焦化厂余热回收Word文件下载.docx
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20.6%
6
O2
3.68%
7
N2
69.85%
2、蒸汽要求
名称
蒸汽
蒸汽压力（MPa）
0.8（饱和）
～
蒸汽温度（℃）
175
蒸汽流量（T/h）
9
三、设计要求及区域范围
（一）、设计要求及区域范围
1、烟气系统：
从焦炉蓄热室出来的烟气口至烟气进烟囱入口止（含烟道、翻板阀、余热回收装置、引风机）。
2、汽水系统：
由除氧水箱的进水开始至最后的蒸汽出口法兰为止的余热锅炉范围内的所有设备。
3、钢构：
余热回收装置本体钢架的设计制作。
4、其它：
负责余热回收界区内的电气自动控制系统；
5、土建的设计与施工，设备本体有防雨棚。
工艺系统流程
1、工艺流程
工艺流程：
从焦炉蓄热室出来的废热烟气（温度为250～300℃），在原管道上设置两个阀门，并在阀门前的两条原主管道上分设置两个出烟口，由管道连接汇集进入余热回收装置（每条新配置的管道上都设置一个阀门），经换热后温度降到170℃左右，经引风机引入原管道预留的进风口进入烟囱，引风机后设置烟道阀门，引风机为高压调速风机，用以满足烟道出口压力，保持焦炉的正常运行。
2、水汽系统流程
外来20℃经过软化处理的除氧水进入水箱，并由给水泵补入省煤器，预热后进入蒸汽聚集器，然后通过下降管进入热管蒸发器，吸收烟气中的热量后形成汽水混合物通过上升管进入蒸汽聚集器；
在蒸汽聚集器内蒸汽与水分离产生0.8MPa饱和蒸汽并入管网。
水系统流程图
焦炉余热锅炉布置图
3、余热锅炉辅助系统
疏放水系统—设备本体范围内的各设备的最低点设置疏、放水点，确保各省煤器、蒸发器等的,,进出口联箱疏、放水的畅通。
放汽系统--在系统的最高点，设置放气点，当上水和启动时，排去锅炉内空气和不凝结气体。
排污系统--汽包设连续排污，在水系统的下联箱设定期排污，排去适量的污水以确保蒸汽品质。
蒸汽放散--设备故障时，蒸汽能够实现紧急快速放散蒸汽。
紧急放散系统排汽配置消音器。
余热回收系统特点：
（1）、设备结构合理先进，能够适应负荷变化频繁情况，满足运行快速起停要求，并且运行操作简便，维护方便，性能稳定，能确保蒸汽稳定、可靠、高效的输出，设备可用率不小于96%。
（2）、余热回收设备以运输所允许的最大尺寸出厂，能保证现场安装时组装焊接工作量为最少。
所有对应零件按标准规格制造，能够互换，并可靠近，方便进行检查和修理。
设备部件的制造过程加工准确，有良好工艺和光洁度、合适的公差配合，对于易于磨损、腐蚀、老化，或需要调整、检查、更换的部件提供备品，并能比较方便地拆卸，更换和修理，安装或维修时有便于起吊或搬运措施（如吊耳、环形螺栓等）。
（3）、余热回收设备主要承压部件使用寿命不低于20年；
大修周期不低于5年。
（4）、采取有力措施减小余热锅炉及其配套辅助设备、阀门的噪声，在距离设备外壳1m处不大于85dB（A）。
（5）、制造过程中采取严格的质量保证/质量控制体系，包括一切必须的检验和试验。
（6）、设备结构、焊接质量可靠，并提供受热面生产制造质量控制文件。
（7）、设备发送前进行性能试验，试验项目应经双方同意，并将完整的试验报告提交给需方工程师。
（8）、余热回收设备结构设计过程中应注意：
①、内保温层考虑防烟气冲刷及防水冲洗措施（完全密封）。
②、在保证烟道及烟道不受露点腐蚀的情况下尽可能降低锅炉排烟温度。
③、蒸汽聚集器、联箱及受热面全部采用焊接结构，只有人孔及检查孔采用非焊接结构，并采取可靠的密封措施，保证密封不泄漏。
④、换热管受热面之间留有足够的空间，便于检修人员接近。
⑤、余热回收设备各部组件及装置的设计、工艺采用成熟、可靠的产品结构；
以保证锅炉安全、经济运行。
（9）系统设备的检修
a、余热锅炉主要部件检修可以与焦炉检修同步，视具体情况。
b、平时的检修只是仪表、阀门、管道、水泵及引风机加油保护等，
c、引风机的检修，检修引风机需要打开原烟道阀门，关闭新系统的烟道翻板阀，使焦炉正常生产。
经济分析
例：
以一个80万吨/年的焦炉为例。
锅炉蒸汽产量：
0.8MPa，9t/h
全年系统工作时间：
8000小时（8000/24=334（天））
年产蒸汽量：
8000×
9=72000（吨）
蒸汽价格：
150元/吨（按厂内价格计）
全年蒸汽总价值：
72000×
100=（元）
总投资收益：
720万元/年
工业锅炉余热回收
[下一个]隧道窑余热回收
热管技术在循环流化床锅炉省煤器中的应用
循环流化床锅炉具有燃烧效率高、煤种适应性广和对环境污染小等优点。
尤其现在国家关闭了小煤矿，煤价直线上涨的条件下，循环流化床锅炉能烧当地劣质煤或用优质煤掺烧造气炉渣的优势就更加突出。
但由于烟气中携带的造气炉渣颗粒硬度高，造成锅炉，尤其是省煤器磨损严重，虽采取了加磨损罩等保护措施，使用仅一年左右就经常发生泄漏。
如山东某化肥厂的35吨循环流化床锅炉，二00一年二月~三月两个月内省煤器就发生了三次泄漏，经检查都是因为造气炉渣磨损引起的。
频繁的检修，使用户非常头疼。
但市场上还没有较好解决造气炉磨损现象的产品，有的企业为保证锅炉长周期稳定运行，不得不忍痛少掺或不掺造气炉渣。
因此，如何解决好省煤器的磨损问题成为循环流化床锅炉长周期稳定运行的一个关键因素。
笔者尝试将高新技术——热管应用在该型锅炉省煤器改造中，有效地解决了磨损泄漏引起停车的事故，各项工艺指标均达到或超过了原省煤器，受到用户的肯定，取得了较好的经济效益。
一、现有省煤器磨损原因分析
1．现有省煤器的结构形式
循环流化床锅炉在我国自八十年代研究开发一般采用倒U型布置，省煤器布置在锅炉对流烟道转弯后的竖井中，一般为钢管式结构。
如图一所示，由一系列并联蛇形管和集箱构成，软水走管内，烟气走管间。
管子作水平叉列布置，由空心支承梁固定。
常用管子直径为25~42mm，管子横向节距与管子外直径之比为2.0和3.0，管子纵向节距与管子外直径之比为1.5和2.0。
省煤器集箱管一般布置在炉墙外，集箱和管子在墙外焊接。
图一钢管式省煤器结构
1-集箱
2-蛇形管
3-空心支持梁
4-支架
2．存在的问题分析
经对山东某化肥厂应用情况调查发现，作为循环流化床锅炉的燃料之一的造气炉渣，由于已经在煤气炉中燃烧过，再经过第二次燃烧，其硬度是普通烟尘的5倍，含这种颗粒的烟气对省煤器的冲刷磨损程度是普通烟气的3倍以上。
因此，掺烧造气炉渣的锅炉，其省煤器损坏主要表现为磨损现象。
且有如下特点：
a）受热面的管子在同一烟道截面和同一管子圆周上的磨损程度都不相同。
布置在对流烟道转弯后的竖井中的省煤器靠近后墙处的管子磨损最严重。
因为烟气转弯后，靠近竖井后墙处的烟气所含灰粒浓度最大。
图二
烟气横向冲刷叉列水平管
b）当同一烟气横向流过水平布置的省煤器蛇形管时，同一管子圆周上的磨损程段也是不同的。
图
（二）表示有同一烟气横向流过叉列水平管子时，沿管子圆周方向的磨损量分布曲线。
由图可见当横向冲刷叉列水平管时，磨损最严重外与管子正前方成30°
~50°
处。
c）
根据试验，叉列水平管的磨损较顺列的严重。
综上所述，省煤器泄漏并不是蛇形管束全部损坏，而是局部磨损引起的。
现有省煤器虽然在以上易磨损部位加装了防磨罩，但无法从根本上解决问题。
而采用热管技术的换热设备具有冷、热两种介质完全分离，不因单支热管的损坏而互相串液的特性，将其应用于省煤器中，可以较好的解决这个难题。
二、利用热管技术改造循环流化床锅炉省煤器
1．
热管的工作原理和特性
热管是一种新型高效传热元件，工业中常用的是碳钢——重力热管，其结构如图三所示：
封闭的管壳内抽成真空，工质通过在加热段（也称蒸发段）吸收热量由液态变成汽态，流动到冷却段（也称冷凝段）放出热量由汽态变回液态，靠重力回流到加热段，如此往复循环，传递热量。
热管有如下特点：
（1）传热效率高，其当量传热系数是紫铜的6000倍。
（2）加热段和冷却段分离。
（3）适用温度范围广，在不同温度范围可选用不同的工质。
热流密度可调，通过改变蒸发段与冷凝段面积比例可以调节热流密度，避开露点腐蚀。
2．
改造后的省煤器——热管式省煤器结构简介
由热管、套管、焊接在一起构成热管式省煤器部件。
热管直径选用32~38mm，烟气侧绕有翅片；
套管为57mm和89mm两种，构成软水通道。
10~15组部件组成一组热管式省煤器（如图四），且与水平方向成15°
角。
φ89套管连接成软水通道，热管中部（绝热段）的耐火材料将烟道和水道隔离开，避免烟尘直接冲刷水侧套管，下端由管板固定。
热管式省煤器与普通省煤器比较，具有以下特点：
（1）传热效率高。
较普通省煤器提高20~30%。
（2）使用寿命长，可定期检修。
水侧与烟气隔离，不受烟气所携灰尘磨损影响，磨损只发生在热管的加热段。
由于热管两端封闭，加热段损坏，冷却段仍完好，某支热管损坏，不会影响其它管传热，且软水不会泄漏到烟气侧，省煤器仍可正常工作，只是热效率有所降低。
可根据工厂实际需要和热管损坏情况定期安排检修。
（3）更换容易，检修费用低。
（4）与普通省煤器有一定的互换性。
三、改造实例
图五省煤器改造前、后示意图
化肥厂循环流化床锅炉，将造气炉渣和无烟煤末按5：
7掺混作燃料，产3.82Mpa蒸汽用于发电。
其省煤器为钢管式结构，布置在室外对流烟道转弯后的竖井中，共分为四组。
蛇形管为36根φ32x3无缝管，集箱管为φ159x8无缝管。
在每组的第一排和弯头处设有防磨罩。
使用一年左右，蛇形管磨损严重，平均一个月就发生一次泄漏，就得停炉检修，不但给生产带来了很大影响，而且频繁的维修及开、停车也损耗了大量的人力和物力。
因此，该厂下决心改造。
2001年3月，笔者与该厂合作，应用热管技术对该厂两台35T循环流化床锅炉省煤器进行改造，取得成功。
改造前、后的省煤器如图六所示。
该热管省煤器采用热管技术，热管直径38mm，烟气侧绕有t=1.5的翅片。
水侧套管直径57mm和89mm。
为保证水侧阻力降，用两根89套管并联。
该设备自2001年5月份投用以来，至今已十四个月时间，使用状况良好。
烟气进口温度为542℃，出口温度为218℃，比改造前降低12℃；
软水的进口温度为106℃，出口温度220℃，比改造前提高10℃。
四、小结
循环流化床锅炉磨损严重以及因此造成频繁泄漏，不定期停炉检修问题，是业内人士共同关心的重要课题。
利用热管改造循环流化床锅炉省煤器这项技术虽已取得予期效果，还有待通过长期的考验，但从目前来看，确实可做了一条解决磨损、泄漏，实现锅炉定期检修的有效途径。
隧道窑余热回收
[下一个]冶金工业余热回收
[上一个]工业锅炉余热回收
煤矸石砖厂余热回收工程
1、概况
国内煤矸石砖厂生产线中，通常将隧道窑冷却带的高温烟气通过引风机送到干燥窑，对干燥窑的砖坯进行干燥。
冷却带的烟气温度高700-800℃，干燥窑只需要140℃左右即可。
大量的热能在传输过程中通过自然冷却散失掉，热损失高达50%以上。
河北朗瑞环境工程有限公司，根据煤矸石砖厂的生产工艺，结合煤矿生活工业用热的需求，设计了煤矸石砖厂余热回收利用新技术。
通过在送风管道上加装热管式气-水换热器，通过换热产生高温热水，通过循环泵输送到供暖及洗浴系统中，用以替代燃煤锅炉供热系统。
换热后的烟气送回原送风管道，用于干燥窑干燥砖坯使用。
余热回收项目充分利用了隧道窑冷却带烟气余热，不影响隧道窑制砖烧结工艺，同时防止干燥窑热量过剩影响制砖质量。
2、煤矸石砖厂余热回收系统工艺
煤矸石余热回收系统核心内容是利用气-水换热器吸收隧道窑冷却带高温烟气余热，将热水加热到90℃以上，通过循环泵输送到采暖或洗浴用户。
热力系统图如图所示：
煤矸石砖厂隧道窑生产线冷却段的排烟系统一般由10-20根等径的排烟风道组成，分2组对称布置在窑炉两侧，其中排烟温度由燃烧段到冷却段递减。
余热换热器安装在温度较高排烟风道上。
每台换热器能够将每小时3000～8000立方米的高温烟气转换成热水。
余热换热器进行分组设计，使设备能够在日常维护中得到及时检修。
方便快捷的使用方法保证了安全操作，使得设备在运行中始终能发挥最好效率。
安全、高效、方便、使用寿命长是我们设计的宗旨。
供暖系统采用了低温大流量24小时不间断的供热方式，保证设备处在稳定的使用状态下运行，同时为了很好调解水泵流量，增加了变频控制系统，在水循环系统中增加变流量调解，从而使系统增加了可调整功能。
通过增加调节功能，能够方便的实现供暖温度的控制，并能够带来一定的节电效益。
在系统管路上安装双路安全控制，将安全阀排空管连接到大气中，这样保证了安全阀起跳时排放的热水直接排放到大气之中，避免了热水排放时发生不安全性。
在管路和热交换器上安装了烟温和水温表，使系统中的烟气和水量的温度变化实时得到监测，有效保证了安全调控水温和烟气流量，使得系统变流量调节达到平衡状态。
余热回收系统采用PLC进行集中控制，可根据热负荷动态调节换热器水温。
配有工业级、65535色超大触控屏，实时显示每台换热器进出口烟温、进出口水温，水泵流量。
采用优化的控制算法对现场电气及测控设备的控制、连锁、保护及报警功能。
3、经济效益分析
煤矿砖厂有两条隧道窑生产线，年制砖量6000万块。
隧道窑冷却带烟气量83624m3/h，烟气平均温度＞500℃。
河北朗瑞环境工程有限公送经过设计，为砖厂安装了12台热管式余热回收换热器，吸收烟气余热600万大卡/小时。
利用余热采暖面积达到5000㎡，同时可满足每天3000人的洗浴热水供应，总能效相当于6t/h燃煤锅炉。
技术创新点
1）
朗瑞公司利用热管气-水换热器对隧道窑冷却带烟气余热进行利用，该技术与其他换热工艺有以下创新点：
2）
热管换热器在极小的温差就可以传热，管外高频焊接螺旋翅片，换热效率高，与传统换热器相比，体积能减少1/2。
3）
供热系统采用高温水闭式循环方式供热，系统热量损失小，运行平稳，易于维护。
4）
在不影响制砖烧结工艺的前提下，遵循生产过程中产生余热、余压、余能利用“梯级利用，高质高用”的原则，优先把高热量余热余能用于做功、供暖，低热量余热用于制砖物料的预热、干燥窑砖坯的烘干。
5）
项目建设周期短、投资少，投资回收期短。
余热回收系统有效地利用了煤矸石制砖所产生的余热，省去了锅炉的燃烧系统，不仅不产生粉尘污染和化学污染．而且由于不需要消耗一次能源，带来了直接的经济效益。
由于制砖工艺中热源稳定，并充分利用制砖设备原来的引风系统，不需要配备鼓风机和引风机，节约项目建设安装及运行费用，减少余热回收系统维护工作量。
据测算，项目投资一般仅需六个月就可回收。
6）
符合国家“节能减排．保护环境”的产业政策。
由于是该项目是利用煤矸石制砖隧道窑余热进行采暖和洗浴，省去了燃煤锅炉，减少了能源消耗和污染物的排放，符合国家产业经济发展政策，经济效益和社会效益显著
冶金工业余热回收
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[上一个]隧道窑余热回收
冶金工业是耗能大户，不论是有色冶金或黑色冶金工业都存在大量的节能问题。
以钢铁企业为例，焦炉、高炉及炼钢工序均有相当数量的的余热未能回收利用。
余热的温度最高可达1600℃，热能的形态有固体、气体、液体，其中很多为间隙排放，因之给余热回收带来了一定的难度。
由于热管的的众多特点，特别适用于上述场合的余热回收利用。
高温热管及高温热管空气预热器、高温热管蒸汽发生器开发运用成功，给冶金企业的高品位余能利用带来了新的希望。
一、
加热炉和均热炉的余热利用
轧钢连续加热和均热炉是钢铁企业中耗能较多的设备。
其热效率一般只有20%～30%，约有70%～80%的热量散失于周围环境和被排烟带走。
其中烟气带走的热损失约占30%～35%。
加热炉的烟气量根据炉型大小不同，一般在（标准状态）7000～m3/h的范围内。
烟气温度一般为550～990℃，也有超过1000℃以上的。
从直接节能来考虑，工程界希望将烟气的余热用来加热助燃空气。
当助燃空气被加热到400℃时，可以得到节能20%～25%的效果。
二、
烧结工序的余热利用
烧结工序是高炉矿料入炉以前的准备工序。
有块状烧结和球团状烧结两种工艺。
块状烧结是将不能直接加入炉的炼铁原料，如精矿粉、高炉炉尘、硫酸渣等配加一定的燃料和溶剂，加热到1300～1500℃，使粉料烧结成块状。
球团烧结则是将细磨物料，如精矿粉配加一定的黏结剂，在造球设备上滚成球，然后在烧结设备上高温烧结。
两种烧结过程都要消耗大量的能源。
据统计，烧结工序的能耗约占冶金总能耗的12%。
而其排放的余热约占总能耗热能的49%。
回收和利用这些余热，显然极为重要。
回收余热主要在成品显热及冷却机的排气显热两个方面。
烧结生产时，在烧结机尾部及溜槽部分，烧结矿热料温度可达700～800℃，除热废气外，料品还以辐射形式向外界散发热量。
这部分高品位热量主要通过余热锅炉回收。
热管技术目前主要应用在冷却机废气的余热回收。
热烧结矿从烧结机尾部落下经过单辊破碎振动筛筛分后，落到冷却机传送带上，在冷却机上布置有数个冷却风罩，风罩内装有轴流风机（吸风式），使冷却风通过矿料层，能过矿料层后的风温在第一风罩内一般可达250～400℃，第二风罩内风温一般为200℃左右。
冷却矿料的另一种形式是鼓风冷却，即风机在矿料层底部鼓风，通过矿层后进入风罩排空。
三、
高炉热风炉余热回收
高炉热风炉是产生热风的设备，由于风温可高达1200℃以上，因之热风炉都是蓄热式。
其工作原理是先使煤气和助燃空气在燃烧室燃烧，燃烧生成的高温烟气进入蓄热室内的格子砖加热，然停止燃烧，再将鼓风机送来的冷空气通过蓄热式格子砖，将格子砖所积蓄的热量带走，冷空气被加热到所需的温度进入高炉。
热风炉烟道废气的温度一般限制在300～350℃，最高不行超过400℃。
使用热管换热器回收的这部分余热，用来加热助燃空气则可以改善蓄热炉内的燃烧状况，从而使炉顶温度提高。
对于以煤气为燃料的单位，一般多采用分离式热管换热器回收排烟余热，回收的余热同时用来加热空气和煤气，因之称为“双预热”。
系统由3台热管管箱组成，热风炉的煤气燃烧所产生的烟气温度约250℃左右进入烟气管箱，在烟气管箱中，烟气将热量分别传给煤气加热侧的管束和空气加热侧的管束。
两组管束并联布置。
烟气分二路流过管箱。
煤气和空气加热侧的管束吸收烟气的热量后，分别由各自的管内的工作液体所产生的蒸汽通过各自的上升管分别传送到煤气和空气加热侧的管箱。
为便于现场调试及设置了旁路。
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