初冷器循环水余热的回收利用

杨 勇，张丕祥，张琼芳

（1.云南煤业能源股份有限公司；2.昆明焦化制气有限公司，云南昆明650211）

初冷器循环水余热的回收利用

杨 勇1，2，张丕祥1，张琼芳1，2

（1.云南煤业能源股份有限公司；2.昆明焦化制气有限公司，云南昆明650211）

分析了煤气冷凝鼓风系统横管初冷器生产现状和煤气净化过程中所需冷却水供给情况，结合热源和用冷需求情况，对初冷器进行适当改造，将初冷器上段高温循环水作为溴化锂吸收式热水型制冷机组热源，回收生产余热，实现能源的二次开发和利用，具有较好的经济效益和社会环保效益。

循环水余热；回收；利用

1 前言

余热是工业企业生产过程中，由各种换热设备、用能设备和化学反应设备中产生而未被利用的热能资源，其数量十分可观，据统计，我国工业热资源的回收率仅达33.5%，有2/3尚未利用。在煤气初冷器的上段存在较高温度的冷却水，这部分冷却循环水经与80℃左右的煤气换热后，送往凉水架强制冷却降温后，又返回初冷器上段循环使用，既额外消耗电力资源，且水蒸发损耗大，同时大量低品位热源被白白浪费。采用热水型溴化锂吸收式制冷机组，将循环水余热转化成生产所需的低温水，实现能源的二次开发和利用，不仅节约煤气资源，而且足够量的低温水能稳定生产系统工艺技术指标，有利于生产操作的同时还能提高化学产品的回收率，产生附加经济效益，实现一举多得，具有重要意义。

2 现状

2.1 昆焦公司煤气净化初冷工艺情况

昆明焦化制气有限公司煤气冷凝鼓风工序共有A、B两套系统，分别对应1#、2#顶装焦炉和3#、4#捣固焦炉，A段冷鼓有两段式横管初冷器4台，每台总换热面积为2300 m2，Ⅰ段供低温水，Ⅱ段供循环水，煤气冷却量30400 m3/h；B段有3套初冷器，每台总换热面积为3225 m2，其中Ⅰ段供低温水，Ⅱ段供循环水段（实际包括两段，实为三段型），煤气冷却量30600 m3/h。

初冷器煤气进口温度为80℃，要求出初冷器煤气温度为23℃。煤气与循环水在初冷器经间接换热初冷后，一是使煤气冷却、焦油气和水蒸汽冷凝，减少气体体积从而减少输送煤气的动力消耗，同时使煤气中的焦油和萘在低温冷凝下来，得到焦油和萘，为后工序煤气的净化创造条件。

2.2 目前生产用冷需求及制冷系统情况

昆明焦化制气有限公司共有三处用冷需求：A段初冷器低温水、B段初冷器低温水、粗苯洗脱苯低温水，全部低温水由两台1674.7万kJ/h、一台1256万kJ/h燃气型直燃机组提供,设备以煤气作热源，两用一备，实际工况在2930.8万kJ/h左右。

昆明的快速发展，城市煤气需求量已远超昆焦设计供气能力，作为昆明城市管道煤气唯一气源厂，在外供气不足的情况下，公司只能采取停止内部的生产用气措施，以减少企业内部用气，加大城区供气的措施。因此，受煤气供需矛盾的影响，制冷机组运行极不稳定，每年仅能开启120天左右、制冷量偏低、低温水回水温度过高，虽增加低温冷却塔降温，在夏季环境温度过高时，初冷器出口煤气温度仍偏高，焦油冷凝不完全；在粗苯工序，粗苯贫油温度过高，影响贫油洗苯效果。制冷水不足，不仅影响焦油、粗苯产量，增大煤气冷凝鼓风负荷，而且由于这些化产品被带入后工序，对硫铵、脱硫操作产生不利影响。

3 初冷器循环水余热回收利用方案

对现有初冷器进行必要的改造，均改造为三段式，利用焦化系统过来的高温煤气（初冷器进口80℃）在初冷器高温段与软水换热，将63℃的软水加热到69℃，向制冷机组供热使用。初冷器中段仍采用循环水降温、下段采用低温水冷却。

初冷器设备外形尺寸基本保持不变，只是通过调整现有设备的进出水口得到不同的换热段，通过不同换热段的换热过程，保证出初冷器煤气集合温度为22℃左右。

根据现有的工艺条件，改造后从A、B两套初冷系统上段提取热量可满足两台1674.7万kJ/h制冷机组热量需要，生产出16℃/23℃冷水1142 m3/h，满足初冷工艺低温段冷却和洗脱苯工段冷却的需求，从而替代现有常规燃气制冷机，节约煤气1440 m3/h。两台制冷机分别就近布置于A段初冷系统、B段初冷系统。

低温冷冻水主要用于初冷器低温段冷却和洗脱苯工段冷却，三处用冷系统虽用冷负荷相对比较平稳，但两台制冷机组分开布置独立运行，两台制冷机组的负荷平衡也是系统稳定运行的关键点；在B段安装一台溴化锂机组，为B段初冷器提供低温冷冻水，低温水有一定的富裕；在A段新增一台溴化锂机组，为A段初冷器和洗脱苯工艺提供低温冷冻水。因此，A段机组负荷高，需调节两台机组负荷。

4 核心设备制冷机组技术参数

核心设备制冷机组技术参数见表1。

表1 热水型制冷机技术参数

5 主要技术经济指标及节能效益

表2 节能测算表

项目实施后的综合节能量为：

9552.8 +638.4+1824+10.4－1088.9＝10936.7 tce/a。

6 环保效益

将循环水余热回收用做热水型制冷机热源，与燃气型制冷机相比，每年减少煤气消耗933.12万m3，每燃烧1 m3煤气产生废气6.247 m3，则改造后减少废气产生量为5829万m3/年，废气中CO2占6.41%，，则每年减排CO27339 t。

[1]范守谦.焦炉煤气净化生产设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[2]何建平.炼焦化学产品回收与加工[M].北京：化学工业出版社，2005.

Recovery of W aste Heat from the Circulating W ater of Primary Cooler

YANG Yong1，2，ZhANG Pixiang1，ZhANG Qiongfang1，2
(1.YunnanCoalEnergyCo.,Ltd.;2.KunmingCokingGasCo.,Ltd.,Kunming,Yunnan650211,China)

The current production situation of the horizontal-pipe primary cooler in the gas condensate blast system and the state of cooling water supply for gas purification process were analyzed.The primary cooler was transformed based on the actual condition of heat source and cooling water demand.The high-temperature circulating water in the upper section of the primary cooler was used as the heat source of lithium bromide absorption chiller to recover production waste heat and realize secondary energy development and utilization,achieving good economic,social and environmental effect.

waste heat in circulating water;recovery;utilization

TK018

B

1006-6764(2014)02-0015-02

2013－08－22

杨勇（1975－），男，研究生学历，焦化高级工程师、注册安全工程师，现从事煤化工、企业安全管理、工商管理工作。