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焦炉烟气余热回收

据《中国化工报》、《太原新闻网》、《中国煤炭资源网》《太原晚报》多家媒体联合报道:
2011年5月3日,山西省独立焦化企业首个焦炉烟气余热回收利用项目在太化集团公司焦化厂实现并网供汽投入生产。该项目的投产为山西省焦化行业进一步降低能耗起到了示范作用。
  太化焦化厂现有4.3米捣固焦炉两座,年生产能力90万吨,烟气排放量每小时约14万标准立方米,烟气排放温度约280℃。一直以来太化焦化厂同国内大多数焦化企业一样,焦炉烟气均为直接排放,热量浪费严重。2010年10月,太化焦化厂为进一步挖掘节能潜力,与天津华能能源设备有限公司合作正式立项实施焦炉烟气余热回收项目,采用热管锅炉回收焦炉烟气余热生产过热蒸汽,代替煤气锅炉生产蒸汽。2011年4月28日,该项目完成施工和设备安装,提前竣工。
  据了解,太化焦化厂焦炉烟道废气余热回收项目投产后,每年可利用焦炉烟道废气余热副产0.8MPa过热蒸汽6.9万吨。按目前蒸汽市场价格计算,可降低生产成本70余元,节约锅炉加热用煤气1100万立方米,吨焦综合能耗降低10千克标准煤,同时二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮排放量明显减少,达到了减少废气排放,改善大气环境,降低能源消耗,提高经济效益的目标。(中国化工报)
 
 
 
 
目前已经应用的厂家有:
 
太原化工股份有限公司焦化厂    90万吨焦碳焦炉烟气余热回收项目
唐山达丰焦化有限公司         120万吨焦碳焦炉烟气余热回收项目
唐山滦南东方焦化有限公司     100万吨焦碳焦炉烟气余热回收项目
江西景德镇焦化厂              50万吨焦碳焦炉烟气余热回收项目
山西光大焦化气源有限公司     150万吨焦碳焦炉烟气余热回收项目
山西临汾同世达实业有限公司    70万吨焦碳焦炉烟气余热回收项目
 
 
天津华能能源设备有限公司
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项目负责人:惠来 13821296166
 


 
焦化行业焦碳焦炉烟气余热回收项目
热管式余热锅炉可行性分析
 
天津华能能源设备有限公司
项目负责人:惠来 13821296166
二〇一一年五 月
 


一、焦化工艺概述:
煤车间送来的配合煤装入煤塔,装煤车按作业计划从煤塔取煤,经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。
炭化室内的焦炭成熟后,用推焦车推出,经拦焦车导入熄焦车内,并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上,冷却一定时间后送往筛焦工段,经筛分按级别贮存待运。
煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间,经过上升管、桥管进入集气管。约700℃左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至90℃左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经过吸煤气管送入煤气净化车间。
焦炉加热用的焦炉煤气,由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室,通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气经过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道,再经蓄热室,又格子砖把废气的部分显热回收后,经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。
对于其中经总烟道进入烟囱烟气的仍有较大的余热回收价值。该方案就是为回收这一部分烟气的余热而设计。
 
二、余热回收工艺流程图

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1、烟气流程:在地下主烟道翻板阀前开孔,将主烟道路热烟气从地下主烟道路引出,经余热回收系统换热降温后,将热烟气降至约160℃,经锅炉引风机再排入主烟道翻阀后的地下烟道,经烟囱排空。
2、余热回收系统的组成:该系统由软化水处理装置、除氧器、水箱、除氧给水泵、锅炉给水泵、中温热管蒸气发生器、软水预热器、低温热管蒸气发生器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表、锅炉引风机等组成,并且互相独立。
3、汽水流程
   
工业软化水经过软水泵进入热力除氧器除氧,除氧水一部分由给水泵输入热管软水预热器预热到后进入汽包,水通过下降管进入中温热管蒸汽发生器,水吸收热量变成饱和水,饱和水再经上升管进入汽包,在汽包里进行水汽分离,形成0.6MPa的饱和蒸汽,送至蒸汽总管或用户;除氧水另一部分由给水泵输入低温热管蒸发器,经加热后进入低压汽包,在汽包内进行汽水分离,形成0.3MPa的饱和蒸汽,送至除氧器除氧或给用户。
4、余热回收的主要原理:
(1) 蒸汽发生器的原理为:热流体的热量由热管传给放热端水套管内的水(水由下降管输入),并使其汽化,所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达汽包,经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水,并通过外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循环,达到将热流体降温,并转化为蒸汽的目的。
(2) 省煤器的工作原理为:热流体的热量由翅片热管传给放热端水套管内的水,水吸收热量,使热流体降温,使套管内的水由欠饱和态达到相应压力下的饱和态,再进入汽包内参与自然循环过程。
(3) 低温蒸汽发生器的工作原理为:热流体的热量由热管传给水套管内的水(水由下降管输入),并使其汽化,所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达低压汽包,经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水,并通过外部汽——水管道的上升及下降完成基本的汽——水循环,达到将热流体降温,并转化为蒸汽的目的。其低压饱和蒸汽主要应用于系统的热力除氧。
5、余热回收设备主要特点:
(1)传热系数高。废气和水及水蒸气的换热均在热管的外表面进行,而且废气热管外侧为翅片,这样换热面积增大,传热得到强化,因而使换热系数得到了很大的提高;
(2)防积灰、堵灰、抗腐蚀能力强。通过调节热管冷热段受热表面的比例,可以调节管壁温度,使之高于烟气露点温度或最大腐蚀区。
(3)冷热流体完全隔开,有效防止水汽系统的泄漏。在运行时,由于废气的大量冲刷,即使管子受到一定的损坏,也不会造成冷侧的汽水泄漏到热侧,确保了系统的安全运行,这也是该设备有别于一般烟道中余变回收设备的最大特点。
(4)阻力损失小,可以适用于老机组的改造。一般情况下,增加了余热回收设备,热废气的阻力增加在800Pa左右。 (5)单根或多根热管的损坏不影响设备整体使用。
三、主要技术经济指标
1、烟气参数
烟道气流量:150000 Nm3/h
烟道气温度:260~280℃
烟道气压力:-350Pa
烟道气成份如下:
焦炉废烟气成分组成(%)
CO2
H2O
O2
N2
6.41
20.06
3.68
69.85
 
2、余热回收系统参数
回收蒸汽压力:0.8Mpa,温度:170℃
回收蒸汽量:10吨/h
烟气回收后温度不≤170℃
年工作时间:>330天
炉压不影响焦炉的正常操作,不影响烟囱烟气的正常排放。
 
3、改造方案前后能源消耗比较
消   耗: 电能,10KV   350 Kw(引风机)
380V,15kW(水泵电机一开一备,且间断使用);
软 化 水:0.4~0.6MPa,12t/h;
 
产    出: 蒸汽,0.8MPa,10t/h。

系统投资
山西太化股份有限公司焦化分厂90万吨/年焦化项目
焦炉烟道气余热工程概算表
序号
项    目
公式来源
数值(万元)
工程设备费
1.热力设备费(含烟道改造费)
360
2.引风机及变频
100
3.电仪设备费
40
4.热力建安费
40
5.电仪建安费
5
6.土建锅炉钢架费用
80
设计费
 
15
生产职工培训费
 
3
总承包管理费
 
5
联合试车费
 
5
预备费
 
10
费用合计
 
663
注:
1.所有基础仅包括设计,不含地下部分施工及地脚螺栓。
 
2.投资不含电讯摄像机、电话。
 
 

主要工艺设备汇总表
 
序号
项目名称
设备名称
型号及性能参数
单位
数量
备注
1
余 热
回 收
装 置
热管蒸发器
 
1
 
热管省煤器
 
1
 
蒸汽聚集器
 
1
 
钢架平台
 
1
含爬梯
2
水   泵
 
DG12-25
2
 
3
水   箱
 
12m3
1
 
4
管道阀门
烟气管道
Ф3000
1
 
烟道阀门
 
3
 
膨胀节
 
2
 
5
引风机
含电机及变频
 
 
 
 
6
控制系统
 
 
1
 
7
防雨棚
 
 
1
 
 

效益经济分析
改造后能源消耗:
软    水:12t/h,按每吨4元计。
电   耗:365kw,按每度0.6元计。
人 工 费:3人×4万=12万元/年 (按3个操作工计算)
设备维修费:3.5万元/年
改造后能源产出:
蒸汽:0.8MPa,10t/h,按每吨180元计。
改造后效益:-12×4-365×0.6+10×180=+1533元/小时
全年系统工作时间:330×24=7920小时
修改方案后全年经济效益:7920×1533=1214万元
按本工程总投资663万计,即六个半月内可收回全部投资。
 
可申报节能减排奖金:
(1)年节约标煤:10×24×330(天)×0.16=12672吨/年;
(2)按国家标准,节约一吨标煤奖励300元计:
国家一次奖励:12672×300÷10000=380万元
 
 
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