焦?fàn)t煙道氣余熱利用的不足與改進(jìn)

1、焦?fàn)t煙道氣余熱利用的不足與改進(jìn)【摘要】目前，焦?fàn)t能耗中通過煙道廢氣浪費掉的能量約占據(jù)總耗能的百分之九，焦?fàn)t煙道 余熱回收利用研究已成為提高焦?fàn)t能源利用率的一個重要研究方向。本文總結(jié)了目前余熱回 收裝置運轉(zhuǎn)中存在的問題，在此基礎(chǔ)上，通過減少系統(tǒng)阻力、增加總煙道吸力和隔斷廢氣循 環(huán)等措施以解決現(xiàn)有裝置的問題，最終將焦?fàn)t煙道廢氣的余熱回收效果提高到一個新的水平?！娟P(guān)鍵詞】焦?fàn)t煙道；余熱利用；回收裝置；煙道吸力【中圖分類號】TQ520.6【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1002-8544（2017）22-0179-02焦?fàn)t余熱回收背景目前，由焦?fàn)t煙道廢氣直接排放而浪費掉的能量巨大，占據(jù)焦?fàn)t總耗能的比重高達(dá)

2、百分之九。 我國是一個焦?fàn)t能耗極大的國家，就幾年前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來分析可以看出，2011年我國年焦炭 產(chǎn)量為4.28億噸，以每千克2438.27千焦的煉焦耗熱量和余熱回收率為百分之五十來計算， 僅2011年我國可以減少熱量排放470GJ，可以減少約160萬噸煤炭的使用，無論是從能源利 用、環(huán)境保護(hù)，還是從經(jīng)濟(jì)效益、社會效益而言，做好焦?fàn)t余熱回收利用都有著重要的作用。高效可行的焦?fàn)t余熱回收裝置是提高焦?fàn)t能源利用率的重要手段，當(dāng)前主流的焦?fàn)t余熱回收 應(yīng)用有生產(chǎn)蒸汽、洗浴、取暖和煤炭調(diào)濕等技術(shù)。眾多技術(shù)中生產(chǎn)蒸汽因其成熟的技術(shù)、低 廉的成本和高效的余熱回收效果而受到廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。就國內(nèi)焦化工廠的發(fā)展

3、歷史和運轉(zhuǎn)現(xiàn)狀來看，很多焦化工廠因建廠時間周期長的特點煙道廢 氣余熱回收建設(shè)只能作為改造項目進(jìn)行開展，并且項目開展過程中會受到施工場地、生產(chǎn)進(jìn) 程等眾多實際問題的影響，如果對整個項目沒有全面綜合的考慮，很有可能會導(dǎo)致余熱回收 裝置無法達(dá)到正常的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到應(yīng)有的余熱回收效果甚至根本無法正常運行。本文以 具體焦化工廠為例，對裝置設(shè)計存在的不足進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)的方案。研究裝置部署對象本文的研究實例是老焦化工廠的三個JNX3-70-1型焦?fàn)t中的一個，該焦?fàn)t設(shè)有72孔炭化室并 單獨占用一根排氣煙囪。其原有的余熱回收裝置采用如圖1所示的工藝技術(shù)流程。焦?fàn)t產(chǎn)生 的廢氣在通往總煙道翻板之前經(jīng)鋼煙道

4、蝶閥1到達(dá)余熱鍋爐，在余熱鍋爐中對廢氣余熱進(jìn)行 回收利用，完成加熱工作并產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的廢氣經(jīng)引風(fēng)機和剛煙道蝶閥2通過煙囪排入 大氣中。在整個余熱回收處理過程中，如果有相關(guān)的裝置出現(xiàn)故障無法正常排氣，則系統(tǒng)自 動打開備用的總煙道翻板，關(guān)掉余熱回收通道還原到改進(jìn)之前的系統(tǒng)。圖1原焦?fàn)t廢氣余熱回收處理工藝流程示意圖余熱回收裝置的不足和改進(jìn)措施經(jīng)過對現(xiàn)有的余熱回收裝置進(jìn)行測試實驗和結(jié)果分析，我們發(fā)現(xiàn)了原裝置在進(jìn)行余熱回收處 理過程中存在的三方面問題，在此對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行列舉并給出了解決相應(yīng)問題的具體措施。3.1余熱回收裝置的系統(tǒng)阻力大當(dāng)針對焦?fàn)t煙道氣的余熱回收裝置運轉(zhuǎn)時，我們通過對煙道系統(tǒng)不同位置

5、的壓力進(jìn)行測試發(fā) 現(xiàn)整個系統(tǒng)的阻力很大，尤其是在廢氣從總煙道開孔處到進(jìn)入余熱回收通道這一階段的壓強 差高達(dá)約250Pa。對這一現(xiàn)象，我們對原裝置的管道結(jié)構(gòu)和分布進(jìn)行了分析研究，最終將系 統(tǒng)阻力過大的原因歸結(jié)為兩個方面：其一，總煙道開孔面積偏小造成煙道氣通道變小和廢氣 轉(zhuǎn)向引起阻力變大；其二，余熱回收處理管道布置設(shè)有較多的彎頭，管道的橫截面積也不夠 大，煙道廢氣在流經(jīng)這一段時的流速加大導(dǎo)致系統(tǒng)阻力變大。針對以上原因造成的系統(tǒng)阻力過大的情況，可以采用這樣的方案進(jìn)行改進(jìn)：首先，根據(jù)具體 情況加大總煙道口的開孔面積，在此例中我們將開孔橫截面積由2.7平方米增加一倍；其次， 將方形管道的橫截面積進(jìn)一步加

6、大以減少阻力，此例中我們將原方形管道橫截面積由3.12平 方米增加為4.8平方米；最后，盡量減去方形管道中的直角彎頭以減少局部阻力，在此例中 我們通過優(yōu)化管道設(shè)計路徑減去了兩個直角彎頭。經(jīng)過這一系列的改進(jìn)和裝置實際運行測試， 我們發(fā)現(xiàn)廢氣余熱回收裝置的進(jìn)口處壓強差已經(jīng)降至約200Pa，成功將壓強差減少了原來的 五分之一。3.2運轉(zhuǎn)過程中煙道的吸力不夠焦?fàn)t煙道廢氣余熱回收煙道運轉(zhuǎn)時，測得的總煙道吸力壓強值為245Pa，這一結(jié)果與高爐煤 氣加熱所需的標(biāo)準(zhǔn)值330Pa相差很遠(yuǎn)，明顯滿足不了加熱裝置的吸力要求。影響吸力的系統(tǒng) 阻力因素在上文中已經(jīng)得到解決，另一個可能的因素就是引風(fēng)機在運轉(zhuǎn)過程中未達(dá)到相

7、應(yīng)的 指標(biāo)。經(jīng)過對引風(fēng)機的進(jìn)一步的測試和分析發(fā)現(xiàn)，引風(fēng)機的額定功率為220kW，而實際運用 中電機的功率僅僅達(dá)到了 192kW，沒有可靠的功率輸出自然達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的吸力。針對引風(fēng)機吸力不足問題，我們將電機頻率由原來的50Hz提高到52,2Hz，通過增加頻率提 高電機的轉(zhuǎn)速，風(fēng)機速度提高引起風(fēng)機全壓的增強，最終使得總煙道的吸力值達(dá)到313Pa， 基本滿足加熱設(shè)計所需。3.3部分已進(jìn)行余熱利用的廢氣循環(huán)進(jìn)入煙道以上發(fā)現(xiàn)的兩個問題解決之后，總煙道的吸力值基本可以滿足周轉(zhuǎn)時長在21小時以上的焦 爐生產(chǎn)需求，但是面對周轉(zhuǎn)時間較短的焦?fàn)t生產(chǎn)，313Pa吸力就不能勝任了。為了能夠滿足 更短周轉(zhuǎn)時間下焦?fàn)t的正常

8、運轉(zhuǎn)，我們對裝置進(jìn)行了進(jìn)一步細(xì)致的檢查，最終發(fā)現(xiàn)舊的總煙 道翻板與襯磚之間存在較大的縫隙，其最寬的弧形空襲可達(dá)53mm，當(dāng)余熱回收通道打開并 運行時，煙囪中已經(jīng)處理過的部分廢氣由于壓強的作用會經(jīng)此空隙被再次吸入余熱回收裝置， 對周轉(zhuǎn)時間較長的煙道吸力造成不利的影響。為解決廢氣循環(huán)問題，我們在總煙道上增加了一個重錘式的插板閥，此裝置可以與煙道余熱 回收裝置聯(lián)合控制，在余熱回收處理正常運行時實現(xiàn)總煙道完全隔斷，避免廢氣的循環(huán)導(dǎo)致 的吸力下降情況；在余熱回收裝置發(fā)生突發(fā)故障時能夠自動打開插板，將廢棄順利排出。這 一措施可以將煙道的吸力增加30Pa，足以滿足更高的吸力要求?？偨Y(jié)在節(jié)能減排”的號召下，焦?fàn)t廢氣余熱回收越發(fā)受到重視。本文以工廠的廢氣余熱利用實際 改造為例，從焦?fàn)t煙道的橫截面積改進(jìn)、引風(fēng)機調(diào)節(jié)、總煙道吸力控制三方面發(fā)現(xiàn)并解決了 問題，實現(xiàn)了原有裝置基礎(chǔ)上的廢氣余熱回收。參考文獻(xiàn)龍旭佳.現(xiàn)代焦化企業(yè)安全生產(chǎn)管理分析J.化工管理，2015(02).王志強.焦?fàn)t煙道廢氣余熱回收項目改