煤气发生炉放散蒸汽回收再利用的开发

袁绪尧 祝昌涛 张 璐

（烟台鲁宝钢管有限责任公司，山东 烟台 264000）

1 引言

两段式煤气发生炉利用水夹套的方式对炉体进行降温，同时产生蒸汽，但此蒸汽仅为50KPa，除部分用于煤气炉汽化剂以外，为保障炉体安全，其余全部自由放散，每天自由放散的蒸汽量约为15t。于此同时，公司采暖和洗浴又需要从市政采购蒸汽，这样不但浪费了大量能源也增加了生产成本。本文设计采用列管式换热器，将蒸汽冷却，但不影响水夹套正常放散的方法，即利用了能源又能保证安全。

2 蒸汽系统改造前存在的问题

如图1 所示，对两段式煤气发生炉放散蒸汽系统改造前，大量的蒸汽通过管道放散。

图1 两段式煤气发生炉蒸汽流程图

3 热能回收方案的选取

3.1 将现有放散蒸汽增压后再利用

鲁宝公司两段式煤气炉自由放散的蒸汽为50KPa，品质较低，可通过电加热的方法来生产品质较高的蒸汽供给采暖洗浴系统，但现有技术要进行增压回收利用投资成本较高、回收周期较长，增压同时也消耗大量电能，因此采用增压回收的方案不科学。

3.2 利用热交换进行余热回收

3.2.1 方案选取

将煤气站放散的蒸汽通过过热交换器，将软化水加热，供洗浴系统，同时蒸汽冷凝后进入冷凝水箱，再经过冷凝水泵送至软水系统。

图2 余热回收流程图

3.2.2 换热器换热能力的选取

两段式煤气炉自由放散的蒸汽为50KPa，温度为111.32℃，温度降低到80℃的热水后进行回收利用，每天可以回收的热量为（2693.3－398.05）*15=3.44*104MJ。

鲁宝公司洗浴用水主要用蒸汽进行加热，洗浴用水温度经常保持在47℃左右，每天消耗洗浴用水约30t，冬季自来水平均水温为8℃每天消耗的能量，平均每天消耗能量为（196.76－33.63）*30=4.89*103MJ。

换热器换热面积F 的计算：

式中：F——换热面积（m2）；QZ——系统换热量（W）；K——传热系数，根据换热器技术参数确定；ε——结垢影响系数，0.6～0.8；Cr——系统热损失系数，1.1～1.2；Δtj——计算温度差。

系统换热量为341550.92W，传热系数取为1200W/(m2.℃)，结垢影响系数取0.7，系统热损失系数取1.2，计算温度差取111.32－80=31.32℃，经计算换热面积15.58m2。Φ219 无缝钢管表面积为0.668m2/m，需要用219 无缝钢管24m。经过以上计算可也用24mΦ219 制作管壳式换热器能够满足洗浴用水的要求。

3.3 换热器的制作

因现场安装位置限制，无法找到合适安放如此大面积的换热器的地方，同时煤气站放散管道至洗浴水30 米，且跨过厂房顶部，决定自制换热器。将原蒸汽放散管道改为套管，用水泵将水从放散管根部泵入，回水送入洗浴系统，蒸汽冷凝为冷凝水，即蒸汽为管程流体，水为壳程流体，这样即节约了设备投入成本，又节约设备安装空间。

3.4 换热器的制作特点

为提高壳程流体的传热分系数，在壳体内安装了螺旋板，挡板可降低壳程流体速度，增加换热时间，迫使流体在流经有限的长度内充分换热，将热量尽可能多的带入软水箱和冷凝水箱内。

3.5 控制系统

换热系统设备设计完成后，根据系统运行要求进行自动控制系统的设计，本系统采用远程控制，控制室控制各水箱液位、泵的启停、水温、蒸汽流量等，控制本系统能够自动运行。

4 经济性分析

本系统每天可节省蒸汽5 吨，按当前价格可节省1000元；由于本次改造全由公司技术人员设计，且设备制造也是自己制造，共投资12 万元，4 个月即收回投资。

5 结束语

节能环保是当今社会永恒的话题，工业能耗占总能耗85%以上，通过我们的努力从小处所为企业降低成本，从社会角度数是减少能源消耗，降低污染物排放，为减少雾霾天气做出贡献。

[1]化工设备全书编辑委员会.《换热器设计》.上海科学技术出版社

[2]丁守宝 冯维君.《中小型锅炉节能环保新技术》.化学工业出版社