干熄焦一次除尘器焦粉余热利用的研究.pdf

收稿日期:作者简介:王 成()硕士/工程师.干熄焦一次除尘器焦粉余热利用的研究王 成 毛 旸 李 林陈本成 蔡继莹 王秀花 王 雨 夏保国(华泰永创(北京)科技股份有限公司 建龙西林钢铁有限公司)摘 要 文章针对现有干熄焦系统进行改进 提出一种回收干熄焦一次除尘器焦粉余热的方法 即通过焦粉余热加热副省煤器前的除盐水 将焦粉余热引入除氧给水系统中 既改善了焦粉冷却套管冷却水质 又节约了除氧用蒸汽消耗量 创造了经济价值 同时 详细介绍了焦粉回收的工艺改进方法与回收余热的计算方法 为干熄焦一次除尘器焦粉余热利用的理论研究与工程应用提供参考关键词 干熄焦技术 焦粉余热利用 干熄焦热力系统文献标识码:文章编号:()().).干熄焦技术作为一项国家重点推广的节能减排技术 目前正处在大型干熄焦技术集成创新阶段 虽然整体已经达到国际领先水平 仍有进一步优化提升的空间 干熄焦系统中一次除尘器通常采用重力式或者旋风式 产焦粉量分别为熄焦量的 和 分离出来的焦粉温度大约为 可经过焦粉套管冷却至 左右排出焦粉套管一般采用水冷套管形式 多管式水冷套管在内套与外套通入循环冷却水 内外夹套中间通焦粉 为吸收内外套的热膨胀差 在水冷冶 金 能 源 套的 下 部 和 外 套 间 采 用 填 料 压 盖 的 水 封 结构 由于循环冷却水的水质较差 含大量悬浮物及溶解盐类 水冷套管极易出现内壁结垢、受热不均开裂而漏水的事故 同时 由于水冷套管体积大、安装高度高和检修工作量较大等问题 会导致排灰不畅 影响干熄焦生产 针对上述问题 毛旸等人提出一种采用空气作为一次除尘器焦粉的冷却介质 实现焦粉与空气换热 并将预热空气导入干熄炉环形气道 提高干熄焦系统的能源利用率的工艺方法 李登虎等人提出 使用干熄焦余热锅炉排污水取代循环冷却水作为焦粉冷却套管的冷却介质 可以有效延缓水冷套管腐蚀结垢 延长使用寿命 如何将焦粉余热回收至干熄焦热力系统中 同时提高焦粉冷却套管冷却介质水质 是合理且具有良好经济效益的研究方向图 原干熄焦炉热力给水系统工艺流程 干熄焦热力给水系统介绍热力系统是整个干熄焦工艺系统中的重要组成部分 其作用是降低干熄焦系统惰性循环气体的温度 并吸收其热量加以有效利用 给水系统是干熄焦热力系统的重要组成部分 主要包含除盐水箱、除氧给水泵、副省煤器、除氧器和锅炉给水泵等设备干熄焦热力给水系统的工艺流程见图 由厂区送来的除盐水及汽轮机组产生的凝结水都被接至除盐水箱 除盐水箱中的水经除氧给水泵加压后 送至副省煤器(热管换热器或给水预热器)与循环气体换热 然后回到除氧器进行热力除氧 除氧后的水被锅炉给水泵送至干熄焦锅炉 干熄焦热力系统的凝结水与除盐水水质几乎相同 凝结水温度高于除盐水 两者混合后的水温不高于 经副省煤器与循环气体换热后的除盐水回除氧器的温度约为 大气式除氧器消耗一定量的加热蒸汽将除盐水加热至 干熄焦热力给水系统的水质为二级除盐水其水质远优于干熄焦循环冷却水 近来吴延锐等人报道了在 /干熄焦项目中的应用案例采用新的工艺流程:除盐水先进入焦粉冷却套管换热 然后再回到除盐水箱 并提供了相关的工艺流程图 该工艺流程虽具有新颖性但并不适用于大多数干熄焦工程 这是因为一般干熄焦项目汽轮机的凝结水全部回到除盐水箱 干熄焦系统仅需补充少量的除盐水 若干熄焦汽轮机按纯凝工况运行或抽汽量很小时 干熄焦系统补充的除盐水量不足以支撑焦粉冷却套管冷却焦粉此外 干熄焦热力系统除盐水升高的温度也需要理论计算 因为/规定“对于热力式除氧器 其进水温度上限应低于除氧器操作压力下饱和温度 ”所以进低压除氧器的除盐水温度不宜高于 对于使用干熄焦热力给水系统介质改善焦粉冷却套管水质问题的研究的关键在于两方面 第一是研究优化干熄焦热力给水系统 以其作为焦粉冷却套管冷却介质 第二是回收焦粉余热的干熄焦热力给水温度是否满足除氧器要求干熄焦热力给水系统的优化为实现所有工况下均可使用干熄焦热力给水系统介质冷却焦粉 将焦粉冷却套管加在原干熄焦炉热力给水系统中除氧给水泵和副省煤器之间 优化后的干熄焦热力给水系统见图 除氧给水泵送出的除盐水先进入焦粉冷却装置 然后再进入副省煤器 焦粉冷却装置的进出水管道均设切断阀 为防止焦粉冷却套管泄漏造成焦粉进入除盐水管道 在出焦粉冷却套管除盐水管道设 型过滤器 干熄焦热力给水系统中进入副省煤器前的除盐水温度不超过 与干熄焦焦粉冷却套管用循环冷却水温度接近 因此适合用作焦粉冷却换热介质 除氧给水泵出口除盐水流量稳定、压力足且不受工艺流程限制用其作为焦粉冷却介质可以适用于所有干熄焦系 冶 金 能 源 图 干熄焦热力给水系统工艺流程图统 同时 除氧给水泵出口除盐水管道距焦粉冷却套管很近 优化流程的投资成本较低 使用该优化流程需注意的是:应改进焦粉冷却套管冷却水管道材质为 号钢 提高法兰压力等级至 由于换热介质的温度高于循环冷却水水温 应增加焦粉冷却套管的换热面积 回收热量计算对于判断干熄焦热力给水系统升温后是否仍满足除氧器进水要求 以及了解优化方案的经济效益 计算回收一次除尘器焦粉热量是十分重要的 计算每千克焦粉在焦粉冷却套管内换热 不能粗略地使用平均比热容乘以焦粉温差 而是应通过微积分计算 其计算式为:()()/不同处理能力的干熄焦系统采用重力式和旋风式一次除尘器焦粉回收热量的计算结果如表、所示对于重力式一次除尘器 优化后的干熄焦热力给水系统焦粉余热可以提高给水温度 升温后的除氧给水经副省煤器加热后的水温仍未高于 满足现有干熄焦热力除氧系统中低压旋膜除氧器的进水温度要求旋风式一次除尘器的焦粉量是重力式一次除尘器的 倍 因此可提高干熄焦热力给水温度 升温后的除氧给水经副省煤器加热后的水温高于 干熄焦热力除氧系统应采用工作压力为 的中压除氧器方可满足除氧器进水温度要求以常见的 /干熄焦系统举例 优化热力给水系统后 对于重力式一次除尘器 干熄焦热力系统可从焦粉中回收热量 /相当于节约 的除氧用加热蒸汽 节约蒸汽 /折合为 余万元 对于旋风式一次除尘器 则可节约 余万元表 重力式一次除尘器焦粉回收热量干熄焦处理能力/()一次除尘器焦粉量/()热力系统水量/()水温升高/回收热量/()年节约除氧用蒸汽消耗量/表 旋风式一次除尘器焦粉回收热量干熄焦处理能力/()一次除尘器焦粉量/()热力系统水量/()水温升高/回收热量/()年节约除氧用蒸汽消耗量/(下转第 页)冶 金 能 源 ()纯化系统污氮预热技术可以充分利用压缩空气余热 降低电加热器电耗 同时降低压缩空气进入预冷系统温度 降低冷水机组电耗节能和经济效益十分显著参考文献 蔡九菊 孙文强 中国钢铁工业的系统节能和科学用能.钢铁 ():周继程 张春霞 郦秀萍 等 基于能级分析的钢厂余热资源回收利用方式的合理性.钢铁 ():蒋滨繁 夏德宏 陈映君 基于中国能流解析的钢铁工业终端节能重要性和潜力研究.冶金能源 ():刘宝山 贾凤泳 刘常鹏 等 浅谈钢铁企业能源构成及节能措施.冶金能源 ():赵紫薇 孔福林 童莉葛 等 基于“”目标的中国钢铁行业二氧化碳减排路径与潜力分析.钢铁 ():王芹 王晓燕 刘铁铮 等 用于低温余热回收系统热管换热器传热性能的数值模拟.现代化工 ():赵 艳编辑(上接第 页)结语为回收干熄焦一次除尘器焦粉余热 同时改善一次除尘器焦粉冷却套管冷却水水质 提出一种干熄焦热力给水系统的优化方案 优化后的工艺具有如下特点:()可以有效提高焦粉水冷套管冷却水的水质 有效缓解水冷套管内壁结垢及堵塞的问题()可有效利用一次除尘器焦粉中的热量将原本由循环冷却水带走并放散到空气中的热量回收到干熄焦热力给水系统中 可有效提高干熄焦余热利用效率 每年节省 的除氧用加热蒸汽()具有投资少、改造简单的优点 在维持干熄焦系统工艺流程不变的前提下 仅通过增加少量阀门及管道便可以实现参考文献 徐列 大型干熄焦技术创新与新型焦炉开发.马鞍山:全国冶金焦化节能减排关键技术研讨会:杜再旺.干熄焦技术的节能减排及环分析.冶金与材料 ():.袁本雄 邵胜平 左夏青 等.干熄焦烧损率的实时计算.冶金能源 ():.陈时选 杜梅芳 赵梦然 等 干熄焦余热回收与转化系统的效率分析.钢铁 ():张宇晨 孙业新.焦炉上升管荒煤气显热回收技术探讨.冶金能源 ():.郭毅.新时期焦化厂干熄焦技术节能减排探究.山西化工 ():.朱振环 穆允生 安冉 干熄焦一次除尘排灰系统技术改造.唐山:冀苏鲁皖赣五省金属(冶金)学会第十六届焦化学术年会:冯承 尹华 干熄焦一、二次除尘器气力输灰系统的设计计算及工艺控制流程的优化.燃料与化工 ():毛旸 徐列 康健 等 一种干熄焦系统.中国 李东虎 高艳君 鲁伟 干熄焦一次除尘器工艺改进与实施.燃料与化工 ():吴延锐 黄长胜 张旭 等 大型干熄焦水冷套管的应用研究.工艺与设备 ():赵 艳编辑冶 金 能 源