焦化廠初冷器工藝?yán)鋮s中余熱的回收和利用

柳耀橋 雷紅霞

摘 要：從某焦化廠初冷器的原生產(chǎn)工藝?yán)鋮s過程入手，探討了采用熱水驅(qū)動(dòng)型溴化鋰制冷設(shè)備對(duì)初冷器高溫段產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行回收的可行性，并對(duì)改造后的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s過程及溴化鋰機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了分析，最后闡述了改造后所取得的實(shí)際節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：熱水型溴化鋰;余熱回收;節(jié)能減排;初冷器改造

0? 引言

隨著以廢熱為驅(qū)動(dòng)能源的溴化鋰制冷技術(shù)的不斷發(fā)展，熱水驅(qū)動(dòng)型溴化鋰制冷設(shè)備在焦化行業(yè)節(jié)能減排領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而該技術(shù)的應(yīng)用需要對(duì)原有的部分生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，因此，工藝改造的合理性、設(shè)備參數(shù)的合理選擇都對(duì)改造后的實(shí)際運(yùn)行效果有著直接的影響，若設(shè)計(jì)人員對(duì)系統(tǒng)原理理解不充分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)備參數(shù)選擇不合理，則不僅達(dá)不到期望的節(jié)能效果，甚至?xí)绊懮a(chǎn)工藝的穩(wěn)定性和安全性。

1? 項(xiàng)目背景

在山西某焦化廠年產(chǎn)160萬t焦化項(xiàng)目中，荒煤氣產(chǎn)量為80 000 Nm3/h，煉焦過程產(chǎn)生的80～82 ℃的高溫荒煤氣經(jīng)煤氣初冷器冷卻至23 ℃以下，達(dá)到了生產(chǎn)質(zhì)量要求。

煤氣初冷器自上而下分為高溫段、中溫段和低溫段。在高溫段和中溫段，采用廠區(qū)循環(huán)水冷卻，荒煤氣的熱量被循環(huán)水帶走，通過冷卻塔排入大氣中;在低溫段，夏季采用蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)組制取16 ℃工藝?yán)鋮s水對(duì)低溫段荒煤氣進(jìn)行冷卻，使其冷卻至23 ℃以下。

在初冷器高溫、中溫段，既白白排放了大量熱量，又增加了循環(huán)水系統(tǒng)的功耗及循環(huán)水用量;在初冷器低溫段，為了制取低溫冷卻水，蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)組又消耗了大量的電能和蒸汽等能源，增加了高品位能源的消耗，對(duì)環(huán)境亦造成了一定程度的污染，不符合企業(yè)低碳綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的要求。

2? 原初冷器生產(chǎn)工藝過程及參數(shù)

2.1? 原生產(chǎn)工藝過程

80～82 ℃高溫荒煤氣經(jīng)初冷器高溫段、中溫段、低溫段后，降至23 ℃以下，冷卻過程如圖1所示。在初冷器高溫段，采用高溫型冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻;在中溫段，采用中溫冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻;在低溫段，采用蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)組制取16 ℃工藝?yán)鋮s水對(duì)荒煤氣進(jìn)行冷卻。

2.2? 原生產(chǎn)工藝主要參數(shù)

原生產(chǎn)工藝主要參數(shù)如表1所示。

3? 改造后生產(chǎn)工藝及主要技術(shù)參數(shù)

3.1? 改造思路

（1）高溫段高溫冷卻水作為熱水型溴化鋰制冷機(jī)組的驅(qū)動(dòng)熱源，通過制冷機(jī)組制取16 ℃的冷卻水對(duì)低溫段荒煤氣進(jìn)行冷卻;

（2）中溫段冷卻水的溫度不高，利用價(jià)值不大，系統(tǒng)依然采用原來的冷卻塔散熱方式;

（3）原有冷卻塔系統(tǒng)及蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)組系統(tǒng)不拆除，作為改造后系統(tǒng)的備份;

（4）因現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地有限，盡量減少占地面積。

3.2? 改造后生產(chǎn)工藝

73 ℃初冷器高溫段冷卻水直接進(jìn)入溴化鋰機(jī)組，其中熱量被機(jī)組利用后，溫度降至65.9 ℃，進(jìn)入原系統(tǒng)冷卻塔，進(jìn)一步冷卻后進(jìn)入初冷器高溫段，繼續(xù)對(duì)荒煤氣進(jìn)行冷卻，完成高溫段冷卻循環(huán)。由于大部分熱量被溴化鋰機(jī)組利用，因此，可大大降低原有冷卻塔負(fù)荷。

溴化鋰機(jī)組生產(chǎn)的16 ℃低溫水，作為低溫段的冷卻水，將荒煤氣冷卻至25 ℃以下。單獨(dú)增加一套獨(dú)立的冷卻塔，滿足溴化鋰機(jī)組的冷卻需要。改造后的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s過程如圖2所示。

3.3? 溴化鋰機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)

熱水型溴化鋰制冷機(jī)組主要參數(shù)如表2所示。

4? 改造后經(jīng)濟(jì)性分析

該項(xiàng)目自2016年運(yùn)行以來，節(jié)能效果顯著。在本次改造中，節(jié)能性主要體現(xiàn)在降低了原系統(tǒng)中低溫段蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)組的蒸汽消耗以及初冷器高溫段冷卻水通過冷卻塔散熱而蒸發(fā)的水量兩個(gè)方面。

我們按照該工藝部分每年運(yùn)行6個(gè)月（180天）來進(jìn)行核算。其中，溴化鋰機(jī)組的耗電量以及軟化水的處理費(fèi)用、排污費(fèi)用因所占比例較小，在此忽略不計(jì)。

4.1? 主要能源價(jià)格

水費(fèi)價(jià)格為1元/m3，蒸汽價(jià)格為130元/t 。

4.2? 主要節(jié)能指標(biāo)計(jì)算

4.2.1? 節(jié)省蒸汽

與本案例450×104 kcal/h溴化鋰機(jī)組相當(dāng)?shù)恼羝蜋C(jī)組耗氣量約為5.14 t/h，按每年運(yùn)行6個(gè)月（180天）計(jì)，則每年節(jié)省的蒸汽費(fèi)用為5.14×24×130×180=288.66萬元。

4.2.2? 節(jié)省冷卻塔蒸發(fā)水量

冷卻塔因向大氣中排放熱量而蒸發(fā)的水量計(jì)算公式為 ：

蒸發(fā)的水量為：Qe= 0.001 5×7.1×750=7.99 m3/h。

每年運(yùn)行6個(gè)月（180天）可節(jié)省蒸發(fā)水量費(fèi)用為：7.99×1×24×180=3.45萬元。

每年的運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省=蒸汽節(jié)省費(fèi)用+冷卻塔蒸發(fā)水量節(jié)省費(fèi)用=292.11萬元。

4.3? 節(jié)能效果分析

該項(xiàng)目經(jīng)過3年的運(yùn)行，狀態(tài)穩(wěn)定，節(jié)能效果好于預(yù)期測(cè)算。初冷器冷卻效果良好，生產(chǎn)的荒煤氣的品質(zhì)優(yōu)于原工藝的產(chǎn)品品質(zhì)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，兩年內(nèi)已收回全部初投資費(fèi)用。

5? 結(jié)語

本項(xiàng)目通過對(duì)初冷器高溫段的余熱再利用，有效地降低了低溫段制冷機(jī)組對(duì)蒸汽的消耗量，同時(shí)減少了工藝余熱的排放，降低了水處理藥劑對(duì)環(huán)境造成的污染，積極響應(yīng)了國家的節(jié)能減排政策，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在焦化行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

[參考文獻(xiàn)]

[1]? 焦化初冷上段余熱回收利用技術(shù)規(guī)范：YB/T 4790—2019[S].

[2]? 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范：GB/T 50050—2017[S].

收稿日期：2020-03-27

作者簡介：柳耀橋（1971—），男，山東煙臺(tái)人，工程師，研究方向：工業(yè)余熱回收利用、溴化鋰熱泵技術(shù)的應(yīng)用。