的溫度要高些，但是其中產(chǎn)出的余熱品位卻不高，無法得以直接應(yīng)用；其中在低溫段產(chǎn)出的冷卻水在寒冷的季節(jié)也存在低品位余熱，但是在炎熱的季節(jié)卻必須耗損相應(yīng)的能量來達到降溫的效果。所以，當前在對初冷器余熱進行應(yīng)用時，重點是對高溫段的余熱進行運用，另外還必須顧及到低溫段冷卻工作的需要，接下來會進行詳細闡述。

2.2 低溫段冷卻

針對初冷器所需的溫度較低的冷卻水無法達到溫度標準這一問題進行排除時，初始利用的方式是非常簡化的，主要是按照冷卻水進入時的溫度來明確煤氣出口處的溫度，但是如此操作就無法達成技術(shù)的規(guī)范，減小了化合物收集的成效，殘存的萘與焦油也會將管道與閥門封堵。想要獲得必需的低溫度冷卻水，再根據(jù)廠內(nèi)的實際熱源情況，燃氣和蒸汽溴化鋰吸收形式的制冷程序為最為常用的方式，將蒸汽和燃氣當作驅(qū)動力來生產(chǎn)溫度較低的冷卻水。通過這一方法能夠把冷卻水的溫度下降到需要的程度，但是也會損耗多余的能源。在低溫?zé)崴弯寤囍评涔に噧?yōu)化的過程中，在炎熱的季節(jié)能夠利用初冷器高溫段的熱水當作驅(qū)動力來降低冷卻水的溫度，不但達到了冷卻水生產(chǎn)的標準，還對溫度較高的余熱進行了有效收集。如此，便能夠達成高溫段熱水余熱的有效應(yīng)用，可以在寒冷的季節(jié)達到供暖效果，炎熱的夏天則能夠有效降低冷卻水的溫度。另外，在中溫段中產(chǎn)出的熱能同樣是能夠回收的，能夠利用第一種吸收形式的熱泵，也就是加熱型的熱泵來完成。通過極少的溫度較高的熱能，例如燃氣和蒸汽等當作驅(qū)動力，能夠在溫度較低的熱源內(nèi)吸取熱量，產(chǎn)出更多中等溫度的實用熱能，增加了暖氣供應(yīng)的范圍，從而提升了熱能的應(yīng)用成效。

3 焦化廠初冷器工藝冷卻中余熱的回收和利用措施

3.1 初冷器上段余熱利用

過去的初冷器通常設(shè)置成上下兩個部分，主要利用32℃的循環(huán)水與16℃的溫度較低的水進行冷卻處理，溫度提升以后的低溫水與循環(huán)水會被分別傳輸?shù)街评湔九c晾水塔中，利用機械法把熱能排除以后再進行回收利用，在此期間對于資源會產(chǎn)生嚴重浪費。而現(xiàn)代化的焦化企業(yè)則把初冷器設(shè)置成上中下三大部分，也就是將換熱器設(shè)置在初冷器的上段中，初始冷卻焦爐集氣管中產(chǎn)出的84℃的煤氣，收集其中的一些余熱把63℃的軟水溫度提升到73℃。通過上部冷卻以后的荒廢煤氣會按照順序通過中部的循環(huán)水、下部的低溫水冷卻以后傳輸?shù)矫摿螂A段。在對上部余熱進行收集產(chǎn)出的熱水，可以在冬天辦公中達到采暖的效果，而在夏天則能夠當作熱水型溴化鋰制冷設(shè)備的熱能，促使制冷與采暖設(shè)備不需要再利用蒸汽來運行，也就對應(yīng)的降低了燃料的損耗度。

3.2 改造思路

第一，熱水型溴化鋰制冷設(shè)備的主要驅(qū)動力為高溫階段的高溫冷卻水，利用制冷設(shè)備產(chǎn)出16℃的冷卻水來降低低溫階段的荒煤氣；第二，中溫階段的冷卻水溫度較低，能夠起到的作用不高，系統(tǒng)仍舊利用初始的冷卻塔來進行熱量的驅(qū)散；第三，原來的冷卻塔程序和蒸汽型溴化鋰制冷設(shè)備不用拆卸，可當作改良以后系統(tǒng)的備份；第四，由于工作場地面積的限制，需要盡可能降低占地的范圍。

3.3 余熱利用于工業(yè)生產(chǎn)

焦化工作最為關(guān)鍵的生產(chǎn)部分就是焦爐煤氣脫硫。當前，《真空碳酸鹽(鈉)脫硫※制酸工藝》屬于當前比較先進優(yōu)化的技術(shù)，必須用到很多品位較低的熱能。按照相關(guān)材料的說明，通過橫管初冷器產(chǎn)出的余熱完全應(yīng)用到這一技術(shù)中也無法達到需要量。當前，我國的焦化企業(yè)已經(jīng)在運用上有了成功的例子。從而有效拓展了余熱應(yīng)用的途徑。

3.4 余熱采暖

根據(jù)生活暖氣供應(yīng)標準250kJ/m2·h 來進行核算，能夠?qū)?16 萬m2的范圍進行供暖。當前辦公區(qū)和生活區(qū)供暖所需的為鍋爐※蒸汽—水換熱站※管網(wǎng)※用戶的集中化供暖程序，其中用到的熱源均是品位較高的熱能。當前熱能供應(yīng)范圍已經(jīng)超出了一百萬平方米。同時正處于構(gòu)建和規(guī)劃構(gòu)建的居住氛圍也將會超出一百萬平方米。并且采暖需要中的矛盾也越來越大，這也在較大程度上提升了初冷器余熱應(yīng)用的機會。

3.5 初冷器余熱利用負壓蒸氨技術(shù)

3.5.1 技術(shù)工藝原理

負壓蒸氨技術(shù)重點是把蒸氨塔在操控上的壓力由常規(guī)程度轉(zhuǎn)變成負壓程度在負壓的情況下進行操作，因為蒸氨塔中的壓力不高，降低了氨氣在水中的溶解程度，提升了氨-水的蒸發(fā)程度，極易分離，進而降低了對于能量的損耗，實現(xiàn)對于能源和物料的優(yōu)質(zhì)應(yīng)用。在壓力降低的情況下，下降了塔中的操作溫度，在塔底部排出的蒸氨污水溫度不高，使得氨水冷卻器的壓力降低。因為塔中溫度的下降致使沒辦法得以充分應(yīng)用的焦化余熱更好的利用到本工段中。

3.5.2 技術(shù)工藝流程

在冷凝部分輸出的殘留氨水大概在65℃，在通過過濾器時能夠?qū)⒋罅拷褂团懦诶脧U水冷卻器將溫度降低到40℃以后進到生化進水廢水治理。這些去生化的污水量利用自動調(diào)節(jié)閥實施控制處理。在排除蒸氨塔上部換熱的污水量時利用旁路閥門進行自動化控制。還有部分會直接進到蒸氨塔上段的液體分布器中。氨水從塔的頂部噴射降落期間，大部分氨氣將會蒸發(fā)，氨水的溫度也會下降，蒸氨塔中段和流經(jīng)初冷器上部進行換熱以后的蒸氨污水65℃融合增溫，確保氨氣和水能夠更好的分離出來，由蒸氨塔底部排出的蒸氨污水大概在60℃，流經(jīng)蒸氨污水循環(huán)泵，其中一些經(jīng)過初冷器上部換熱達到65℃再次回流到蒸氨塔中。通過蒸氨塔脫離出來的氨氣通過氨分縮器將溫度降低到58℃，通過冷凝冷卻器來降低與凝固，溫度下降后的氨氣在28℃，通過氨水噴射器和出自硫胺母液循環(huán)槽中未達到飽和程度的母液進行融合，在強烈的傳熱傳質(zhì)下致使母液快速吸收掉氨氣，進而確保冷凝器與蒸氨塔操作的真空要求。通過噴射器以后的少量不溶氣體會傳輸?shù)斤L(fēng)機前煤氣管路中，預(yù)防再次污染的情況出現(xiàn)。經(jīng)過噴射以后的母液會進到母液循環(huán)槽中，在通過母液循環(huán)泵的作用進到母液冷卻器中，以降低溫度，而后消除酸堿反應(yīng)釋放出相應(yīng)的熱能。冷卻凝固后的28℃氨水進到濃度較高的氨水槽中，在濃氨水泵的作用下輸送到硫胺大母液泵的進口處。其中濃氨水的排放量、氨分縮器出口處的溫度、冷凝冷卻器后的溫度、生產(chǎn)水的添置量與硫胺母液槽硫酸均是必須得到自動化調(diào)控的。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對初冷器高溫段的余熱再利用，有效地降低了低溫段制冷機組對蒸汽的消耗量，同時減少了工藝余熱的排放，降低了水處理藥劑對環(huán)境造成的污染。