羅 強(qiáng)

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617000)

攀鋼煤化工廠管式爐節(jié)能研究

羅 強(qiáng)

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617000)

本文以攀鋼煤化工廠管式爐節(jié)能降耗的研究為基礎(chǔ)。分析管式爐實(shí)際存在的問題,提出了一系列以分析為基礎(chǔ)所進(jìn)行的相應(yīng)改造及研究方向,為煤化工廠及其他相關(guān)企業(yè)在管式爐節(jié)能降耗上提供有益的借鑒。

管式爐 節(jié)能降耗 余熱利用

1 引言

當(dāng)前,全球性能源供應(yīng)日益緊缺,各企業(yè)生產(chǎn)成本不斷增長(zhǎng)。對(duì)鋼鐵企業(yè)而言,焦化工序首當(dāng)其沖。節(jié)能降耗逐漸成為企業(yè)降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益的有效手段。

如何在現(xiàn)有工藝條件下,通過技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)攀鋼煤化工廠焦化能耗最低,使工業(yè)水內(nèi)部循環(huán),煤氣以及各類二次資源得到有效利用。這既是企業(yè)創(chuàng)新技術(shù)、提高效益、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要,也是推動(dòng)焦化發(fā)展的根本。節(jié)能降耗歷來都是煤化工廠重點(diǎn)工作之一,但對(duì)煤化工廠物流、能流與火用流分析研究表明,煤化工廠能源利用效率不高,在損失的能源中,焦?fàn)t荒煤氣占第一位,其次就是各種管式加熱爐的尾氣余熱。本文主要根據(jù)對(duì)煤化工廠的物流、能流與火用流分析結(jié)果,全面分析焦化工序管式爐節(jié)能降耗的潛力,提出節(jié)能降耗的系統(tǒng)措施。

2 攀鋼煤化工廠物流、能流與火用流分析的研究

要全面、系統(tǒng)的做好節(jié)能降耗工作,就務(wù)必對(duì)工序進(jìn)行全面、定量的物流、能流與火用流分析測(cè)定。通過分析、研究才能發(fā)現(xiàn)問題,找出節(jié)能降耗的途徑和措施。

在2008年的《煤化工廠物流、能流與火用流分析報(bào)告》中對(duì)煤化工廠各管式爐的設(shè)備效率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)計(jì)算,結(jié)果詳見表1。

表1 各管式爐設(shè)備效率表 %

對(duì)表1中所示熱工效率表分析如下:

(1)各個(gè)熱工設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率一般保持在正常范圍,效率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

(2)粗苯管式爐的熱工效率明顯高于焦油管式爐及其他管式爐的熱工效率,這與粗苯管式爐進(jìn)行的技術(shù)改造是分不開。

其次,從《物流、能流與火用流分析報(bào)告》中還可以得出管式爐在節(jié)能降耗方面利用主要集中在兩個(gè)方面。第一,降低表面散熱量,主要的措施可加貼保溫材料,實(shí)際煤化工廠管式爐沒有加保溫層。第二,回收煙氣余熱,主要的措施可實(shí)現(xiàn)工藝改造,降低排出廢氣溫度等。

3 管式爐環(huán)境現(xiàn)狀分析

目前煤化工廠正在運(yùn)行管式加熱爐共有6臺(tái)。包括粗苯管式爐1臺(tái)(1000萬kcal/h)、焦油管式爐2臺(tái)(分別為350萬kcal/h和270萬kcal/h)、工業(yè)萘初塔管式爐1臺(tái)(180萬kcal/h)、工業(yè)萘精塔管式爐1臺(tái)(180萬kcal/h)、甲基萘管式爐1臺(tái)(50萬kcal/h)。

待建管式爐1臺(tái),為工業(yè)苊管式爐。

因《煤化工廠物流、能流與火用流分析報(bào)告》完成時(shí),焦油生產(chǎn)工藝只使用了一臺(tái)管式爐(350萬kcal/h);工業(yè)苊系統(tǒng)也在運(yùn)行。但目前焦油生產(chǎn)工藝使用了兩臺(tái)管式爐;工業(yè)苊系統(tǒng)已暫停,工業(yè)苊管式爐也已拆除。所以此部分管式爐統(tǒng)計(jì)與表1內(nèi)容有所出入。

管式爐運(yùn)行方式:主要以焦?fàn)t煤氣作燃料,通過燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?經(jīng)過管式爐輻射段和對(duì)流段的換熱,對(duì)管內(nèi)工藝流體進(jìn)行加熱,尾氣由爐頂煙囪直接排空。

煤化工廠管式爐主要存在以下幾點(diǎn)問題:

(1)由于管式加熱爐未采取余熱回收措施,造成大量熱量放散;

(2)管式爐采用自然通風(fēng)方式配置助燃空氣,燃燒效率較低;

(3)管式爐煤氣燃燒器結(jié)構(gòu)不合理,燃燒口易堵塞;

(4)管式爐表面無保溫層,表面散熱量較大;

(5)管式爐以焦?fàn)t煤氣作燃料,成本較高;

(6)管式爐處理能力偏小,不能滿足提量生產(chǎn)需要。

4 近年管式爐節(jié)能降耗已實(shí)施措施

根據(jù)煤化工廠的生產(chǎn)需要,也依照節(jié)能降耗的原則,從2007年開始,陸續(xù)對(duì)各管式爐進(jìn)行了改造。主要改造內(nèi)容有以下幾點(diǎn):

(1)2007年粗苯管式爐擴(kuò)能改造。

將600萬kcal/h的老粗苯管式爐擴(kuò)能為1000萬kcal/h的新粗苯管式爐,提高了管式爐的處理能力。

實(shí)踐證明,對(duì)管式爐處理能力的加大,則煤氣的利用率得到提升,能有效提高熱工效率。

(2)2007年對(duì)焦油管式爐燃燒器及通風(fēng)口改造。

主要由于老式燃燒器結(jié)構(gòu)不合理,使用時(shí)間一長(zhǎng)就容易造成煤氣出口堵塞。為了解決這一問題,對(duì)焦油管式爐的燃燒器及通風(fēng)口進(jìn)行了更換。

改造后焦油管式爐生產(chǎn)運(yùn)行狀況明顯提高,堵塞情況基本沒有再發(fā)生,通風(fēng)口改良后火焰燃燒更加穩(wěn)定。

(3)2008年甲基萘管式爐節(jié)能改造。

為了不影響精制車間的生產(chǎn)正常穩(wěn)定,因此避開焦油管式爐、工業(yè)萘初爐、精爐等主要管式爐,而以甲基萘管式爐作為本次改造的試點(diǎn)。

主要改造內(nèi)容包括:

A.采用熱管換熱器進(jìn)行尾氣余熱回收,利用管式爐尾氣余熱預(yù)熱高爐煤氣和助燃空氣,提高熱效率;

B.管式爐通風(fēng)方式由自然通風(fēng)改為強(qiáng)制送風(fēng),提高燃燒效率;

C.采用高效節(jié)能燃燒器,提高燃燒效率;

D.采用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣混合后的混合煤氣作為燃料,降低燃燒成本;

E.相應(yīng)的管道保溫處理。改造后效果:

A.利用尾氣余熱對(duì)燃燒的高爐煤氣和助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱后,提高了高爐煤氣的熱值,有效提高了熱效率;

B.通風(fēng)口由自然通風(fēng)改為強(qiáng)制通風(fēng)以后,火焰燃燒情況良好,較改造前火焰燃燒更充分,外部觀測(cè)火焰燃燒強(qiáng)勁有力;

C.采用新型煤氣燃燒器后火焰集中,火焰長(zhǎng)度也明顯增加,提高了燃燒效率;

D.管式加熱爐以混合煤氣作燃料后,用低熱值的高爐煤氣代替部分焦?fàn)t煤氣,使用合理的混合煤氣配比,節(jié)約了燃料成本。

(4)2008年焦油管式爐并聯(lián)改造。

由于新1#、2#焦?fàn)t投產(chǎn)運(yùn)行,焦油系統(tǒng)生產(chǎn)擴(kuò)能,老式的管式爐運(yùn)行方式已不能滿足生產(chǎn)需要,基于滿足生產(chǎn)的前提,將閑置的270萬kcal/h管式爐與在用350萬kcal/h管式爐進(jìn)行并聯(lián)生產(chǎn)。

(5)2008年工業(yè)萘初塔、精塔管式爐擴(kuò)能改造。

為了滿足我廠新1#、2#焦?fàn)t投產(chǎn)后,相應(yīng)工業(yè)萘系統(tǒng)的擴(kuò)能需求,將60萬kcal/h的老工業(yè)萘初塔管式爐擴(kuò)能為180萬kcal/h的新工業(yè)萘初塔管式爐;將50萬kcal/h的老工業(yè)萘精塔管式爐擴(kuò)能為180萬kcal/h的新工業(yè)萘精塔管式爐,提高了管式爐的處理能力。

(6)2009年工業(yè)萘初塔管式爐煙氣余熱利用改造。

由于管式爐煙氣出口溫度較高,達(dá)到400～420℃。從利用煙氣余熱的角度出發(fā),將煙氣就近引到硫銨工序,用于預(yù)熱H2S富液,換熱后的煙氣再通過混風(fēng)后通入振動(dòng)流化床用于干燥硫銨。

2009年8月完成改造,但因工業(yè)萘系統(tǒng)停產(chǎn)檢修還未使用。

5 今后管式爐節(jié)能降耗主要途徑和措施

從生產(chǎn)需求來看,隨著煤化工廠新3#、4#焦?fàn)t的投產(chǎn),相應(yīng)的化產(chǎn)系統(tǒng)擴(kuò)能也在緊鑼密鼓的進(jìn)行中,目前已將焦油管式爐擴(kuò)能改造提上議程,焦油管式爐將擴(kuò)能到700萬kcal/h以滿足生產(chǎn)需要。

從這幾年對(duì)管式爐的各項(xiàng)改造來看,2008年采用熱管換熱器回收煙氣余熱的改造效果較好,針對(duì)煤化工廠管式爐的問題解決的也最全面,從節(jié)能降耗方面來看也是排列首位。基于實(shí)際情況,煤化工廠將陸續(xù)對(duì)粗苯管式爐、焦油管式爐進(jìn)行相應(yīng)改造。

從節(jié)約能源成本上來看,高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的價(jià)格差較大,目前焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣價(jià)格差高達(dá)26元/GJ。利用攀鋼廉價(jià)的高爐煤氣部分替代焦?fàn)t煤氣以進(jìn)一步降低管式爐的燃料成本。目前已將高爐煤氣管道敷設(shè)到精制管式爐區(qū)域,逐步對(duì)各管式爐進(jìn)行相應(yīng)改造。

6 結(jié)論

攀鋼煤化工廠近幾年從各方面入手,不斷努力,采取了一系列的有效措施,使管式爐的節(jié)能降耗工作取得了較好的成果。但從整體來看,還存在許多不足,節(jié)能降耗的潛力還是非常巨大的。

管式爐作為煤化工廠能源損失的重點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造是勢(shì)在必行的。對(duì)于管式爐在節(jié)能工作方面的幾點(diǎn)問題,我們有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行了改造,更換了新型燃燒器、熱管換熱器,并采用了混合煤氣代替原本單一的燃料氣等。通過改造后的實(shí)際運(yùn)行來看,管式爐運(yùn)行正常,生產(chǎn)穩(wěn)定,各點(diǎn)溫度都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。通過采用了各項(xiàng)節(jié)能措施后,管式爐節(jié)能效果明顯,帶來的經(jīng)濟(jì)效益也很可觀,體現(xiàn)了混合煤氣燃燒成本低的優(yōu)勢(shì),也為下一步改造提供了可靠的理論依據(jù)及實(shí)踐支持。

1.崔平.攀鋼煤化工廠物流、能流與火用流分析報(bào)告[J].安徽工業(yè)大學(xué),2008.

2.肖瑞華.煤焦油化工學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社,2002.

STUDY ON ENERGY SAVING OF TUBE FURNACES FOR THE COAL&CHEM.-INDUSTRY PLANT,PANZHIHUA IRON AND STEEL

Luo Qiang
(Coal&Chem.-Industry Plant,PanGang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd,Panzhihua,Sichuan 617000,China)

In this paper,Coal&Chem.-Industry Plant,Pan Gang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd Tube furnaces energy saving research.Analysis of Tube furnaces to practical problems,put forward a series based on the analysis carried out by the corresponding transformation and direction for the Coal&Chem.-Industry Plant,Pan Gang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd and other related enterprises Tube furnaces in the energy-saving to provide useful experience.

tube furnaces,energy saveing,waste heat utilization

2010-03-10

羅強(qiáng),男,工程師。