炭素罐式煅燒爐余熱回收及利用方式的探討

劉亞雷　陳慧

摘 要：我國石油焦煅燒目前仍然以罐式煅燒爐為主，罐式爐在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量煙氣，溫度一般為850 ℃～900 ℃左右，其煙氣余熱仍有很大的回收利用價(jià)值。該文著重介紹了罐式煅燒爐煙氣余熱回收及利用的方式。

關(guān)鍵詞：炭素 罐式煅燒爐 余熱回收

中圖分類號：TK227.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0047-03

目前，我國大多數(shù)炭素企業(yè)主要應(yīng)用罐式煅燒爐對石油焦進(jìn)行煅燒。石油焦在煅燒過程中會(huì)排出大量的揮發(fā)分，這部分揮發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱量除了供煅燒石油焦之外，還有大量的高溫?zé)煔獗恢苯优湃肓舜髿庵?，這既浪費(fèi)了能量，也對環(huán)境造成了污染，所排熱量約占整個(gè)罐式煅燒爐熱支出的50%。因此，采用合適的方式回收這部分余熱，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排降耗的目標(biāo)，可取得良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

1 余熱資源分析

罐式煅燒爐余熱回收主要是煅燒爐生產(chǎn)過程中所排出的高溫?zé)煔猓滹@熱占煅燒爐支出熱量的47.9%，煙氣溫度為850 ℃～900 ℃左右。

2 余熱利用方式

2.1 有機(jī)熱載體加熱爐

有機(jī)載熱體加熱爐（以下簡稱熱媒爐）是利用煅燒爐尾氣的余熱為熱源，以導(dǎo)熱油為載體的直流式閉路循環(huán)的特殊工業(yè)爐。與其他供熱設(shè)備相比，熱媒爐具有如下特點(diǎn)[2，3]：（1）節(jié)能效果顯著；（2）可在較低的運(yùn)行壓力下獲得較高的工作溫度；（3）配套設(shè)備簡單，不需要像蒸汽爐那樣復(fù)雜的給排水處理裝置，只需循環(huán)泵，建設(shè)投資不大；（4）熱穩(wěn)定性好，熱媒爐的導(dǎo)熱體多為導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油熱穩(wěn)定性高，導(dǎo)熱系數(shù)大；（5）運(yùn)行壓力較低，只要系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行期間維修量極小；（6）運(yùn)行費(fèi)用低，使用壽命可達(dá)8～10年。

有機(jī)熱載體加熱爐在國外炭素行業(yè)中使用得相當(dāng)普及，而在國內(nèi)的應(yīng)用則是近10年的事目前，熱煤爐在炭素生產(chǎn)過程中主要應(yīng)用于瀝青融化、糊料混捏、高壓浸漬3個(gè)方面，采用熱煤爐回收罐式爐煙氣余熱的流程如圖2所示。

2.2 余熱發(fā)電

除了利用熱煤爐回收罐式煅燒爐的煙氣余熱外，某些炭素廠設(shè)置蒸汽余熱鍋爐來回收罐式爐的煙氣余熱，并將產(chǎn)生的蒸汽送入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，其工藝流程如圖3所示。

利用余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行發(fā)電已經(jīng)在一些炭素廠家得到實(shí)踐，如山東臨邑索通公司，該工程利用6臺6組罐式煅燒爐的煙氣余熱建設(shè)一座4.5 MW的余熱發(fā)電站，目前發(fā)電功率穩(wěn)定在4 000 kW左右，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

建設(shè)余熱電站的難點(diǎn)在于罐式煅燒爐與余熱鍋爐之間的互相協(xié)調(diào)及配合的問題。對于這種矛盾，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持“炭素生產(chǎn)為主，余熱發(fā)電是副業(yè)，副業(yè)不能影響主業(yè)，主業(yè)應(yīng)兼顧副業(yè)”的思想[5]，從而最大限度地發(fā)揮余熱發(fā)電的各項(xiàng)潛能，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

2.3 熱媒爐+余熱發(fā)電

對于某些炭素廠僅采用熱煤爐為炭素生產(chǎn)中瀝青熔化等工序提供熱源，并不能充分回收罐式煅燒爐的煙氣余熱，例如：對于年產(chǎn)24萬噸的預(yù)焙陽極生產(chǎn)線，建設(shè)有8～10臺炭素煅燒爐，僅利用其中的2～3臺煅燒爐煙氣建設(shè)熱煤爐即可滿足瀝青熔化的需要[6]，其余煙氣仍無法利用。

由于罐式煅燒爐的煙氣溫度高，經(jīng)過熱煤爐加熱導(dǎo)熱油后，其煙氣余熱仍可以回收利用，故可以同時(shí)采用熱煤爐、余熱發(fā)電的方式綜合高效的回收利用罐式爐的余熱。對于沒有經(jīng)過熱媒爐的熱煙氣可以設(shè)置較高參數(shù)的余熱鍋爐；對于經(jīng)過熱煤爐的熱煙氣可以設(shè)置較低參數(shù)的余熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽可以用于鍋爐給水的除氧，其余的引至汽輪機(jī)的補(bǔ)汽端作功發(fā)電，整個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)采用雙壓運(yùn)行，同時(shí)采用熱煤爐和余熱發(fā)電的方式回收罐式爐煙氣余熱的工藝流程如圖4所示。

3 結(jié)語

該文對現(xiàn)有罐式煅燒爐煙氣余熱回收及利用方式進(jìn)行了總結(jié)。炭素生產(chǎn)廠家具體采用哪種余熱回收方案，要視其具體的生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)工序而定。對于生產(chǎn)規(guī)模大、生產(chǎn)工序全的廠家，僅采用熱煤爐的方式不能回收全部的煙氣余熱，可以采用“熱媒爐+余熱發(fā)電”的方案，充分回收罐式爐的煙氣余熱；對于生產(chǎn)規(guī)模適中、生產(chǎn)工序較全的廠家，罐式爐煙氣余熱量不大，可以采用熱煤爐，為瀝青融化、糊料混捏等工序提供熱量；對于僅有煅燒工序的炭素生產(chǎn)廠家，無需其他生產(chǎn)用熱，可以通過設(shè)置余熱鍋爐，并利用其蒸汽發(fā)電的方式回收煙氣余熱。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙軍.炭素生產(chǎn)中煅燒爐煙氣余熱的利用[J].炭素技術(shù)，2008，27（5）：68-71.

[2] 周文中.有機(jī)載熱體加熱爐在炭素行業(yè)中的應(yīng)用[J].炭素技術(shù)，1994（5）：32-36.

[3] 葉麟.余熱有機(jī)熱載體加熱爐在炭素生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].炭素，2006（1）：46-48.

[4] 碳素罐式煅燒爐余熱發(fā)電技術(shù)[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/4851431.htm.

[5] 譚華.余熱發(fā)電在炭素行業(yè)的應(yīng)用淺析[J].四川冶金，2010，32（5）：42-44.

[6] 楊道平，殷慶昌，卞峰，等.炭素煅燒爐余熱發(fā)電系統(tǒng).中國，200920031452.0[P].2010.