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焦化设备配件回收燃烧废气带走的热量与采用干法熄焦工艺

作者:瑞创机械 日期:2023-01-25

一、焦化配件回收燃烧废气带走的热量
焦炉燃烧废气具有的温度以烟囱足够的吸力,使焦炉加热系统产生气体流动,因此,烟道废气带走一部分热量是不可少的,只能尽量减少燃烧产物带走的热量和部分回收利用。一方面从改进焦炉炉体结构上考虑,焦化焦炉设备提高传热效率和热工性能,实现节能目的,这主要是焦炉研究设计的新方向。另一方面从焦炉加热操作调节上考虑节能措施,降低燃气消耗量,从以下几方面着手:
①加热煤气在低空气过剩系数下燃烧
在加热煤气燃烧的情况下,采用低空气过剩系数(a)操作,可提高燃烧温度和传热效率,减少燃烧系统产生的废气量,使得废气带走的热量减少。
全部燃烧室在低空气过剩系数下燃烧加热煤气的试验表明,在利用焦炉煤气加热时,当a值从1.25降到1.15时可节能1.1%,用混合煤气加热时,当a值从1.45降到1.20后可节能1.3%。
②炼焦炉供热量定值加热及用计算机控制焦炉加热
在炼焦炉的实际操作中,供入焦炉加热系统的煤气流量不变,而供入加热系统的煤气的组成、温度、水分和热值等指标都是经常变化的。由于煤气的热值变化而影响到焦炉加热的均匀性和稳定性,继而对焦炭质量也产生影响。在实现焦炉加热自动化之前,先要解决焦炉定供热量加热的问题。我国鞍山焦耐院、鞍钢化工总厂和钢焦化厂先后进行过热值指数自动调节的研究,研究的关键是研制气体热值指数变送器,使得在煤气压力和温度恒定的时候,能测出通过节流孔板燃烧后发出的热量,建立煤气的热值与流量的关系。钢焦化厂在煤气热值和自动记录获得成功的基础上,通过在焦炉上安装煤气热值、流量和烟道吸力之间的自动控制调节系统,不仅稳定了炉温,提高了焦炉的安定系数,而且使炼焦耗热量降低3.4%。
关于焦炉加热计算机控制,由于焦炉加热过程是复杂的非线性过程,使用计算机控制加热困难比较大,涉及自动检测温度的方法、焦炉操作管理自动化系统的建立完善,确定每个环节的数学模型,研制系统的硬件和软件,然后建成自动控制系统等。尽管自上世纪70年底以来,焦化工作者坚持不懈地从事这方面的探索,但至今很难在国内焦化企业见到应用比较成功、操作运行稳定、真实的计算机控制系统。
③焦炉程序加热
煤料在炭化室内炼焦时,从加热火道的墙传给煤料的热量在整个结焦周期内是变化的,因此,在整个结焦周期内以同样的煤气量加热是很不合理的。采用程序加热,可以按照结焦过程中煤料吸热变化的情况,制定供给煤气的流量。这样,在结焦周期不改变的情况下,可以节省相当部分热量。
研究结果表明,焦炉程序加热炼焦与恒定加热炼焦相比,加热煤气量减少约12%,废气热损失略有减少,焦炭然后加热温度均降低150~180℃,仅从降低焦炭然后加热温度来计算,焦炭带出的热量损失可减少12~15%,每公斤湿煤(含水分10%)炼焦的耗热量减少150~180KJ。此外,炉顶空间温度不会过高,也减少荒煤气带走的热量。
④回收利用烟道废气的热量从蓄热室小烟道出来的废气温度达350~400℃,而烟囱底部处的温度为200℃左右。可见,大量的冷室气从废气盘、分烟道和总烟道闸板处漏入,使废气温度降低。另外,一部分热量损失于从废气盘到烟囱底部的散热过程。因此,可考虑局部回收利用烟道废气带走热能。因烟道废气温度不高,废气量大,又要考虑烟尘吸力,回收利用需要较大的工艺变动和动力消耗,焦化业内目前主要将其作为干燥热源,如前所述利用焦炉烟道气显热的煤调湿装置。
二、焦化焦炉设备配件回收红焦物理热采用干法熄焦工艺
目前普遍采用湿法熄焦不仅使红焦热量浪费于熄焦水的加热和蒸发,还造成严重的环境污染。据统计,湿焦水补充水和焦台熄焦水量约0.5t/t干煤,按重钢目前年产144万t焦的规模,需消耗110t/h的补充水,大部分水在熄焦过程中以蒸汽形式进入大气中,进而冷凝降落到土壤和水体中,一部分泄漏或外溢,熄焦水中含有酚、氰等物质,严重污染环境。因此,为了节约能源,保护环境,较好采用干法熄焦。
相比于湿熄焦,干熄焦具有改变焦碳质量、回收红焦热量、改变周围环境三大优点。
目前,干熄焦技术已经成熟,过去影响干熄焦推广应用的制约因素,如规格单一、工程投资高、设备制造和操作管理难度大等均已逐一解决,干熄焦技术已发展成为装置系列化、技术和装备国产化的的工艺技术,能够焦化厂长期、稳定地连续生产,并且已实现自动化,操作费用和维修保养费用低,投资偿还率高。
干熄焦系统以循环惰性气体为载体回收的红焦热量,通过锅炉生产蒸汽,蒸汽再用于发电或生产,这是目前国内常见的干熄焦装置形式。
根据测算,焦化设备配件采用干熄焦可回收80%的红焦显热,平均每熄1吨焦炭可回收3.9Mpa,450℃的蒸汽0.45~0.6t。回收余热资源折合标准煤56152t/a炼焦综合能耗降低38.99kg/t焦,节能效益显著。
另外,焦化工作者基于使炼焦炉的能流越来越接近于一个闭路循环的愿望,形成了利用干熄焦获得的红焦显热去预热炼焦煤料思路。其基本设想是考虑将吸收了红焦热量的热循环气体(900℃)引出一部分,与冷循环气体混合后(600℃用于炼焦煤的预热,以降低入炉煤的水分,降低炼焦耗热量。但工程上和工业生产上存在一些制约因素,如炼焦煤中的水分转入循环气体中,在熄焦时又会将水分带入干熄焦装置,给设备及生产带来一系列的影响。

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