干熄焦循環(huán)氣體熱傳遞效率的計(jì)算及分析

郭青龍　李夢年

摘要：通過對惰性氣體在密閉空間循環(huán)換熱的熱效率的計(jì)算和分析來提高干熄焦產(chǎn)氣率，根據(jù)所得數(shù)據(jù)結(jié)果最優(yōu)化工藝參數(shù)指標(biāo)，并提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：干熄焦；余熱鍋爐；熱效率；計(jì)算

干法熄焦的運(yùn)用在很大程度上提高了環(huán)境的保護(hù)，其產(chǎn)生的壓力蒸汽用來發(fā)電也給企業(yè)帶了效益，國家相關(guān)規(guī)定也明確指出干熄爐作為安全環(huán)保投入設(shè)施必須與焦?fàn)t同時施工作業(yè)，在生產(chǎn)規(guī)模和管理上也進(jìn)一步規(guī)范化。我臨渙焦化現(xiàn)有2座75t/h處理能力的干熄焦裝置，濕熄焦系統(tǒng)作為備用。1#干熄爐與2009年3月投入使用，2#干熄爐與2010年4月份投產(chǎn)。自投產(chǎn)以來干熄焦裝置存在預(yù)存室壓力波動大，焦炭燒損率偏高，產(chǎn)氣率低等問題，因此本文通過對干熄焦風(fēng)料比，紅熱焦炭熱能的傳遞以及鍋爐熱效率等熱工參數(shù)的研究，來實(shí)現(xiàn)每噸焦產(chǎn)氣率的最大化，優(yōu)化工藝操作。

1.惰性氣體吸收紅焦顯熱的熱效率：（表1）

名稱 質(zhì)量 溫度 比熱

紅焦 1t 1030℃ 1.465kj/kg.℃

冷焦 1t 160℃ 0.985kj/kg.℃

焦粉 0.1t 28893kj/kg

高溫循環(huán)煙氣 設(shè)定 940℃ 1.2942kj/Nm3.℃

低溫循環(huán)煙氣 設(shè)定 140℃ 1.2942kj/Nm3.℃

我干熄焦目前最大的難點(diǎn)是如何提高熱能的傳遞效率，減少熱能損失以提高產(chǎn)氣率，這里通過對焦炭放熱和惰性氣體吸收紅焦顯熱的計(jì)算來研究論證得出合理的工藝參數(shù)供同行參考。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)可以知道，我單位干熄焦裝置的實(shí)際熱傳遞效率只為76.5%低于同行的80%的平均效率。根據(jù)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，我干熄焦在循環(huán)風(fēng)量進(jìn)風(fēng)擋板的開度不合理，周邊進(jìn)風(fēng)和中央進(jìn)風(fēng)均為50%，這造成周邊進(jìn)風(fēng)量多大，大量的氣體不斷往爐壁匯集，使氣體在干熄爐冷卻段上部形成一個空心的錐形體，使中央部位焦炭冷卻效果下降，換熱不充分。另外，我干熄焦冷卻段四點(diǎn)溫度分布不均，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)相差可達(dá)200度。經(jīng)過調(diào)整，把周邊進(jìn)風(fēng)開度設(shè)定為60%，中央進(jìn)風(fēng)設(shè)定30%并在排出裝置下錐斗處 打入調(diào)節(jié)棒來控制焦炭均勻下降，現(xiàn)在熱效率已基本控制在80%左右。

2.鍋爐熱效率的研究：（表2）

名稱 流量 工質(zhì)參數(shù) 比熱

鍋爐供水 設(shè)定 104℃ 436kj/kg.℃

過熱蒸汽 0.56t/h 450℃/3.65MP 3221kj/kg

高溫循環(huán)煙氣 1212Nm3/h 940℃ 1.2942kj/Nm3.℃

低溫循環(huán)煙氣 1212Nm3/h 170℃ 1.2942kj/Nm3.℃

由計(jì)算得出鍋爐蒸汽吸收惰性氣體的熱效率為66.26%，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)熱損失主要源于兩個部分：一是鍋爐管道結(jié)垢，我們在鍋爐年修檢查管道發(fā)現(xiàn)，從下部省煤器到上部蒸發(fā)器管道結(jié)垢厚度從0.5-5mm不等，這跟鍋爐給水水質(zhì)的控制有較大關(guān)系。二是鍋爐負(fù)壓區(qū)泄露，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐在一次除塵膨脹節(jié)和水冷套管上部泄露嚴(yán)重，造成冷空氣進(jìn)入鍋爐內(nèi)部循環(huán)，降低產(chǎn)氣率。

3.干熄焦風(fēng)料比的優(yōu)化

干熄焦風(fēng)料比即使指每完全干熄一噸焦炭所需要的循環(huán)風(fēng)量，循環(huán)風(fēng)量過大或過小都會影響鍋爐產(chǎn)氣率，這里我們通過對鍋爐入口問題T6與鍋爐出口溫度T1的差值的變化來找出最優(yōu)的風(fēng)料比。設(shè)定循環(huán)風(fēng)量為M1，惰性氣體經(jīng)鍋爐的釋放的熱量為Q5，則

Q5=M1*（T6-T1）*C即Q5=M1*△T*C

可以看出惰性氣體在鍋爐內(nèi)釋放的熱量和△T有直接關(guān)系，表3是在干熄焦140t/h排焦量下設(shè)定不同風(fēng)料比得出的T6與T1

表3

風(fēng)料比

溫度℃ 1：1150 1：1200 1：1250 1：1300 1：1350 1：1400

T6 926 932 940 937 931 922

T1 165 167 169 171 172 174

△T 761 765 771 766 759 748

此表可以得出風(fēng)料比設(shè)定1：1250時△T值最大，此時惰性氣體在鍋爐內(nèi)放熱量最大。

4.結(jié)論

（1）通過對惰性氣體在干熄爐和鍋爐中的循環(huán)熱傳遞的研究以及熱效率的計(jì)算可以得出每段時期內(nèi)干熄焦鍋爐熱效率的高低，由此幫助我們實(shí)時判斷干熄焦裝置是否存在缺陷，有利于我們找出問題所在并及時做出調(diào)整，保證蒸汽發(fā)電量。

（2）通過對鍋爐入口溫度和出口溫度差值的研究，可以合理控制風(fēng)料比，對提高產(chǎn)氣率以及降低焦炭燒損率都有幫助。

上述內(nèi)容可以看出干熄焦余熱鍋爐的產(chǎn)氣率還有很大的提高空間，這對于節(jié)能降耗，控制企業(yè)成本都具有明顯優(yōu)勢，值得企業(yè)推廣運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]馬希博，甘秀石.鞍鋼干熄焦工藝存在的問題及改進(jìn)措施[J].鞍鋼技術(shù)，2011（01）

作者簡介：

郭青龍，臨渙焦化股份有限公司 車間主任。

李夢年，臨渙焦化股份有限公司 班長。