余熱回收裝置在焦爐上的應用

近年來，焦化企業(yè)不斷研究開發(fā)余熱余能的回收利用，其中，焦爐荒煤氣余熱回收利用就是一大亮點。目前，可以用于冶金、有色、耐材、化工、建材等行業(yè)主要熱工窯爐。馬鋼煤焦化公司5號焦爐第壹套荒煤氣余熱回收利用裝置，于2016年7月22日投入運行。該裝置從可行性研究到投產運行，要制定完整、科學的方案，才能確保其質量、功能達到相關技術要求。

1概述

1.1焦爐上升管余熱概述

焦化行業(yè)要堅持綠色發(fā)展，有效降低能耗、物耗和污染物排放量，進一步發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，重點是加強節(jié)能環(huán)保關鍵技術、工藝、裝備研發(fā)和推廣應用，構建高校、清潔、低碳、循環(huán)的綠色發(fā)展體系。油氣混合氣被分離成油氣和空氣后，其中的壓縮空氣經(jīng)后冷卻器散熱后供給用戶。焦爐荒煤氣余熱回收利用裝置的應用就是一大亮點，是焦化企業(yè)節(jié)能減排新舉措之一。因為焦爐荒煤氣帶走的熱量占煉焦過程中熱量損失總量的36%。

1.2焦爐荒煤氣余熱回收技術的應用實踐

20世紀90年代初，已有焦化企業(yè)采用上升管汽化冷卻裝置來冷卻荒煤氣溫度，它的應用經(jīng)歷了發(fā)展、停滯、再研發(fā)、再停滯的過程。在國家意識到這一點后，它發(fā)布了許多關于工業(yè)發(fā)展的環(huán)境保護政策。此后，國內相關研究院所、焦化企業(yè)在總結水套上升管教訓的基礎上，做了大量探索研究。目前進入工業(yè)化，運行較為成功的案例如下：

福建三鋼焦化廠2×65孔4.3m搗固焦爐上升管換熱器技術，于2014年11月投產，產生飽和蒸汽(平均產汽量7.2t/h、壓力0.6MPa、溫度165℃;荒煤氣溫度由770-550℃降到560-450℃，降幅200℃左右;上升管外殼表面溫度由原來170-230℃降低到50-80℃)。由于管內呈真空狀態(tài)，熱阻很小，所以熱管有很好的等溫特性，即上端與下端溫差很小，有超導特性。

邯鋼焦化廠2×45孔6m頂裝焦爐上升管換熱器技術，5號焦爐于2015年11月投產，6號焦爐于2015年底投產，產生飽和蒸汽(噸焦可回收0.6MPa蒸汽100kg左右，上升管表面溫度在65℃左右)。

馬鋼煤焦化公司5號焦爐50孔6m頂裝焦爐荒煤氣余熱回收技術，于2016年7月投產，產生飽和蒸汽(設計參數(shù)：產汽量3.6-5t/h、產汽壓力0.4-0.8MPa、產汽溫度150-175℃)。

截至2016年7月，焦爐荒煤氣余熱回收裝置，國內只有三家企業(yè)四座焦爐投用，焦爐荒煤氣余熱回收技術，將成為近期我國煉焦企業(yè)研發(fā)的熱門課題。其建設、開工、運行操作、環(huán)保及效益方面的技術，需要行業(yè)認真總結和研究，不斷優(yōu)化與提高。

2馬鋼煤焦化公司5號焦爐荒煤氣余熱回收裝置的配置與技術創(chuàng)新

焦爐在煉焦過程中，炭化室產出大量的荒煤氣，經(jīng)過焦爐上升管、橋管、集氣管冷卻集合后，送入化產系統(tǒng)進行凈化處理。因此，低溫下余熱冷水可獲得高的回收率，而在較高的溫度下輸出熱能會降至可以回收的能量數(shù)量。在一個結焦周期內，單孔炭化室產出的荒煤氣近10000m3，荒煤氣經(jīng)過焦爐上升管時溫度高達650℃以上，含有大量的顯熱并且管壁上結有較多的焦油。為降低焦爐荒煤氣溫度便于后續(xù)焦化工藝處理，現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝采用噴氨水急冷的方式，使荒煤氣溫度急劇降至80-85℃。該工藝不僅浪費大量荒煤氣顯熱，而且消耗大量電能冷卻荒煤氣，對焦油石墨化也沒有有效的處理方法和防止手段。

2.1配置情況

工藝路線包括：荒煤氣路線、給水路線、汽水路線。

荒煤氣余熱回收系統(tǒng)由六部分組成：上升管部分、給水部分、強制循環(huán)部分、汽包部分、排污部分、水系統(tǒng)取樣部分。

荒煤氣余熱回收系統(tǒng)附屬設備包括：除鹽水箱、汽包給水泵、汽包、強制循環(huán)泵、上升管蒸發(fā)器、定期排污膨脹器、連續(xù)排污膨脹器、取樣冷卻器、電動葫蘆等。

2.2技術創(chuàng)新

上升管蒸發(fā)器結構為夾套型，中心管路為圓柱形荒煤氣通道，管壁夾套為汽水通道，上升管蒸發(fā)器整體是合金無縫鋼管，無焊縫可避免出現(xiàn)事故時水流入炭化室的情況發(fā)生，上升管蒸發(fā)器下部設置除鹽冷卻水進水口和排污口，上部設置汽水出口。

上升管換熱器內管壁，經(jīng)過特殊工藝處理，涂覆有LED保護層作為主要受熱面，其內壁采用耐腐蝕和耐高溫的材料，解決了上升管內壁耐腐蝕(氧化、還原、H2S酸化等)和耐高溫的問題。當然，空壓機在運行過程中所產生的余熱，完全可以借助同程截留式反串換熱技術進行能量的轉換，所產生的高溫高壓氣體則可以用來進行熱能的轉換和獲取，這也是解決企業(yè)熱能需求所不容忽視的設備優(yōu)勢。上升管換熱器外壁，采用抗腐蝕和氧化的不銹鋼材質，達程度地適應了焦爐的運行環(huán)境。

上升管換熱器進水管路采用分組、梯級管徑配置，保證了每個上升管換熱器進出水量相對平均，一定程度上均衡了上升管進出口荒煤氣的溫差，并且上升管換熱器內壁表面均勻光滑，無死角，不易凝結，從而盡可能地降低了焦油在內壁的凝結。

3方案的制定與實施

焦爐荒煤氣余熱回收系統(tǒng)在建設開工前，要制定完整、規(guī)范的崗位技術操作規(guī)程。

按照固定式壓力容器使用要求，該系統(tǒng)安裝制件完成，在使用前需進行熱態(tài)調試，使其汽包、上升管蒸發(fā)器、管道及受壓元件均勻受熱，以保證該系統(tǒng)整體性能達到要求，直到轉入正常生產。

蒸發(fā)器裝置及附屬汽水管道安裝結束后，按規(guī)范要求必須通過一次水壓試驗。其目的是檢查系統(tǒng)中熱力設備和管路在冷態(tài)條件下承壓部件是否嚴密(包括全部焊口和法蘭密封面)，剛度及強度是否滿足設計要求。

飽和蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)之前必須進行吹掃，以清除管道的雜質，否則蒸汽運行后，銹皮、焊渣、灰物等雜質的存在將影響蒸汽品質，并隨蒸汽被帶到各設備，造成閥門堵塞及閥門密封面損壞，影響系統(tǒng)工況正常運行。

為確保崗位職工盡快適應新工藝、新設備的崗位需要，保障荒煤氣余熱回收系統(tǒng)安全生產、日常操作、設備維護工作的有效開展，要重視焦爐荒煤氣余熱回收系統(tǒng)崗位人員的培訓。

4運行效果

馬鋼煤焦化公司5號焦爐荒煤氣余熱回收裝置，于2016年7月22日投入運行。運行后，按照預期效果能夠連續(xù)穩(wěn)定回收荒煤氣顯熱、穩(wěn)定產出蒸汽。

具體運行效果如下：

5號焦爐配置：6m頂裝焦爐，1×50孔，年產焦46萬噸。該裝置目前平均產生160℃、0.5MPa飽和蒸汽3.8t/h(約合73kg/t焦)。

直接效益(蒸汽)：以年產飽和蒸汽約3.4萬噸，公司內部價60元/噸計，年產經(jīng)濟效益204萬元，總成本年約4萬元，折合直接效益：200萬元左右。

工序能耗效益：降低工序能耗約10kg/t焦。

減碳效益：按年產焦46萬噸、可產生0.5MPa飽和蒸汽約3.4萬噸，折合標煤0.11萬噸、減排二氧化碳近0.88萬噸。

上升管換熱器出口荒煤氣溫度控制在450℃以上，減緩石墨的形成及其他成分的附積，降低工人勞動強度，提高勞動生產率。

目前，國內正在應用的荒煤氣余熱回收裝置，尚需要在穩(wěn)定經(jīng)濟運行上進一步優(yōu)化，堅持有效、安全、可靠的原則，提高換熱效率，逐步推廣應用到7m乃至7.63m大型焦爐上，解決大型焦爐上升管集墨及清掃的難題。

廢水余熱回收技術

     通常一個小型的洗浴場所每天僅淋浴排放的廢水一般不少于50噸，排放的廢水溫度多在30~35℃之間。按照現(xiàn)有技術提取溫度區(qū)間為23~28℃左右，熱能回收利用率達到80%以上，換句話說：此項措施可為您節(jié)約8成的加熱費用，可見其中蘊含的經(jīng)濟效益不容小覷。在物質生活水平穩(wěn)定的前提下，人們在日常生活中更加注重環(huán)境保護。

1、污水余熱回收機

   我們將廢水收集至污水池，廢水溫度30度左右，還有27℃的熱能回收空間。采用回收機將廢水熱量提取至7℃左右排放。此設備可直接制取45~55℃的熱水，噸水僅耗電5~8度（取決于廢水溫度），節(jié)能效果顯而易見，是目前經(jīng)濟的熱水方式。

   目前專業(yè)洗浴廢水熱回收機的推出，是洗浴業(yè)主的福音，在實現(xiàn)熱回收的同時其社會意義同樣重大。

2、空氣 污水雙源熱泵組合

    該設備將兩套設備合二為一，擁有水源機能效高和空氣源機使用范圍廣雙重優(yōu)點?？捎行M足用戶需求。在滿足上述廢熱回收的同時，污水源不足時，可依靠空氣源側制造熱水?？諝庠茨苄П葹?:3。又例如，我國鋼鐵行業(yè)1000立方米以上高爐約110余座，有30座以上尚未配套爐頂壓差(TRT)發(fā)電設備。污水源能效比可達1：5甚至更高?？紤]充分時可滿足熱水供應及時、可靠、經(jīng)濟等多種需求。

   夏天，環(huán)境溫度高，優(yōu)先用空氣源制熱。冬天，當有污水的時候，優(yōu)先用污水制熱，沒有污水的時候，可以用空氣源制熱，一機兩用，輸入的負荷只有一個空氣源的負荷?？諝庠磦葒嵥碾?~10度（取決于環(huán)境溫度）；污水源側噸水耗電5~8度（取決于廢水溫度）。海辰公司將繼續(xù)努力，踏踏實實，兢兢業(yè)業(yè)，做好每項工作，為客戶著想，讓客戶滿意是海辰公司最達的使命。

先進的回收技術為了防止這種廢物的產生，有必要回收空氣壓縮機的余熱。有必要知道，許多行業(yè)在開發(fā)過程中會進行一些回收，這樣可以節(jié)省生產過程中的成本，并為環(huán)境帶來一定的保護。然而，廢熱的回收不同于一般材料的回收，并且在回收過程中技術要求更加嚴格。因此，對于使用空氣壓縮機的制造商而言，掌握回收技術非常重要。在正常情況下，在廢熱回收之前，需要專業(yè)技術人員對設備使用過程中產生的廢熱進行數(shù)據(jù)分析和計算。除此之外，越來越多的工業(yè)生產中會去將廢棄的熱量回收利用起來，以減少煤炭消耗并治理霧霾了。這樣可以實現(xiàn)良好的回收利用，不會浪費太多的人力物力。當然，重要的是要有相應的分析報告，這也可以在回收設備的選擇中發(fā)揮重要作用。

3，回收余熱，促進企業(yè)的發(fā)展空壓機余熱回收除了實際使用過程中還能有很好的效果，在很多方面也很好。對于許多公司來說，這種回收可以在一定程度上節(jié)省使用成本。這是因為在制造過程的許多方面需要廢熱。如果在生產過程中不能消耗的廢熱被回收，并且當在其他生產步驟中使用時再次使用，則節(jié)省了大量成本。如鋼鐵企業(yè)的焦爐氣、高爐氣、轉爐氣，煤礦的煤層氣，焦化企業(yè)的焦爐氣等可燃副產氣，大量放空，造成能源的嚴重浪費，同時也污染了環(huán)境。從市場競爭的角度來看，影響也很大。畢竟，生產成本已經(jīng)在一定程度上得到了控制，自然它可以抵御激烈的市場競爭。