風媒式焦爐上升管荒煤氣余熱回收

風媒式焦爐上升管荒煤氣余熱回收簡要介紹設計參數(shù)相關設計參數(shù)如表1-1。表1-1基本設計參數(shù)序號參數(shù)名稱單位數(shù)量備注1焦爐單個炭化室裝煤量（干煤）t292單個上升管結焦周期荒煤氣產量Nm3/h50403結焦時間h194小時產氣量最大Nm3/h440平均280最小2005上升管入口荒煤氣溫度°C6926設計上升管出口荒煤氣溫度°C6367余熱鍋爐設計蒸發(fā)量t/h4.28額定蒸汽壓力MPa0.49額定蒸汽溫度C15310汽包補水溫度C常溫設計方案1）工藝流程簡介荒煤氣流程為：自焦爐炭化室一上升管一橋管--集氣管-去化產回收系統(tǒng)。風媒流程為：上升管一余熱鍋爐一風機一上升管。汽水工藝流程為：純水一純水箱一除氧器一省煤器一汽包除氧器—蒸發(fā)器一汽包一過熱器一送用戶（部分返回進除氧器補充除氧）。2）工藝布置新設計上升管加熱器替換焦爐原有的100根上升管。在焦爐旁邊空地新建余熱鍋爐廠房，包括控制室、電氣室等，新建立式余熱鍋爐，并在鍋爐煙氣出口處安裝引風機。熱力除氧器安裝在汽包平臺，給水泵、軟水箱等安裝在鍋爐旁邊空地。風媒系統(tǒng)，采用惰性氣體作為媒介，上升管加熱器內表燒結一層耐火材料，外部制成風套，進出連接管為^108鋼管，五根上升管加熱器為一組，用^250鋼管集聯(lián)，20個集聯(lián)管連接在^1200的總管上。進入上升管加熱器的風媒溫度約135°C，出上升管加熱器風媒的溫度約264C。風媒沿總管流動到焦爐旁邊的余熱鍋爐入口，向下依次經過過熱器、蒸發(fā)器、省煤器，然后經余熱鍋爐出口進入引風機，再沿總管流動到焦爐頂部，進入集聯(lián)管，再分別進入上升管加熱器的進口。每個集聯(lián)管都安裝電動蝶閥，用于切斷該組上升管加熱器與余熱鍋爐的連接，余熱鍋爐進出口安裝氣動蝶閥，用于檢修切斷。余熱鍋爐汽水系統(tǒng)。本方案汽水系統(tǒng)由純水箱、除氧器、省煤器、蒸發(fā)器、汽包、過熱器、水泵、閥門和連接管道組成。由外部供給水管將純水直接補進純水箱。純水箱設置有液位控制裝置，純水箱中的純水經除氧水泵加壓后送入除氧器，在除氧器內經除氧后經鍋爐給水泵送入省煤器，經省煤器風媒預熱至122C左右送入汽包，與蒸發(fā)器上升管送入汽包的飽和水（143C）混合后經下降管進入余熱鍋爐蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內，部分水汽化為飽和蒸汽，其余的水被加熱為飽和水，并與蒸汽形成為汽水混合物，經上升管進入汽包。汽包內設置有汽水分離裝置，經分離后的飽和干蒸汽離開汽包后經過熱器加熱到153C離開鍋爐，再經調壓閥后由管道送給用戶。調壓閥確保送出蒸汽壓力為0.3Mpa。純水采用不銹鋼304材質，汽水管道、蒸汽管道及閥門采用碳鋼材質。3）主要設備上升管加熱器。上升管加熱器是在原上升管基礎上進行改造而成，內部尺寸和長度等與原上升管一致，可與焦爐上升管底座和三通直接相連。上升管加熱器內表面燒結一層耐火材料（另外一種技術方案是表面涂敷涂層，可使荒煤氣多降低溫度約10?30°C）,可以耐高溫，同時又耐低溫凝酸腐蝕，還可防止結焦。在荒煤氣平均產量情況下，荒煤氣出口溫度約降低至636C,上升管加熱器的內表面溫度約444C，風媒出口溫度約264C。當碳化室火落、出焦、加煤時，上升管加熱器的內表面溫度約278C，此時荒煤氣的溫度降低不多，上升管加熱器主要是從碳化室出口處吸收其輻射熱而加熱風媒，風媒出口溫度約192C。循環(huán)風機。用于將風媒從余熱鍋爐輸送至上升管加熱器，循環(huán)風機選用4-68NM2D型離心風機，轉速1420rpm，全壓5100Pa，風量77000m3/h，內效率約92%，配套電機功率約200kW，功率因數(shù)約0.95。余熱鍋爐。余熱鍋爐為立式自然循環(huán)水管形式，流通截面約為3mX3m，本體高度約為10.5m，汽包平臺標高約13m，汽包外徑1.3m，長度5m，配DN80安全閥2個。熱力除氧器與汽包放置在同一個平臺，并行布置。余熱鍋爐設計煙氣流量45000Nm3/h，入口溫度253C，出口溫度140C，煙氣阻力約300Pa，蒸汽產量4.2t/h，蒸汽壓力0.4MPa。鍋爐本體總重量約67t。4）供配電估算負荷及電壓：引風機200kW/AC3kV1臺給水泵11kW/AC380V2臺（1用1備）除氧水泵3kW/AC380V2臺（1用1備）加藥裝置2.5kW/AC380V2套（機電一體品）純水管道泵1.5kW/AC380V2臺（1用1備）循環(huán)冷卻塔泵2.2kw/AC380V2臺（1用1備）循環(huán)冷卻塔風機0.25kw/AC380V1臺

潛污泵0.75kW/AC380V1臺區(qū)域照明5kW/AC220V空調2.5kW/AC380V3臺5kW/AC380V3臺檢修10kW/AC380V-220V1套UPS10kVA/AC380V1臺以下均為雙電源供電的設備:鍋爐入口煙氣調節(jié)閥3kW/AC380V1臺（機電一體品）鍋爐煙氣入口切斷閥3kW/AC380V1臺（機電一體品）引風機入口電動閥3kW/AC380V1臺（機電一體品）各類儀表配電40kW/AC380V-AC220V1套工程低壓設備總裝機容量約為102.7kW,其中需雙電源供電的負荷總裝機容量約為49kW。節(jié)能本項目屬于一項節(jié)能減排工程，針對焦爐上升管荒煤氣顯熱進行回收利用，通過改造上升管為上升管加熱器，新增一套余熱鍋爐設備生產蒸汽，建成投產后，153°C過熱蒸汽產量約為4.2t/h，全年按工作時間8000小時計算，共可以輸出蒸汽約3.36萬噸。能源消耗和回收見表3-1表3-1能源消耗和回收表序號名稱單位數(shù)值折合標煤1焦爐全年工作時間天3652余熱鍋爐年工作時間h80003余熱鍋爐蒸汽產量t/h4.24年產蒸汽量t33600035526年耗純水量t33600016.87年均電耗kwh2069600662

序號名稱單位數(shù)值折合標煤8年均凈節(jié)約標準煤t2873注：0.4MPa低壓蒸汽折標系數(shù)為0.1057噸標煤/噸蒸汽；電力折標系數(shù)為3.2噸標煤/萬千瓦時；純水折標系數(shù)為5噸標煤/萬噸純水；每千克標煤的熱量為7000千卡。由于荒煤氣溫度的降低，后續(xù)工序的氨水消耗量、引風機電耗、水泵電耗、蒸氨電耗和熱耗均有不同程度降低，在此暫時不做計算。簡單經濟估算系統(tǒng)簡單投資估算見表4-1表4-1系統(tǒng)投資估算序號名稱單位數(shù)值1上升管加熱器萬元4502余熱鍋爐萬元2003工4王安裝萬元3504總投資萬元1000系統(tǒng)年收入簡單估算見表4-2表4-2系統(tǒng)年收入估算序號名稱單位數(shù)值1回收蒸汽萬元5242電耗萬元-1243折舊萬元-974總收入萬元303注：0.4MPa低壓蒸汽價格約156元/噸蒸汽（含純水成本）；電耗價格約0.6元/萬千瓦時，折舊時間上升管加熱器16年，其它設備8年。系統(tǒng)靜態(tài)回收期約為1000-303^3.3年（這里未扣除原上升管的成本，用戶實際增加投入并沒有這么多，所以實際靜態(tài)回收期還要短）。水套式上升管蒸發(fā)器余熱回收系統(tǒng)的簡介水套式上升管蒸發(fā)器是在原上升管外表面包覆水套，吸收荒煤氣的部分熱量后，產生蒸汽。當上升管內表面與風媒式上升管加熱器相同時，100根上升管蒸發(fā)器可產0.4MPa飽和蒸汽7.9t/h，荒煤氣出口溫度降低到約604°C，上升管蒸發(fā)器內表面溫度約383°C，當碳化室火落、出焦、加煤時，上升管蒸發(fā)器的內表面溫度約212C。水套式上升管蒸發(fā)器系統(tǒng)，本身屬于壓力容器或余熱鍋爐系統(tǒng)，汽包安裝在焦爐旁邊的平臺上，沒有引風機，但增加了強制循環(huán)泵，給水泵的揚程也比較大，其它用電比風媒式上升管加熱系統(tǒng)只略有增加。負荷及電壓估算：強制循環(huán)泵80kW/AC380V2臺（1用1備）給水泵30kW/AC380V2臺（1用1備）除氧水泵9kW/AC380V2臺（1用1備）加藥裝置5kW/AC380V2套（機電一體品）純水管道泵3kW/AC380V2臺（1用1備）循環(huán)冷卻塔泵4.4kw/AC380V2臺（1用1備）循環(huán)冷卻塔風機0.5kw/AC380V1臺潛污泵1.5kW/AC380V1臺區(qū)域照明5kW/AC220V空調2.5kW/AC380V3臺5kW/AC380V3臺檢修10kW/AC380V-220V1套UPS雙電源供電的設備：10kVA/AC380V1臺各類儀表配電40kW/AC380V-AC220V1套

工程低壓設備總裝機容量約為205.9kW,其中需雙電源供電的負荷總裝機容量約為40kW。水套式上升管蒸發(fā)器系統(tǒng)簡單能耗和回收估算見表5-1表5-1能源消耗和回收表序號名稱單位數(shù)值折合標煤1焦爐全年工作時間天3652余熱鍋爐年工作時間h80003蒸汽產量t/h7.94年產蒸汽量t63200066806年耗純水量t63200031.67年均電耗kw均凈節(jié)約標準煤t6223注：0.4MPa低壓蒸汽折標系數(shù)為0.1057噸標煤/噸蒸汽；電力折標系數(shù)為3.2噸標煤/萬千瓦時；純水折標系數(shù)為5噸標煤/萬噸純水；每千克標煤的熱量為7000千卡。水套式上升管蒸發(fā)器系統(tǒng)簡單投資估算見表5-2表5-2系統(tǒng)投資估算序號名稱單位數(shù)值1上升管蒸發(fā)器萬元12003工4王安裝萬元3504總投資萬元1550水套式上升管蒸發(fā)器系統(tǒng)簡單估算見表5-3表5-3系統(tǒng)年收入估算序號名稱單位數(shù)值1回收蒸汽萬元9862電耗萬元-803折舊萬元-1194總收入萬元787注：0.4MPa低壓蒸汽價格約156元/噸蒸汽（含純水成本）；電耗價格約0.6元/萬千瓦時，折舊時間上升管加熱器16年，其它設備8年。系統(tǒng)靜態(tài)回收期約為1550^787^2年（這里也未扣除原上升管的成本）

兩種方式的比較風媒式和水