干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)的圖像分析

弓學(xué)敏,王 晨,董 帥,馮嬌龍楊九林

(1．華北電力大學(xué)，河北 保定 071003；2．保定華電電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 保定 071003；3．天津市熱電有限公司，天津 300000；4．機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計(jì)研究院，安徽 230601)

弓學(xué)敏1,2,王 晨1,董 帥1,馮嬌龍3，楊九林4

(1．華北電力大學(xué)，河北 保定 071003；2．保定華電電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 保定 071003；3．天津市熱電有限公司，天津 300000；4．機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計(jì)研究院，安徽 230601)

0 引 言

干法熄焦是相對于濕法熄焦而言,采用惰性氣體熄滅赤熱焦炭的一種熄焦方法[1-3]。干熄焦工藝由于具有能夠回收利用紅焦顯熱、改善焦炭質(zhì)量、減輕熄焦操作對環(huán)境污染等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外煉焦行業(yè)推廣使用[4-7]。因此，如何高效利用干熄焦技術(shù)，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)面臨的重要課題。

目前，清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、上海理工大學(xué)等對干熄焦技術(shù)進(jìn)行了研究。在干熄爐內(nèi)焦炭與循環(huán)氣體間的傳熱和流動(dòng)、干熄爐內(nèi)布料和供風(fēng)對焦炭粒度分布和換熱、干熄焦余熱鍋爐內(nèi)的傳熱特性以及干熄焦系統(tǒng)的主要設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。為干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和余熱高效回收利用提供了技術(shù)支持[8-12]。但對于系統(tǒng)部件的內(nèi)部過程研究還較少。

1 干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)

遷安中化煤化工有限責(zé)任公司擁有3套15 MW干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)，具體流程如圖1所示。

圖1 干熄焦系統(tǒng)的熱力循環(huán)流程圖

如圖1所示，干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)分為余熱回收系統(tǒng)和余熱利用系統(tǒng)兩部分。余熱回收系統(tǒng)主要是在干熄爐與余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行，通過惰性循環(huán)氣體回收紅焦顯熱，并將余熱鍋爐中的水加熱成具有一定參數(shù)的過熱蒸汽，實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞；余熱利用系統(tǒng)主要是在汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)行，將余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽送入汽輪機(jī)，將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并通過發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)換[13-15]。

2 干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力分析

2.1 計(jì)算參數(shù)

遷安中化干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)的主要熱工參數(shù)見表1。計(jì)算過程中，其他參數(shù)的取值為：干熄爐散熱損失為2%，焦炭燒損率為1.5%，余熱鍋爐排污率為2%，余熱鍋爐保熱系數(shù)為0.98，給水壓力為汽包壓力的1.2倍，主蒸汽管道溫降為15 ℃， 主蒸汽管道壓降為5%。

表1 遷安中化干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)主要熱工參數(shù)

表2 熱平衡與平衡主要計(jì)算結(jié)果對比

對比數(shù)據(jù)結(jié)果，通過分析可知：

3 EUD圖像分析

(1)

在干熄爐內(nèi)冷卻段，焦炭與循環(huán)氣體間主要是以對流換熱的形式傳遞能量，隨著換熱的進(jìn)行，循環(huán)氣體里CO的濃度逐漸升高，再加上焦炭熱解析出揮發(fā)分中的H2、CH4、CO，使循環(huán)氣體里的易燃易爆氣體含量越來越高。為了降低可燃組分的濃度，向循環(huán)氣體通入工業(yè)氮?dú)?，或者有?jì)劃地吸入空氣到高溫區(qū)。干熄焦系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，通入空氣的位置主要在干熄爐內(nèi)的環(huán)形煙道，燒掉大量的焦粉和可燃?xì)怏w。本文忽略干熄爐冷卻段的焦炭燒損，而將焦炭燒損等效為環(huán)形煙道內(nèi)焦粉和可燃?xì)怏w的燃燒[10]。

故干熄爐內(nèi)部換熱過程分為兩部分：冷卻段焦炭與循環(huán)氣體的對流換熱過程和環(huán)形煙道段焦粉和可燃?xì)怏w燃燒并與循環(huán)氣體換熱的過程。圖2即為干熄爐內(nèi)部換熱過程的EUD圖。

圖2 干熄爐內(nèi)部換熱過程的EUD圖

圖3 余熱鍋爐內(nèi)部換熱過程的EUD圖

圖4 汽輪機(jī)內(nèi)部做功過程的EUD圖

4 結(jié)束語

[1] 王思薇．國內(nèi)外干熄焦技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].技術(shù)與裝備縱橫，2006,(5):46-49.

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[16]AlessandroFranco,Nicolagiannini.Ageneralmethodfortheoptimumdesignofheatrecoverysteamgenerators.[J].Energy,2006,31(15):3342--3362

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The Energy Utilization Diagram of CDQ Waste Heat Power Generating System

GONG Xue-min1,2, WANG Chen1, DONG Shuai1, FENG Jiao-long3,YANG Jiu-lin4

(1.North China Electric Power University, Baoding 071003, Hebei Province, China; 2.Baoding Huadian Electric Power Design Institute Co，Ltd，Baoding 071003, Hebei Province, China; 3. Tianjin Thermal Power Co, Ltd, Tianjin 300000, China;4.The First Design Institute of Machinery Industry, Anhui 230601,China)

This thesis takes the CDQ waste heat power generating system of Qian'an coal chemical industry limited liability company as the research object .Through thermal balance and energy balance calculation, the results show that the three parts which are the internal heat transfer process of dry quenching furnace and waste heat boiler and the internal work process of steam turbine have serious exergy loss, respectively of the total energy loss of 13.64%, 21.90% and 18.74%. Energy Utilization Diagram is based on energy balance calculation. The thesis utilizes the energy method to reveal the internal energy utilization process of the three major equipment, The results are shown as follows. Inside the chamber of the dry quenching furnace, the energy loss in the cooling section and annular flue section are almost equal, Inside the chamber of the waste heat boiler, The energy loss of the evaporator section and the end of Steam turbine are both the biggest Finally, according to the results of the Energy Utilization Diagram,the thesis puts forward some optimization measures about the three main equipment to improve tons coke net generating capacity in the CDQ waste heat power generation system.

CDQ waste heat utilization; Thermal balance; Energy balance; Energy Utilization Diagram

2015-03-18

2015-04-10

弓學(xué)敏(1971-)，男，碩士研究生，高級(jí)工程師。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.05.011

TK

A