淺談?chuàng)v固焦爐循環(huán)氨水余熱在煤化工系統(tǒng)中的改造應用

楊東 邵紹博

隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，人們的環(huán)護意識逐漸提高，當前對現(xiàn)有落后的項目設施進行改造升級成為節(jié)約資源、提高生產效率最有效的手段，基于此本文介紹了利用搗固焦爐循環(huán)氨水余熱進行項目節(jié)能改造過程及其在煤化工系統(tǒng)的改造應用，實踐證明經改造后該技術具有較高的經濟效益。

溴化鋰制冷機;氨水;工藝流程;經濟回報

陜西陜焦化工有限公司70萬噸/年煤焦化生產線是將煉焦煤在隔絕空氣條件下加熱到950-1050℃，經高溫干餾產生焦炭、焦爐煤氣和煉焦化學產品的工藝過程。其中，焦爐煤氣從炭化室經上升管逸出時的溫度為700℃左右，此時煤氣中含有焦油氣、苯族烴、水汽、氨、硫化氫、氰化氫、萘及其它化合物，為回收和處理這些化合物，橋管及集氣管中用大量循環(huán)氨水噴灑，當細霧狀的氨水與荒煤氣充分接觸時，由于煤氣溫度很高而濕度又很低，故煤氣放出大量熱被冷卻至83（±5）℃左右，氨水則吸收大量熱量升溫至80（±5）℃左右。循環(huán)氨水攜帶被冷卻下來的焦油經集氣管和氣液分離器與煤氣分離，分離后液體流入機械化澄清槽與焦油分離，與焦油分離后的潔凈氨水進入循環(huán)氨水罐，然后再經循環(huán)氨水泵進入焦爐循環(huán)利用。該系統(tǒng)中循環(huán)氨水的熱量白白浪費，造成了能源的浪費。

陜西陜焦化工有限公司70萬噸/年焦化系統(tǒng)，初冷器下段、終冷塔、苯蒸汽冷凝、貧油冷卻、預冷塔等工藝等都需要不同的冷量滿足自身工藝運轉，目前不同的焦化企業(yè)制冷站使用不同的制冷設備，都需要不同程度的提供高附加值的能源作為動力，達不到廢熱或余熱利用目的。

目前70萬噸/年焦化系統(tǒng)現(xiàn)有兩臺溴化鋰制冷機組，由于使用年久，制冷效率嚴重下降，無法滿足生產工藝要求，每年投運前都要進行維修，補充大量溴化鋰溶液，且蒸汽消耗量過大。

降低噴灑的循環(huán)氨水的過熱度，將免費的高溫循環(huán)氨水作為熱源直接引入溴化鋰制冷機組制冷水，實現(xiàn)焦爐荒煤氣顯熱的回收，達到節(jié)能減排的目的，同時，根據(jù)公司不同制冷設備的熱源降低相應熱源能耗。

（1）目前陜西陜焦化工有限公司70萬噸/年焦化系統(tǒng)，設計焦炭產能70萬噸/年，焦爐為2*55 孔，高度4.3 米。

（2）70萬噸/年焦化系統(tǒng)循環(huán)氨水實測噴灑溫度為73℃左右，循環(huán)氨水噴灑流量約為610±5 m3/h。年產70 萬噸焦炭，近3 年實際焦炭年產能約為65 萬噸。根據(jù)焦化企業(yè)的干基成焦率0.7 可推算，70 萬噸設計產能循環(huán)氨水流量估算為685 m3/h，65 萬噸實際產能循環(huán)氨水流量估算為636 m3/h，因夏季錯峰生產，70 萬噸/年85%產能59.5 萬噸循環(huán)氨水流量估算為582 m3/h。循環(huán)氨水泵額定流量為690 m3/h，揚程60 米，1開1 備，按泵組能力90%可估算循環(huán)氨水流量約為621 m3/h。

保守估算，循環(huán)氨水流量約為：582 m3/h - 636 m3/h 。

綜上所述，循環(huán)氨水流量按582 m3/h考慮。可以充分利用該循環(huán)氨水作為制冷機的驅動熱源，通過循環(huán)氨水系統(tǒng)制取工藝所需的16℃冷水，從而節(jié)約蒸汽消耗。

70萬噸/年焦化系統(tǒng)冷凍水目前流量約900 m3/h冷卻水目前流量約1000 m3/h。

（3）循環(huán)氨水泵額定流量690 m3/h，共2 臺，1 開1 備。

冷凍水泵額定流量1000 m3/h，共2 臺，1 開1 備。

冷卻水泵額定流量790 m3/h，共3 臺，2 開1 備。

（4）原有設備制冷情況

原有江蘇雙良蒸汽型機組2臺，單臺額定制冷量：4070 Kw（350 萬大卡）。單臺額定熱源耗量：5 t/h。

制冷效果：冷凍水出水溫度25℃以上，衰減嚴重。運行狀態(tài)：兩臺機組全部開啟。

經實際改造項目運行經驗可知，原設計的循環(huán)氨水噴灑溫度過熱，將循環(huán)氨水噴灑溫度控制在65℃以上，均可保證焦油等物質的流動性，與原系統(tǒng)工藝情況相比，各項數(shù)據(jù)均向有利方向發(fā)展，確保機組工藝正常運轉。同時將循環(huán)氨水溫度控制在65℃以上，與原噴灑工藝相比較，循環(huán)氨水所吸收荒煤氣的顯熱增加，即回收循環(huán)氨水熱量作為動力驅動制冷機組產生冷量將會增加，減少蒸汽為動力的制冷機組的運行成本。氨水蒸發(fā)吸熱，導致煤氣進入初冷器溫度降低，進入初冷器的熱量也將減少，從而降低循環(huán)水泵能耗，降低運行成本。

根據(jù)現(xiàn)場情況，循環(huán)氨水余熱利用系統(tǒng)產出冷量按450 萬大卡/小時進行選取，系統(tǒng)投入中包含1 臺450 萬大卡循環(huán)氨水主機機組及附屬子系統(tǒng)。在夏季，廠區(qū)需冷量均由循環(huán)氨水制冷機組產出的工藝冷量，利用循環(huán)氨水機組產出的冷量可視為免費工藝冷量，節(jié)省大量蒸汽。在冬季，循環(huán)氨水系統(tǒng)產出熱量可供廠區(qū)供暖，節(jié)省大量蒸汽。

1臺循環(huán)氨水機組回收工藝廢熱產出工藝冷量，可視為產出冷量免費。產出450 萬大卡冷量時所需的蒸汽耗量為6.43 t/h。每天運轉時間：小時，按70萬噸焦化系統(tǒng)的制冷周期，制冷機組運行時間為4 個月（5 月、6 月、7 月、8 月），運轉天數(shù)：123 天。則循環(huán)氨水制冷系統(tǒng)使用后，每年夏季節(jié)省蒸汽用量：噸。

通過實際測量公司三個換熱站覆蓋的供熱面積為4.32 萬平方米。使用1 套450 萬大卡循環(huán)氨水制冷/制熱系統(tǒng)回收廠區(qū)循環(huán)氨水余熱可產出5233KW的熱量，按照陜西冬季采暖120W 每平計算，理論上，機組可供采暖面積為4.36 萬平方米。

由此可見，一套450 萬大卡循環(huán)氨水余熱利用系統(tǒng)所回收的熱量完全滿足公司廠區(qū)冬季供暖使用，大量節(jié)省廠區(qū)內冬季采暖蒸汽耗量。

（1）因為從循環(huán)氨水中取出的熱量來自煤氣，所以相當于降低了初冷器上段的負荷，整體制冷效果顯著。同時改造后焦油產量增加，電捕焦油工作負荷將減小，鼓風機運行工況的改善。

2019年2月循環(huán)氨水余熱利用節(jié)能裝備系統(tǒng)投入技改階段，2019年6月達到生產技術要求投入使用。經過近一年的運行觀測，改造達到了預期目的，節(jié)能效果明顯，經濟效益可觀。

With the continuous development of China's social economy， people's awareness of environmental protection has gradually improved. At present， the reconstruction and upgrading of the existing backward project facilities has become the most effective means to save resources and improve production efficiency. Based on this， this paper introduces the energy-saving transformation process of the project and its application in the transformation of coal chemical system by using the residual heat of stamping coke oven circulating ammonia water. It has been proved by practice that after the transformation This technology has high economic benefits.

lithium bromide refrigerator; ammonia; process flow; economic returns