焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)的運(yùn)行效果與實(shí)踐應(yīng)用

李巖 鄭璇

南京華電節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司 江蘇南京 210000

1 焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)概述

上升管余熱回收系統(tǒng)是通過(guò)熱交換將荒煤氣降溫，且在此過(guò)程中可以形成1.6MPa-2.5MPa 飽和蒸汽、高溫水或過(guò)熱蒸汽，使余熱得到充分的利用。當(dāng)前絕大多數(shù)焦化廠都以循環(huán)氨水進(jìn)行降溫，但這卻不利于荒煤氣余熱的回收和利用，因此應(yīng)用上升管余熱回收技術(shù)，以減少能耗。

2 焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)的工藝組成

上升管余熱回收系統(tǒng)通過(guò)干熄焦的除氧水作為汽包給水，汽包中的水經(jīng)循環(huán)泵輸送到上升管中換熱，生成汽水混合物將會(huì)送回汽包，再利用汽水分離器，產(chǎn)生1.6MPa-2.5MPa 飽和蒸汽、高溫水，高溫水可用于代替化產(chǎn)區(qū)域管式爐系統(tǒng)，飽和蒸汽可并入廠區(qū)管網(wǎng)，具體如下。

焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)內(nèi)部，換熱器并聯(lián)設(shè)計(jì)，汽包內(nèi)產(chǎn)生的高溫飽和水經(jīng)循環(huán)泵輸送至每根上升管，通過(guò)選擇合理給水母管、回水母管及各上升管分配支管管徑，并在給水母管與回水母管之間設(shè)置差壓監(jiān)測(cè)裝置及調(diào)節(jié)閥，控制進(jìn)出母管之間壓差，使高溫飽和水均勻分配至每個(gè)上升管，荒煤氣的流向由下至上，與進(jìn)水形成順流換熱，飽和水被加熱成汽水混合物被送回汽包內(nèi)后產(chǎn)生飽和汽[1]。

管式爐替代原理（加熱富油，過(guò)熱低壓蒸汽）：

新建富油換熱器，高溫循環(huán)水（204-226℃）與富油進(jìn)行換熱，使富油溫度自130℃加熱至180℃，并入原系統(tǒng)使用，

原脫苯用的低壓過(guò)熱蒸汽，可在焦?fàn)t上升管中單設(shè)幾臺(tái)上升管過(guò)熱器，飽和蒸汽由就近低壓管網(wǎng)引入上升管過(guò)熱器，低壓飽和汽被加熱到350℃后送至脫苯系統(tǒng)，

化產(chǎn)檢修時(shí)，低壓過(guò)熱蒸汽放散，短路富油換熱器，使上升管蒸發(fā)器的全部熱量用于產(chǎn)飽和汽。

加藥系統(tǒng)：汽包設(shè)置加藥口，系統(tǒng)配備加藥裝置，可滿足汽包內(nèi)水質(zhì)要求。

放空、放散、放凈等系統(tǒng)：系統(tǒng)最高點(diǎn)設(shè)置排氣點(diǎn)，系統(tǒng)上水和啟動(dòng)時(shí)，排去蒸發(fā)器內(nèi)空氣及不凝性氣體；

汽包設(shè)置安全閥，供事故狀態(tài)泄壓；過(guò)熱蒸汽在脫苯區(qū)域設(shè)置放散閥，確保系統(tǒng)平穩(wěn)開(kāi)車運(yùn)行；

3 焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)的運(yùn)行效果

某廠5#、6# 焦?fàn)t荒煤氣回收系統(tǒng)的總體運(yùn)行狀態(tài)良好，外部沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕情況，且蒸汽產(chǎn)量穩(wěn)定。下面以該廠為例淺談焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.1 蒸汽回收情況

5#、6# 焦?fàn)t 每小時(shí)可產(chǎn)蒸汽4.5 噸（替代管式爐后富裕產(chǎn)汽量），如化產(chǎn)檢修，系統(tǒng)熱量全部用于產(chǎn)汽時(shí)，可外供0.6MPa蒸汽約17t/h。該廠120 個(gè)上升管（其中110 根蒸發(fā)器上升管，10 根過(guò)熱器上升管）從投運(yùn)至今，5#、6# 焦?fàn)t的焦炭產(chǎn)量為2312000 噸，共計(jì)產(chǎn)出0.6 兆帕蒸汽39420 噸（替代管式爐后富裕產(chǎn)汽量）。

3.2 荒煤氣溫度情況

該廠在相關(guān)項(xiàng)目實(shí)施前，荒煤氣進(jìn)出口的溫差不大，溫降約在10℃左右。隨后該廠開(kāi)展了余熱回收利用項(xiàng)目，有效應(yīng)用焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)，進(jìn)口溫度在800-850℃，出口溫度控制在450-480℃。

3.3 管式爐代替情況

通過(guò)富油換熱器，將190m3/h 富油自130℃加熱至180℃，同時(shí)10 根上升管過(guò)熱器將4.5t/h 低壓飽和汽（0.6MPa、165℃）過(guò)熱至450℃，用于替代原化產(chǎn)管式爐，原管式爐在加熱同等量富油及飽和蒸汽時(shí)，需消耗煤氣量為600m3/h，自運(yùn)行至今，上升管余熱回收系統(tǒng)替代管式爐節(jié)約煤氣量約520 萬(wàn)立方，對(duì)于節(jié)能減排、環(huán)境治理有顯著效果。

4 焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用

4.1 循環(huán)泵后給水母管壓力報(bào)警

循環(huán)泵作為整個(gè)余熱回收系統(tǒng)的動(dòng)力輸出和心臟，在系統(tǒng)運(yùn)行中起至關(guān)重要作用，如果循環(huán)泵故障，會(huì)引發(fā)上升管干燒，出現(xiàn)安全事故。為了能夠保證焦?fàn)t的安全運(yùn)作，該系統(tǒng)配備2 臺(tái)循環(huán)泵，一用一備，故障自動(dòng)切換，且設(shè)置雙電源供電，同時(shí)設(shè)置泵后總管壓力報(bào)警裝置，確保循環(huán)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如出現(xiàn)任何異常情況，系統(tǒng)將會(huì)觸發(fā)警報(bào)。報(bào)警后及時(shí)檢修、恢復(fù)[2]。

4.2 配置蒸發(fā)器

該廠所有上升管都處于一種單獨(dú)運(yùn)作的狀態(tài)，上升管蒸發(fā)器進(jìn)出口閥門(mén)均選用2 道雙密封焊接式截止閥，保證閥門(mén)質(zhì)量，在上升管出水支管頂部設(shè)置放空口，便于單根上升管更換檢修。上升管系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水質(zhì)要求比較高，該廠給水設(shè)置反滲透裝置，達(dá)到二級(jí)除鹽水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，盡量規(guī)避汽包、上升管盤(pán)管內(nèi)壁結(jié)垢等現(xiàn)象，截止至目前未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

4.3 完善蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)

近年來(lái)有多家企業(yè)進(jìn)行焦?fàn)t荒煤氣余熱回收的試驗(yàn)研究，上升管結(jié)構(gòu)多為水夾套結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)存在熱應(yīng)力集中，不能高壓運(yùn)行，易爆管，壁溫不好控制等弊端，易出現(xiàn)上升管內(nèi)壁結(jié)焦、冒黑煙現(xiàn)象[3]。

該廠通過(guò)配置新焦?fàn)t上升管余熱回收裝置，其特點(diǎn)：①采用專有盤(pán)管復(fù)合結(jié)構(gòu)、內(nèi)筒不承壓，禁絕炭化室進(jìn)水確保焦?fàn)t安全；②換熱器內(nèi)的固體浴結(jié)構(gòu)技術(shù)、強(qiáng)化傳熱技術(shù)、阻熱劑控制技術(shù)；③換熱器內(nèi)荒煤氣流通壁面溫度調(diào)控技術(shù)；④換熱器的耐高溫、抗腐蝕技術(shù)；⑤回收系統(tǒng)的均流技術(shù)；⑥系統(tǒng)的緊急事故（停水、停電）技術(shù)；⑦換熱器的極端工況抗干燒技術(shù)；獨(dú)特的的隔熱保溫技術(shù)；⑧整套余熱回收系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)（PLC）對(duì)裝置進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)線系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，在業(yè)界得到一致認(rèn)可好評(píng)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，余熱回收系統(tǒng)也在不斷改進(jìn)，有效應(yīng)用可以進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，在焦?fàn)t荒煤氣余熱回收方面，需要對(duì)該技術(shù)加強(qiáng)關(guān)注力度，避免能源浪費(fèi)等現(xiàn)象，發(fā)揮該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，需要將該技術(shù)在焦?fàn)t荒煤氣領(lǐng)域進(jìn)行推廣，為該行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展提高推動(dòng)力。