王福興  李東虎  付獻(xiàn)勇

(邯鋼邯寶焦化廠)

摘 要：邯寶焦化廠1?4號(hào)焦?fàn)t荒煤氣余熱回收工程是利用國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(上升管換熱器)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。四座42孔焦?fàn)t168根上升管全部改為上升管換熱器，吸收上升管荒煤氣的余熱，產(chǎn)生飽和蒸汽(壓力0. 8MPa，溫度175℃)供焦化生產(chǎn)使用，年可產(chǎn)生低壓飽和蒸汽21萬(wàn)t，節(jié)能效果顯著。

關(guān)鍵詞：荒煤氣；余熱；上升管

邯寶焦化荒煤氣余熱回收工程分為2個(gè)系統(tǒng)，1、2號(hào)焦?fàn)t，3、4號(hào)焦?fàn)t各為1個(gè)系統(tǒng)。 每個(gè)系統(tǒng)包括2×42根上升管換熱器。該工程利用除氧泵把除鹽水經(jīng)除氧器、汽包給水泵送入汽包,汽包內(nèi)的水由熱水循環(huán)泵壓入上升管換熱器吸收高溫荒煤氣的熱能成為汽水混合物后再進(jìn)入汽包。汽包內(nèi)產(chǎn)生的飽和蒸汽并入焦化廠現(xiàn)有蒸汽管網(wǎng)，蒸汽管網(wǎng)壓力為0.8MPa，流程如圖1。

1  焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收工藝特點(diǎn)

1.1換熱裝置具有不結(jié)焦、不漏水

某廠應(yīng)用的新型上升管余熱回收裝置由內(nèi)、 中、外三部分組成，內(nèi)層為耐高溫抗腐蝕材質(zhì)，抗氧化、滲碳、滲氮，最大程度地減小產(chǎn)生焦油存積和積碳現(xiàn)象；中間層為高溫?zé)煔馀c除氧水換熱交換層，既利用上升管荒煤氣的余熱，又保證回收余熱后的荒煤氣溫度在一定水平，盡量避免煤焦油的凝結(jié)和積碳的產(chǎn)生，換熱管道為合金材質(zhì)。外層為隔熱和保護(hù)層，采取特殊保溫材料，改善原有上升管表面溫度過(guò)高的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)中間層的換熱核心部分進(jìn)行保護(hù)。換熱裝置的專(zhuān)利結(jié)構(gòu)形式消除了周期性熱應(yīng)力破壞情況，結(jié)構(gòu)如圖1所示，具體工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2消除冒黃煙問(wèn)題

1.2.1優(yōu)化上升管換熱器操作

1、2系統(tǒng)焦?fàn)t上升管余熱回收系統(tǒng)的進(jìn)水管路設(shè)有兩個(gè)總閥門(mén)，分別控制供入1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)、4號(hào)焦?fàn)t的總供水量，在每個(gè)上升管筒體的下部各設(shè)有一個(gè)可以單獨(dú)控制的進(jìn)水閥。系統(tǒng)運(yùn)行初期，在進(jìn)入兩座焦?fàn)t的總供水量一定的情況下，每個(gè)上升管筒體進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)度約在40%。按出爐標(biāo)準(zhǔn)化操作要求，在出爐前20 ~30min需打開(kāi)計(jì)劃出爐號(hào)的上升管蓋和爐口。

由于進(jìn)水多、換熱量大，導(dǎo)致荒煤氣溫度和上升管筒體內(nèi)壁溫度均偏低，造成焦油等物質(zhì)冷凝、黏貼在筒體內(nèi)壁上，出爐前打開(kāi)上升管蓋后，進(jìn)入筒體的空氣與焦油不完全燃燒，產(chǎn)生大量黃煙。為了盡快解決上升管筒體的冒煙問(wèn)題，首先需對(duì)進(jìn)水量進(jìn)行控制，一方面既要保證蒸汽發(fā)生量，另一方面又要避免筒體由于換熱量降低導(dǎo)致過(guò)熱。通過(guò)與廠家及時(shí)溝通，以及對(duì)參數(shù)控制、工藝操作可行性方面的實(shí)際生產(chǎn)操作的摸索與總結(jié)，最后將每個(gè)上升管筒體的進(jìn)水量由之前的40%控制在10% ~15%?？刂七M(jìn)水量后，上升管內(nèi)壁焦油粘結(jié)量明顯減少，蒸汽產(chǎn)量平穩(wěn)保持在9~llt/h，集氣管溫度穩(wěn)定在85℃左右，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

1.2.2優(yōu)化焦?fàn)t出爐操作

控制進(jìn)水量雖然能顯著減少焦油凝結(jié)量，但少量的焦油還是會(huì)存在黃煙問(wèn)題。技術(shù)人員通過(guò)對(duì)出爐操作進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)，有效解決了上升管筒體的冒黃煙問(wèn)題，改進(jìn)操作見(jiàn)表2。

1.3余熱鍋爐系統(tǒng)采用雙汽包運(yùn)行

1.3.1適應(yīng)焦?fàn)t連續(xù)生產(chǎn)需要

一般情況下，焦?fàn)t壽命約為25年，而鍋爐壽命則遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于焦?fàn)t壽命?？紤]到焦?fàn)t生產(chǎn)的連續(xù)性和鍋爐安全運(yùn)行及檢修需要，該廠焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收工藝首次采用“雙汽包”設(shè)計(jì)。

1.3.2提高鍋爐運(yùn)行的安全性

原設(shè)計(jì)除鹽水箱儲(chǔ)水量過(guò)少一直是余熱系統(tǒng)安全運(yùn)行的重大隱患，因?yàn)檠b置一旦外供水源中斷時(shí)間超過(guò)2h，上升管換熱系統(tǒng)將會(huì)面臨干燒的局面。雖然上升管筒體在設(shè)計(jì)上允許干燒一段時(shí)間，但干燒勢(shì)必會(huì)對(duì)換熱設(shè)備使用壽命、崗位操作安全、蒸汽產(chǎn)量及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成直接影響。為了消除可能存在的供水安全隱患，保證余熱系統(tǒng)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，該廠對(duì)原除氧裝置的供水管路進(jìn)行了改進(jìn)。具體方法是在干熄焦除鹽水箱出口的位置引一根管路到上升管余熱除鹽水箱，作為上升管余熱鍋爐的備用水源。正常情況下該管路是處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦水處理中心水源出現(xiàn)問(wèn)題即可開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)除鹽水箱的正常供水。若上述兩水源同時(shí)不能供水，每個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)汽包布置在高位，在中斷供水情況下，汽包內(nèi)儲(chǔ)存水自流仍可保證上升管2h的水量需求。

2 上升管余熱荒煤氣余熱回收實(shí)施效果

2.1 回收蒸汽效果明顯

某廠焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收鍋爐蒸汽發(fā)生率為100kg/t，年可回收21萬(wàn)t的0. 8MPa飽和蒸汽，節(jié)能效果顯著。

2.2荒煤氣溫度下降明顯，上升管氨水噴灑大幅降低

荒煤氣溫度由原來(lái)800℃左右降低至480℃左右，氨水噴灑量降低20% -30%。該項(xiàng)目實(shí)施前，荒煤氣進(jìn)口和出口溫度差別不大（表3）。投入運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)近一年的生產(chǎn)運(yùn)行，多次對(duì)上升管荒煤氣溫度情況進(jìn)行摸底測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表4。

2. 3作業(yè)環(huán)境明顯改善

上升管余熱回收系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)改善爐頂作業(yè)環(huán)境起到至關(guān)重要的作用。據(jù)測(cè)量，舊上升管筒體外壁的溫度均在200℃以上，新筒體外壁溫度由上升管下段底部的100℃左右向上逐漸降低至上段頂部40~50℃ （表5），爐頂作業(yè)環(huán)境溫度可降低20℃左右，改善了爐頂作業(yè)環(huán)境。

3  結(jié)語(yǔ)

某廠7m焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收工程自2017年實(shí)施以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定，環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益顯著。