初冷器循環(huán)水余熱的回收利用

楊 勇，張丕祥，張瓊芳

（1.云南煤業(yè)能源股份有限公司；2.昆明焦化制氣有限公司，云南昆明650211）

初冷器循環(huán)水余熱的回收利用

楊 勇1，2，張丕祥1，張瓊芳1，2

（1.云南煤業(yè)能源股份有限公司；2.昆明焦化制氣有限公司，云南昆明650211）

分析了煤氣冷凝鼓風(fēng)系統(tǒng)橫管初冷器生產(chǎn)現(xiàn)狀和煤氣凈化過程中所需冷卻水供給情況，結(jié)合熱源和用冷需求情況，對初冷器進(jìn)行適當(dāng)改造，將初冷器上段高溫循環(huán)水作為溴化鋰吸收式熱水型制冷機(jī)組熱源，回收生產(chǎn)余熱，實(shí)現(xiàn)能源的二次開發(fā)和利用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會環(huán)保效益。

循環(huán)水余熱；回收；利用

1 前言

余熱是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中，由各種換熱設(shè)備、用能設(shè)備和化學(xué)反應(yīng)設(shè)備中產(chǎn)生而未被利用的熱能資源，其數(shù)量十分可觀，據(jù)統(tǒng)計，我國工業(yè)熱資源的回收率僅達(dá)33.5%，有2/3尚未利用。在煤氣初冷器的上段存在較高溫度的冷卻水，這部分冷卻循環(huán)水經(jīng)與80℃左右的煤氣換熱后，送往涼水架強(qiáng)制冷卻降溫后，又返回初冷器上段循環(huán)使用，既額外消耗電力資源，且水蒸發(fā)損耗大，同時大量低品位熱源被白白浪費(fèi)。采用熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組，將循環(huán)水余熱轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)所需的低溫水，實(shí)現(xiàn)能源的二次開發(fā)和利用，不僅節(jié)約煤氣資源，而且足夠量的低溫水能穩(wěn)定生產(chǎn)系統(tǒng)工藝技術(shù)指標(biāo)，有利于生產(chǎn)操作的同時還能提高化學(xué)產(chǎn)品的回收率，產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)一舉多得，具有重要意義。

2 現(xiàn)狀

2.1 昆焦公司煤氣凈化初冷工藝情況

昆明焦化制氣有限公司煤氣冷凝鼓風(fēng)工序共有A、B兩套系統(tǒng)，分別對應(yīng)1#、2#頂裝焦?fàn)t和3#、4#搗固焦?fàn)t，A段冷鼓有兩段式橫管初冷器4臺，每臺總換熱面積為2300 m2，Ⅰ段供低溫水，Ⅱ段供循環(huán)水，煤氣冷卻量30400 m3/h；B段有3套初冷器，每臺總換熱面積為3225 m2，其中Ⅰ段供低溫水，Ⅱ段供循環(huán)水段（實(shí)際包括兩段，實(shí)為三段型），煤氣冷卻量30600 m3/h。

初冷器煤氣進(jìn)口溫度為80℃，要求出初冷器煤氣溫度為23℃。煤氣與循環(huán)水在初冷器經(jīng)間接換熱初冷后，一是使煤氣冷卻、焦油氣和水蒸汽冷凝，減少氣體體積從而減少輸送煤氣的動力消耗，同時使煤氣中的焦油和萘在低溫冷凝下來，得到焦油和萘，為后工序煤氣的凈化創(chuàng)造條件。

2.2 目前生產(chǎn)用冷需求及制冷系統(tǒng)情況

昆明焦化制氣有限公司共有三處用冷需求：A段初冷器低溫水、B段初冷器低溫水、粗苯洗脫苯低溫水，全部低溫水由兩臺1674.7萬kJ/h、一臺1256萬kJ/h燃?xì)庑椭比紮C(jī)組提供,設(shè)備以煤氣作熱源，兩用一備，實(shí)際工況在2930.8萬kJ/h左右。

昆明的快速發(fā)展，城市煤氣需求量已遠(yuǎn)超昆焦設(shè)計供氣能力，作為昆明城市管道煤氣唯一氣源廠，在外供氣不足的情況下，公司只能采取停止內(nèi)部的生產(chǎn)用氣措施，以減少企業(yè)內(nèi)部用氣，加大城區(qū)供氣的措施。因此，受煤氣供需矛盾的影響，制冷機(jī)組運(yùn)行極不穩(wěn)定，每年僅能開啟120天左右、制冷量偏低、低溫水回水溫度過高，雖增加低溫冷卻塔降溫，在夏季環(huán)境溫度過高時，初冷器出口煤氣溫度仍偏高，焦油冷凝不完全；在粗苯工序，粗苯貧油溫度過高，影響貧油洗苯效果。制冷水不足，不僅影響焦油、粗苯產(chǎn)量，增大煤氣冷凝鼓風(fēng)負(fù)荷，而且由于這些化產(chǎn)品被帶入后工序，對硫銨、脫硫操作產(chǎn)生不利影響。

3 初冷器循環(huán)水余熱回收利用方案

對現(xiàn)有初冷器進(jìn)行必要的改造，均改造為三段式，利用焦化系統(tǒng)過來的高溫煤氣（初冷器進(jìn)口80℃）在初冷器高溫段與軟水換熱，將63℃的軟水加熱到69℃，向制冷機(jī)組供熱使用。初冷器中段仍采用循環(huán)水降溫、下段采用低溫水冷卻。

初冷器設(shè)備外形尺寸基本保持不變，只是通過調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備的進(jìn)出水口得到不同的換熱段，通過不同換熱段的換熱過程，保證出初冷器煤氣集合溫度為22℃左右。

根據(jù)現(xiàn)有的工藝條件，改造后從A、B兩套初冷系統(tǒng)上段提取熱量可滿足兩臺1674.7萬kJ/h制冷機(jī)組熱量需要，生產(chǎn)出16℃/23℃冷水1142 m3/h，滿足初冷工藝低溫段冷卻和洗脫苯工段冷卻的需求，從而替代現(xiàn)有常規(guī)燃?xì)庵评錂C(jī)，節(jié)約煤氣1440 m3/h。兩臺制冷機(jī)分別就近布置于A段初冷系統(tǒng)、B段初冷系統(tǒng)。

低溫冷凍水主要用于初冷器低溫段冷卻和洗脫苯工段冷卻，三處用冷系統(tǒng)雖用冷負(fù)荷相對比較平穩(wěn)，但兩臺制冷機(jī)組分開布置獨(dú)立運(yùn)行，兩臺制冷機(jī)組的負(fù)荷平衡也是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)；在B段安裝一臺溴化鋰機(jī)組，為B段初冷器提供低溫冷凍水，低溫水有一定的富裕；在A段新增一臺溴化鋰機(jī)組，為A段初冷器和洗脫苯工藝提供低溫冷凍水。因此，A段機(jī)組負(fù)荷高，需調(diào)節(jié)兩臺機(jī)組負(fù)荷。

4 核心設(shè)備制冷機(jī)組技術(shù)參數(shù)

核心設(shè)備制冷機(jī)組技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 熱水型制冷機(jī)技術(shù)參數(shù)

5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及節(jié)能效益

表2 節(jié)能測算表

項目實(shí)施后的綜合節(jié)能量為：

9552.8 +638.4+1824+10.4－1088.9＝10936.7 tce/a。

6 環(huán)保效益

將循環(huán)水余熱回收用做熱水型制冷機(jī)熱源，與燃?xì)庑椭评錂C(jī)相比，每年減少煤氣消耗933.12萬m3，每燃燒1 m3煤氣產(chǎn)生廢氣6.247 m3，則改造后減少廢氣產(chǎn)生量為5829萬m3/年，廢氣中CO2占6.41%，，則每年減排CO27339 t。

[1]范守謙.焦?fàn)t煤氣凈化生產(chǎn)設(shè)計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[2]何建平.煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

Recovery of W aste Heat from the Circulating W ater of Primary Cooler

YANG Yong1，2，ZhANG Pixiang1，ZhANG Qiongfang1，2
(1.YunnanCoalEnergyCo.,Ltd.;2.KunmingCokingGasCo.,Ltd.,Kunming,Yunnan650211,China)

The current production situation of the horizontal-pipe primary cooler in the gas condensate blast system and the state of cooling water supply for gas purification process were analyzed.The primary cooler was transformed based on the actual condition of heat source and cooling water demand.The high-temperature circulating water in the upper section of the primary cooler was used as the heat source of lithium bromide absorption chiller to recover production waste heat and realize secondary energy development and utilization,achieving good economic,social and environmental effect.

waste heat in circulating water;recovery;utilization

TK018

B

1006-6764(2014)02-0015-02

2013－08－22

楊勇（1975－），男，研究生學(xué)歷，焦化高級工程師、注冊安全工程師，現(xiàn)從事煤化工、企業(yè)安全管理、工商管理工作。