焦?fàn)t循環(huán)氨水余熱的應(yīng)用——以河北旭陽一期循環(huán)氨水余熱應(yīng)用于賓館、浴池設(shè)計為例

王朝龍

河北旭陽焦化有限公司，河北保定 073000

1 循環(huán)氨水冷卻煤氣原理

煤氣在橋管和集氣管內(nèi)的冷卻，是用循環(huán)氨水通過噴頭強烈噴灑進行的。當(dāng)細霧狀的氨水與煤氣充分接觸時，由于煤氣溫度很高而濕度又很低，故煤氣放出大量顯熱，氨水大量蒸發(fā)，快速進行著傳熱和傳質(zhì)過程。傳熱過程推動力是煤氣與氨水的溫度差，所傳遞的熱量為顯熱，是高溫的煤氣將熱量傳給低溫的循環(huán)氨水。傳質(zhì)過程的推動力是循環(huán)氨水液面上的水汽分壓與煤氣中的水汽分壓之差，氨水部分蒸發(fā)，煤氣溫度急劇降低，以供給氨水蒸發(fā)所需的潛熱，此部分熱量約占煤氣冷卻所放出總熱量的75%～80%，另有約占放出總熱量10%的熱量由集氣管表面散失。

通過上述過程，煤氣溫度由650℃～750℃降至80℃～85℃，同時有60%左右的煤焦油氣冷凝下來，含在煤氣中的粉塵也被沖洗下來，有煤焦油渣產(chǎn)生。在集氣管冷卻煤氣主要是靠氨水蒸發(fā)吸收需要的相變熱、使煤氣顯熱減少濕度降低，所以煤氣溫度可冷卻至高于其最終達到的露點溫度1℃～3℃。煤氣的露點溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度，也是煤氣在集氣管中冷卻的極限。

2 循環(huán)氨水余熱利用的可能性

北京煉焦化學(xué)總廠做了將循環(huán)氨水降到集氣管入口煤氣露點以下5℃時， 焦?fàn)t集氣管里焦油堵塞及煤氣冷卻的試驗。所得出的結(jié)論是：一般正常情況下，煤氣露點很少會低于67℃～68℃，這時若有大量循環(huán)氨水噴灑沖洗，焦油仍保持較好的流動性，焦油突然沉降下來堵塞煤氣管的情況不大可能發(fā)生。因此適當(dāng)降低循環(huán)氨水溫度，不會對煉焦生產(chǎn)帶來威脅。以上的理論與實踐提供了一個循環(huán)氨水余熱的溫度極限，即若能保證噴灑焦?fàn)t集氣管的循環(huán)氨水為7O℃～75℃，就可以保證安全生產(chǎn)。而河北旭陽焦化有限公司循環(huán)氨水溫度維持在80±2℃之間。因此，適當(dāng)提取部分余熱做為其它用途是可行的。

3 河北旭陽焦化有限公司循環(huán)氨水中可提取出的熱量

我廠現(xiàn)有三座JNDK43-99D型焦?fàn)t。由上升管操作記錄可查得循環(huán)氨水溫度經(jīng)常維持在78℃～82℃（其中：2#、3#為80±2℃；1#焦?fàn)t因管道途徑稍遠，為78℃～80℃）。若將焦?fàn)t集氣管處循環(huán)氨水溫度設(shè)法控制在≥70℃～75℃ ，這樣即可滿足生產(chǎn)需求，又可提取出5℃的溫差用于熱水采暖。在以下的估算中溫差取 3℃ ～4℃ 。

1）計算條件

（1）換熱前后循環(huán)氨水溫差Δt：3℃～4℃

（2）循環(huán)氨水溫度t=80±2℃

（3）循環(huán)氨水量F=1 250m3/h(新風(fēng)機操作室記錄查得三座焦?fàn)t共計回爐循環(huán)氨水流量F=1 285m3/h～1 350m3/h)。以下取1 250m3/h計。

（4）水的比熱C水=4.187kJ/(kg·℃)

2.1 兩組臨床療效比較 A組痊愈60例、顯效52例、有效30例、無效9例、總有效率為94.0%(142/151)，B組痊愈78例、顯效47例、有效24例、無效2例、總有效率為98.7(149/151)，兩組總有效率比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

2）計算取出的熱量Q=C水×F×Δt

Q1=4.187×1 250×103×3=1.57×107kJ/h (Δt=3℃ )

同理

Q2=2.09×107kJ/h (Δt=4℃ )

則 Q =1.57×107～2.09×107kJ/h

3）南院賓館與二個浴池用水所需熱量（清水由18℃加熱到45℃）

南院賓館用水量為3.85 m3/h，

南院浴池用水量為30m3/h，

北院浴池用水量為30m3/h，

則共需熱量：

Q3=4.187×(3.85+30+30)×103×(45-18)= 7.22×106kJ/h

由以上數(shù)據(jù)可以看出，以Δt=3℃計算，使用一個半焦?fàn)t的循環(huán)氨水量即可滿足所需熱量。

4 循環(huán)氨水余熱利用為館賓、浴室供熱設(shè)計方案

1）因廠區(qū)位置的限制，以1#焦?fàn)t、2#焦?fàn)t的1/2做為熱源，循環(huán)氨水管道布置示意圖如下：

圖中：粗實線為現(xiàn)有管路；細實線為需要去換熱的循環(huán)氨水管道及回焦?fàn)t的循環(huán)氨水管道；3個閥門為新加閥門，其作用分別為：原有(粗實線)管路上2個閥門控制循環(huán)氨水走向，新加(細實線)管路上閥門控制流量大小。

2）循環(huán)氨水與清水換熱示意圖：

（1）循環(huán)氨水由4（循環(huán)氨水槽）經(jīng)6（循環(huán)氨水泵）送到1、2（螺旋板式換熱器），與清水換熱后去5（焦?fàn)t）為荒煤氣降溫，最后回到4（循環(huán)氨水槽）。

（2）清水由3（清水儲槽）經(jīng)7（清水泵）送到1、2（換熱器），與循環(huán)氨水換熱后送往賓館、浴室，損失的清水由地下水補充至3（清水儲槽），經(jīng)過換熱的清水在不使用的情況下循環(huán)流動，保持浴室24小時連續(xù)供熱。

上圖為循環(huán)氨水與清水換熱示意圖的基礎(chǔ)圖例，現(xiàn)實應(yīng)用中為了確保賓館、浴池用水不被循環(huán)氨水污染，應(yīng)在循環(huán)氨水與清水之間加裝軟化水裝置作為過渡。先用循環(huán)氨水與軟化水換熱，軟化水再與清水換熱，檢測裝置用于監(jiān)測軟化水。此做法可以保證用水的清潔，但會增加一定的初建費用和運行成本。

5 結(jié)論

相對建設(shè)蒸汽加熱設(shè)備或以電力設(shè)備加熱而言，此方案投資較少，運行過程中節(jié)省了大量的蒸汽或電力，從而節(jié)約了煤氣或燃料煤等能源，降低了SO2等廢棄物的排放，減少環(huán)境污染，并能夠消除以蒸汽為加熱方式出現(xiàn)的跑、冒、 滴、漏現(xiàn)象，維護檢修工作量減少，并能夠保證生產(chǎn)正常操作、工藝指標(biāo)達標(biāo)。

有可能出現(xiàn)的不足之處：由于循環(huán)氨水雜質(zhì)較多，個別死角處或管徑較小的管道閥門可能會有堵塞現(xiàn)象。（ 建成后需注意熱交換器內(nèi)的堵塞現(xiàn)象、與清水混合現(xiàn)象。）

[1]何建平.煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工，2005，5：12-14.

[2]程振華，王世軍.循環(huán)氨水余熱采暖[J].萊鋼科技，1991(3)：42-43.