淺談焦?fàn)t煤氣冷凝冷卻工藝過程中的節(jié)能降耗
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1 概況
濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司焦化廠（簡稱濟(jì)鋼焦化廠）現(xiàn)有42孔58-Ⅱ型焦?fàn)t2座,42孔JN43-80型焦?fàn)t2座,配有6萬Nm3/h的煤氣凈化回收系統(tǒng),4萬t/a的焦油加工系統(tǒng),1.5萬t/a的精苯加工系統(tǒng),380t/h的生物脫酚系統(tǒng),5200m3/h的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。
濟(jì)鋼焦化廠的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)分中溫水系和低溫水系。中溫水出水指標(biāo)28～32℃,回水39～43℃,循環(huán)量4200m3/h,靠涼水架冷卻降溫,主要用于初冷器的中溫水段,精苯系統(tǒng)冷凝冷卻器焦油系統(tǒng)冷凝冷卻器,蒸氨系統(tǒng)冷卻器,粗苯系統(tǒng)冷凝冷卻器等。低溫水出水指標(biāo)16～18℃,回水23～25℃,循環(huán)量1000m3/h,主要用于初冷器的低溫水段,鼓風(fēng)機(jī)油冷器,粗苯二段冷卻器等。冬季（10月初至來年5月初）低溫水靠涼水塔冷卻降溫;夏季（5月初至10月初）低溫水靠溴化鋰吸收式制冷機(jī)制冷降溫。1992年濟(jì)鋼焦化廠上了3臺3500kW（1.254×107kJ/h）的溴化鋰吸收式雙效蒸汽型制冷機(jī),單臺制冷機(jī)設(shè)計耗蒸汽4.68t/h,日常操作兩開一備。夏季低溫水系承擔(dān)熱負(fù)荷見表1。
2 焦?fàn)t煤氣冷凝冷卻工藝
焦?fàn)t荒煤氣經(jīng)集氣管內(nèi)循環(huán)氨水噴灑冷卻后,降溫至79～83℃,進(jìn)初冷器冷凝冷卻。濟(jì)鋼焦化廠設(shè)計3臺F為4800m2的橫管初冷器,日常兩開一備。初冷器分三段運行,即采暖段（1350m2）、中溫水段（1350m2）、低溫水段（2080m2）。采暖段為余熱利用段,冬季為18萬m2居民采暖用;夏季采暖段停運?；拿簹饨?jīng)初冷器冷凝冷卻后,降溫至22～24℃,進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)加壓并升溫至57～60℃,再經(jīng)終冷器冷卻至23～25℃進(jìn)洗滌回收化產(chǎn)品工序。
3 荒煤氣廢熱利用項目
3.1 冬季采暖項目
冬季,79～83℃的荒煤氣在初冷器的采暖段冷凝冷卻放熱,軟化水（自產(chǎn)）間接吸收此熱量,升溫至65～73℃,循環(huán)量500m3/h,供給18萬m2居民采暖用,回水45～53℃,可利用荒煤氣廢熱4.18×107kJ/h,間接效益每年達(dá)400多萬元。
3.2 夏季制冷項目
濟(jì)鋼焦化廠3臺溴化鋰制冷機(jī),每年運行150天,兩開一備耗蒸汽量33696t,價值371萬元。初冷器的采暖段可提供4.18×107kJ/h的廢熱,通過對原3臺蒸汽型制冷機(jī)進(jìn)行改造,用荒煤氣的廢熱制冷,既達(dá)到荒煤氣的冷凝冷卻目的,又可利用荒煤氣的廢熱制取低溫水去冷卻煤氣,一舉兩得。采暖系統(tǒng)原設(shè)計Dg325管線,zui大水量可達(dá)600m3/h,軟水進(jìn)采暖段升溫至75～78℃,進(jìn)余熱型制冷機(jī)制取低溫水,熱水溫度降至65～68℃,循環(huán)使用,能制取1.256×107kJ/h的冷量,節(jié)約蒸汽型制冷機(jī)耗蒸汽量16848t,效益185.33萬元。此項目可行性論證已完成,正進(jìn)行方案的設(shè)計。如果把采暖系統(tǒng)的管線進(jìn)行改造,由Dg325管線改造為Dg500管線,將能提供1200m3/h的熱水,經(jīng)余熱制冷機(jī)能制取2.512×107kJ/h的冷量,所創(chuàng)效益更大。由于初冷器所在區(qū)域為禁火區(qū),給改造帶來相當(dāng)大的難度。對新建初冷器的單位,此項目可供參考。
4 初冷器熱負(fù)荷分布狀況
夏季,要降低溴化鋰制冷機(jī)的耗蒸汽量,就必須降低低溫水系的熱負(fù)荷。低溫水系總的熱負(fù)荷為2.889×107kJ/h,1999年3月份干熄焦投產(chǎn),增加熱負(fù)荷3.52×106kJ/h,共計3.241×107kJ/h。由于溴化鋰制冷機(jī)已運行7年,制冷量有一定衰減,只達(dá)原設(shè)計制冷量的90%,即1.129×107kJ/h,要運行3臺制冷機(jī)才能保證安全生產(chǎn)。
冬季開啟采暖段后比夏季停采暖段后,低溫水段的熱負(fù)荷降低8.78×106kJ/h。夏季,初冷器采暖段與中溫水段串聯(lián)使用,熱負(fù)荷分析如表3所示。
初冷器的采暖段與中溫水段串聯(lián)使用后,可降低低溫水系熱負(fù)荷8.78×106kJ/h,運行2臺制冷機(jī)就能保障安全生產(chǎn)，節(jié)約蒸汽16848t,價值185.33萬元，節(jié)電5400kW·h,價值2.43萬元。
5 終冷器煤氣冷卻系統(tǒng)的工藝優(yōu)化
終冷器循環(huán)低溫水量80t/h,入口16～18℃,出口36～38℃,熱負(fù)荷6.69×106kJ/h。通過工藝調(diào)整和優(yōu)化,使終冷器低溫水的出水回中溫水回水管線,降低低溫水系熱負(fù)荷6.68×106kJ/h,節(jié)約蒸汽8424t,價值92.664萬元。
6 溴化鋰制冷機(jī)應(yīng)用的探討
焦?fàn)t煤氣冷凝冷卻需用16～18℃的低溫水,在水源比較豐富的地區(qū)可直接用地下水或其它水源,使用完后再進(jìn)行復(fù)用。此直流水沒有進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定工作,會造成冷卻設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕、粘泥的滋生,導(dǎo)致冷卻設(shè)備傳熱效果差,縮短設(shè)備的使用壽命。在水源比較匱乏的地區(qū),低溫循環(huán)水系統(tǒng)運用溴化鋰制冷機(jī),更有利于搞好水質(zhì)穩(wěn)定工作,防止冷卻設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕,滋生粘泥的現(xiàn)象,但是能耗太高。
目前zui為節(jié)能的是廢熱型制冷機(jī)（即熱水型制冷機(jī)）,使廢熱得到充分利用,既能保護(hù)環(huán)境,又能收到較好的經(jīng)濟(jì)效益。
