焦炉烟道气余热回收利用

第３９卷第１期　山　东　冶　金　Ｖ０ｌ｜３９　Ｎｏ．１　２０１７年２月　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１７　曼　焦炉烟道气余热回收利用　申孝国　（山东科泰能源科技有限公司，山东济南２５０１０１）　摘要：通过分析烟气成分、改造原有烟道系统，采用热管＋水管组合式余热锅炉，具体热力流程为热管省煤器＋水管蒸发　器，进行焦炉烟道气余热回收利用，减少了温室气体和酸ｌ生气体的排放，年产生蒸汽约９．６７Ｙｔ，收益约１　１５２万元，每年节约　标煤约９　３００ｔ。　关键词：焦炉；烟道气；余热利用；回收　中图分类号：Ｘ７５７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—４６２０（２０１７）０１—００４８—０２　１前言　烟道引出，经余热回收系统换热降温后，将热烟气　降至约１６０℃，经锅炉引风机再排入主烟道翻板阀　焦炉加热用的焦炉煤气由外部管道架空引　后的烟气总烟道，经烟囱排空。工艺布置见图１。　入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下喷　管把煤气送人燃烧室立火道底部与由废气交换开　１　焦炉烟道　．　原有烟道一　尸极阀　电动蝶　闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气经过立　分烟道一　原烟道翻极阀　火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经蓄热　２　焦炉烟道　【　原有烟道二．　１　。　焦炉烟囱　室，又经格子砖把废气的部分显热回收后，经过小　电动蝶阀二　分烟道二　烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排人　Ｌ３　电动　大气。废烟气温度可达到２６０～２９０℃，若直接排　锅炉前总烟道人大气，即会造成能源浪费且污染环境。为此，采　锅炉前总烟道ｌＬ　－『　萎蓑　＿｝ｊ通　蘑　＿Ｉ童篓　．囊　　后总烟道　用成熟的余热回收技术对焦炉产生的废气进行余　图１　焦炉烟道气工艺布置　热回收利用¨Ｊ。　１）余热锅炉烟气进口管道部分。在焦炉原有　的地下烟道上，烟道闸板阀前面位置，开出１个烟道　２烟道气余热回收工艺　孔，将制作好的烟气管道吊装放置在开口处，用耐　以１００万ｔ焦炉为例，焦炉废烟气温度２６０—　火浇注料浇注，保证密封。同时另一端和连接余热　２９０℃，流量１６５　０００　Ｎｍ　／ｈ，压力一５００　Ｐａ；排烟温度　锅炉进口的主烟气管道进行焊接。另外，在引出烟　１６０℃，蒸汽压力０．８　ＭＰａ，饱和蒸汽温度。该烟道　道上各安装一台电动蝶阀，用来实现烟气的切换。　废气为焦炉煤气燃烧产物，对空气完成预热后，自　２）余热锅炉出口烟气管道部分。焦炉烟气通　焦炉的蓄热室排出，其基本成分为ＣＯ　６．３６％，Ｈ：Ｏ　过余热锅炉降温后经引风机送入位于主烟道翻板　２０．２７％，Ｏ　３．６５％，Ｎ　６９．２％。焦炉加热燃烧的焦炉　阀后的烟气总烟道内，经烟囱排空。引风机人口设　煤气一般经过净化处理，其中的Ｈ　ｓ含量通常控制　有风门，引风机采用变频调速，以调节烟气流量，保　在￣＜２００　ｍｇ／Ｎｍ　，燃烧产物中含有ＳＯ　，加之烟气中　证焦炉生产正常运行。　水蒸气含量较高，应考虑酸露点的影响，且需防止　２．２余热回收设备选用　产生危害。经计算，烟气酸露点约为９８．５　ｏＣ。　针对烟气低温、洁净、且蒸汽参数较低的特点，　本着合理、先进、适用、经济、可靠的原则，优化　余热回收设备可选用常规余热锅炉和热管余热锅　工艺流程和布置，采用先进可靠的工艺技术和自动　炉，二者皆有优缺点。　为尽可能多回收烟气余热，锅炉设计需采用阶　化控制技术。　２．１　工艺布置　梯式余热回收方式，即由锅炉烟气入口高温段至锅　本技术工艺需对原有烟道系统进行改造，在地　炉烟气出口低温段分别设置过热器（如需要）、蒸发　下主烟道翻板阀前开孔，将主烟道热烟气从地下主　器、省煤器，以实现最大限度的能量回收，发挥锅炉　最大产汽能力。锅炉受热面腐蚀原因主要是受热　收稿日期：２０１６—０８—０５　作者简介：申孝国，男，１９８６年生，２００８年毕业于北京科技大学热能　面管壁温度低于烟气酸露点温度（一般不超过　与动力工程专业。现为山东科泰能源科技有限公司设计经理，助　１２５℃），故设计时需严控管壁温度在酸露点以上，　理工程师，从事工程设计工作。　以避开酸腐蚀温度区　。蒸发器管壁温度约等于饱　申孝国　焦炉烟道气余热回收利用　２０１７年第１期　和温度，这与锅炉产汽压力息息相关，由于焦炉烟　道气锅炉产汽压力一般／＞０．５　ＭＰａ（１５８．８℃），管壁温　外连管路和控制仪表、锅炉引风机等组成，并且互　相独立。　度／＞１５８．８℃，在酸露点以上，不会发生腐蚀现象。　当低温侧（１８０　ｏＣ左右）省煤器采用水管形式，由于　２．４汽水流程优化　软化水经过除氧器给水泵进入除氧器除氧，除　氧水由给水泵输入热管省煤器预热到后进入汽包，　水侧传热系数远远超过气侧传热系数，故管壁温度　趋向于水侧，此事管壁最低温度一般不超过６０℃，　受热面必然腐蚀，故不能采用水管式。为提高省煤　管壁温度，使之高于酸露点，需采用热管形式。热　管是一种密闭容器，其基本组成为壳体、工作液，充　入适量工作液后将壳体抽真空或煮真空，密闭壳体　便构成一支热管。当热源对其一端供热时，工作液　自热源吸收热量而蒸发汽化，携带潜热的蒸汽在压　差作用下，高速传输至壳体的另一端，向冷源放出　潜热而凝结，凝结液在重力作用下从冷源端回流至　水通过下降管进入中温热管蒸汽发生器，水吸收热　量变成饱和水，饱和水再经上升管进入汽包，在汽　包里进行水汽分离，形成０．８　ＭＰａ的饱和蒸汽，送至　厂区蒸汽管网供生产使用。蒸汽参数为：载热体流　量１６５　０００　Ｎｍ　／１１，载热体温度２９０　ｏＣ，蒸汽压力０．８　ＭＰａ，饱和蒸汽温度，蒸汽流量１２．０　ｔ／ｈ，给水温度　１０４　ｏＣ，锅炉排污率５％，锅炉烟气阻力￣＜６００　Ｐａ，锅　炉排烟温度（１６０±５）ｃ《＝。　热源端，以保持连续的工作循环，实现热量传递。　３结语　经论证，本技术采用热管＋水管组合式余热锅　炉，具体热力流程为：热管省煤器＋水管蒸发器。　每台锅炉辅机配置如下：除氧器１台，除氧器给　水泵２台，锅炉给水泵２台，磷酸盐加药装置１套，汽　焦炉烟道气余热回收利用技术可实现全自动　化操作，利用焦炉烟气的余热产生０．８　ＭＰａ的饱和　蒸汽，年可外供蒸汽量为９．６万ｔ，可以实现销售收入　１　１５２万元（蒸汽价格按照１２０元／ｔ）；也可为溴化锂　蒸汽制冷和干熄焦循环系统提供蒸汽，还也可供生　水取样装置１套，软化水箱１套，均布置于锅炉副跨　内；引风机１台，室外布置于锅炉附近。热管余热锅　炉为国内成熟产品，完全国产化。余热锅炉的结构　合理、配置科学、适应过程特性、兼顾运行要求，已　经成为系列化设计，系统稳定、运行灵活、可靠。　２．３余热回收系统的组成　活取暖或热电厂除氧器用；减少了温室气体和酸性　气体的排放，每年节约标煤约９　３００　ｔ（按８　０００　ｈ计　算），符合国家节能减排政策，环保节能效益显著。　参考文献：　［１］陈怀斌．余热利用与余热锅炉［Ｊ］．应用能源技术，１９９７（４）：　２０－２１．　该系统由软化水处理装置、除氧器、水箱、除氧　给水泵、锅炉给水泵、中温热管蒸气发生器、软水预　热器、低温热管蒸气发生器、汽包、上升管、下降管、　［２］仝庆居，王学敏．锅炉烟气余热回收利用技术［Ｊ］．科技创新导　报，２００９（１８）：７１．　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ａｎｄ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｃｏｋｅ　Ｏｖｅｎ　Ｆｌｕｅ　Ｇａｓ　Ｗａｓｔｅ　Ｈｅａｔ　ＳＨＥＮ　Ｘｉａｏｇｕｏ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｌｕｅ　ｇａｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｆｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｆｌｕｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ．Ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｂｏｉｌｅｒ　ｔｈａｔ　ｗａｓ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｈｅａｔ　ｐｉｐｅ　ｗｉｔｈ　ｗａｔｅｒ　ｐｉｐｅ，ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｐｉｐｅ　ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ　ｐｌｕｓ　ｗａｔｅｒ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ，ｔｈｅ　ｃｏｋｅ　ｏｖｅｎ　ｆｌｕｅ　ｇａｓ　ｗａｓｔｅ　ｈｅａｔ　ｗａｓ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ　ｇａｓ　ａｎｄ　ａｃｉｄ　ｇａｓ　ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ａｎｎｕａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｅａｍ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　９６　０００　ｔ．Ｔｈｅ　ｉｎｃｏｍｅ　ｗａｓ　ａｂｏｕｔ　１　１．５２　ｍｉｌｌｉｏｎ　Ｙｕａｎ　ａｎｄ　ａｂｏｕｔ　９　３００　ｔ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｏａｌ　ｗａｓ　ｓａｖｅｄ　ｅｖｅｒｙ　ｙｅａｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｋｅ　ｏｖｅｎ；ｆｌｕｅ　ｇａｓ；ｗａｓｔｅ　ｈｅａｔ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ　●０●０●＜＞●０●０●（＞●０●０●＜＞●（＞●０●◇　（上接第４５页）　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ＮＯｘ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｆｌｕｅ　Ｇａｓ　ｏｆ　１２０　ｍ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ＬＩＵ　Ｚｈｅｎｌｉｎｇ，ＺＨＯＵ　Ｃｈａｎｇｑｉａｎｇ，ＬＩＮ　Ｊｉａｎｆｅｎｇ　（Ｔｈｅ　Ｉｒｏｎｍａｋｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ　ｏｆＪｉｎａｎ　Ｂｒａｎｃｈ　ｏｆＳｈａｎｄｏｎｇ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴＴｈｅ　ｉｒｏｎ　ｍａｋｉｎｇ　ｍｉｌｌ　ｏｆ　Ｊｉｎａｎ　Ｂｒａｎｃｈ　ｏｆ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．ｉｓ　ｆａｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ＮＯｘ　ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｇａｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｉａｌｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ＮＯｘ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｆｕｅｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｗａｆｔ　ｆｏｕｎｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｉｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｎｇ　ａｎｔｈｒａｃｉｔｅ　ｃｕｌｍ　ａｎｄ　ｕｓｉｎｇ　ｌｏｗｅｒ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｉｒｏｎ　ｏｒｅ，ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ＮＯｘ　ｃｒｅａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｓｏｕｒｃｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　ｏｆ　ｍｕｄ　ｉｎ　ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅ　ｍａｔｅｒｉａ１．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｏｘｉｄｅｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｆｒｏｍ　３００　ｍｇ／ｍ　ｔｏ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　２６０　ｍｇＣｍ　，ａｃｈｉｅｖｉｎｇ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｔｅｒ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｆｌｕｅ　ｇａｓ；ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｏｘｉｄｅ；ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｆｕｅｌ；ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　４９