余热锅炉在金牛天铁的应用

刘洁琼

（金牛天铁煤焦化有限公司，河北涉县056404）

余热锅炉在金牛天铁的应用

刘洁琼

（金牛天铁煤焦化有限公司，河北涉县056404）

叙述了余热锅炉在金牛天铁煤焦化有限公司的应用情况。利用镍基钎焊翅片热管回收焦炉烟道废气中的显热，降低了焦炉排烟温度；将产生的低压蒸汽供给取暖系统，达到了节能减排的目的，降低了生产成本，取得了良好的经济效益和环保效益。

焦炉；余热锅炉；节能

1 引言

金牛天铁煤焦化有限公司地处河北涉县境内，成立于2009年4月，由河北冀中能源股份有限公司和天津天铁冶金集团有限公司共同出资组建，有2座JN70-2型复热式焦炉2×60孔，1套190 T/h干熄焦装置及备煤、炼焦、煤气净化和公辅设施，设计年产冶金焦150万t、焦炉煤气6亿m3、硫胺2万t、煤焦油7万t、粗苯2万t、硫酸1万t。

为了回收在焦炉加热生产过程中烟道排出的废气热量，减少空气污染，节省能源，在2012年9月引进应用了余热锅炉。锅炉投入生产后，充分体现了热回收率高、废气排放少等优点，取得了良好的经济效益和社会效益。 随着余热锅炉的运行，经常出现省煤器硫酸蒸汽泄漏、锅炉汽包液位不稳等现象，通过对锅炉机械和控制系统进行分析和探讨，提出了改进方案。实施后消除了上述故障现象，保障了锅炉的正常运行。

2 余热锅炉概况

2.1 系统组成

余热锅炉系统包含镍基钎焊热管蒸发器和镍基钎焊热管省煤器，采用镍基钎焊翅片热管技术，具有阻力损失小、传热能力高等优势，预防灰尘积累、防止灰尘堵塞设备，抗腐蚀能力强的优点。

其基本组成部分有软化水处理装置、除氧器、除氧给水泵、软水箱、锅炉给水泵、过热器 、中温热管蒸发器、低温热管蒸发器、热管水加热器、软水预热器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表、锅炉引风机等。该工程所需的工业水补充水、消防水、生活水等均从厂区现有系统接入，锅炉系统所有排水均排入焦炉附近的排水系统中，在余热锅炉1 m处接各个水管。由补给水泵送来的工业软化水首先进入除氧器的除氧头，被低压蒸发器产生的饱和蒸汽加热至饱和温度，脱出大部分氧气。再经过软水泵进入热力除氧器除氧，该除氧水一部分由给水泵输入热管软水预热器预热到后进入汽包，水通过下降管进入中温热管蒸汽发生器，吸收烟气的热量，产生汽水混合物，水吸收热量变成了饱和水，再经上升管进入汽包，在汽包里进行汽水分离，形成了0.8 MPa的饱和蒸汽，送至蒸汽总管或用户，供厂区使用。

2.2 回收装置

焦化炉产生的烟气经过绝热烟道进入过热器，高温蒸发器，低温蒸发器，省煤器，烟气降至170℃，进入引风机作用下，经烟囱排向大气，见图1。

图1 工艺流程简图

2.3 工艺布置

在焦炉烟气原主烟道边增设1个旁通烟道，在旁通烟道内安装热管式余热回收装置，由阀门控制主、旁烟道烟气流向，回收后的烟气通过引风机回到主烟道排放，主要设备有4台蒸发器、2台蒸汽聚集器、2台省煤器、2台烟气引风机，见图2。

图2 工艺布置图

3 问题分析及改进措施

3.1 省煤器泄漏

锅炉省煤器是安装于锅炉尾部用于回收余热的一种装置，锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下地饱和水的受热面，它吸收的是比较低温的烟气，能够降低烟气的排烟温度，节省能源，提高热效率。当省煤器出现泄漏时，向外漏灰、水或冒汽，必须立即停炉并停止其运行，严重影响了锅炉系统的安全稳定运转。发现省煤器尾部出现大量黑色结垢物附着在其管壁外侧，而且结垢致密、坚硬，经分析是铁的硫酸盐，由于长时间积累导致省煤器泄漏。最后总结得知，由于当时结焦时间比较长，使得入口烟温较低，酸汽极易凝结到低温省煤器管壁上，而烟气中含有一定量的SO2，锅炉给水含氧量很高，一部分SO2会进一步氧化生成SO3，与水蒸气结合，生成了硫酸蒸汽[1]，分量和浓度都比较高，所以在处于烟气露点温度以下的金属表面凝结形成了硫酸溶液，从而对金属壁面产生了严重的腐蚀。发现问题并仔细分析之后，我们积极对其露点进行了补漏，采取了以下措施：必须满足给水要求；硬度≤2.0、氧≤15、铁≤50、pH值8.8～9.2；凝结水要求：硬度≤2.0、溶解氧≤100、磷酸根5～15 mg/L、pH值9.0～11；在一定的时间内，增加入炉煤量，焦炉内所需供给的热量也相应增加，燃烧室标准温度同时提高。因此，缩短结焦时间和提高标准温度均可提高加热速度，从而提高入口烟温，降低硫化物的附着，减少硫酸溶液对管壁的腐蚀，保护了省煤器，大大延长了设备寿命，也保证了生产，再未出现过泄漏问题。

3.2 汽包液位不稳

对锅炉汽包液位与给水泵采用联锁控制，即汽包水位达到260 mm时给水泵自动停止，当水位达到170 mm时给水泵自动启动补水。但是运行一段时间后，不能及时补给水量，严重影响了锅炉的稳定运行。经过对水泵系统及控制系统分析后得知，是由于控制给水量因素单一，水泵不能及时准确运行而造成的。为了使汽包液位保持相对稳定（即恒水位），波动微小，给水泵不停，一直运转，使得汽包液位始终维持在220 mm左右，所以采取了以下措施：在锅炉给水泵和锅炉之间引入了三冲量调节阀，以汽包液位为主控制信号、给水流量信号、蒸汽流量信号共同控制锅炉给水泵的上水情况。当蒸汽流量增大时，给水调节阀开大；当给水流量减少时，调节器立即根据给水流量减少的信号，开大给水阀，从而使给水量保持不变，有效地避免了调节过量和汽包液位的波动，减小了给水量与水位的波动，缩短了调节时间，改善了调节系统的稳定性和准确性，减少了给水泵启停的次数，保护了设备，提高了锅炉运行效率，取得了很好的效果。

3.3 锅炉缺水

锅炉缺水事故可分为一般缺水和严重缺水。天铁动力锅炉在运行过程当中出现有过热蒸汽温度升高、水位计指示低于安全水位、给水流量小于蒸汽流量的现象。据材料记载，锅炉严重缺水会使锅炉蒸发受热面管子过热变形，甚至被烧塌，管子胀口渗漏以致胀管脱落，受热面钢材过热或过烧，降低或丧失承载能力，以致管子爆破；炉墙损坏，处理不当时可能导致锅炉爆炸。经过分析研究后得知是由于给水自动调节器失灵，给水调整装置发生故障而造成的，为避免该事故的再次发生，采取了以下控制措施：当气压和给水压力正常，而汽包水位低于最安全水位时应验证水位计是否正常；若给水自动调整器失灵，应手动加大水泵电机频率，增加给水量；检查所有的排污阀和放水阀是否关闭或有漏点；如汽包水位继续下降，且在水位计中消失，应立即停炉。如果给水压力不正常，而汽包水位降低时，应检查给水泵，必要时进行倒泵。熟悉掌握以后，发现问题积极处理，很好地保证了锅炉系统的安全稳定运行。

4 应用效果

年产（按8 760 h计算）0.8 MPa的饱和蒸汽10.51×104 t，折合标煤（Qd=7 000 kcal/kg）9 761 t。该系统生产的蒸汽量相当于金牛天铁整个蒸汽需求量的1/4以上，既可用于炼焦正常生产，也可用于制冷，供厂区生产和生活两用。每年节约焦炉煤气合计2 420万Nm3/a（Qd=4 000 kcal/Nm3），吨焦综合能耗约可降低10 kg标准煤。避免了烟气污染物对环境的直接污染，降低了排烟温度及排烟能量损失。由于冷凝作用，排入大气的有害物减少，二氧化硫减少80%，水蒸气减少60%，一氧化碳减少60%，烟尘减少93%，氮氧化物减少50%，二氧化碳减少40%。

5 结束语

热管余热锅炉自投入以来，在不影响焦炉正常运行的前提下，最大限度地利用了属于低品位热值的焦炉烟道废气余热，解决了低温气体露点腐蚀问题，对设备起到了很好的保护作用，很好地解决了烟道废气污染环境的问题，降低了能耗，提高了经济效益，实现了绿色生产、环保生产、清洁生产、节能减排，达到了预期效果。

[1]GB/T22395-2008，锅炉钢结构设计规范[S].

天津市金属学会召开2014年学术年会暨2014年天津市金属学会会员日活动

天津市金属学会2014年学术年会暨2014年天津市金属学会会员日活动于12月10日在天津理工大学召开。天津市科协副主席白景美，中国金属学会原副秘书长苏天森，天津冶金集团副总经理刘喆，天津钢管集团股份有限公司副总工庄刚，天铁冶金集团总经理助理刘瑞东，天津理工大学材料学院院长袁志好教授，金属学会理事、科研院所和大专院校的专家，2014天津市优秀冶金科技论文作者、高等院校部分研究生参加了年会活动。会议由天津市金属学会秘书长王振武主持。

天津市金属学会秘书长王振武宣布了2014年天津市优秀冶金科技论文评选的获奖名单。天津市优秀冶金科技论文评选活动经天津市金属学会常务理事会讨论确定，由天津市金属学会与天津市科协学会部联合主办，面向全市科技工作者征集冶金及相关行业的科技论文，是学会服务科技工作者的一次全新尝试，得到了各有关单位的大力支持和帮助，以及广大科技工作者的积极响应。经专家组的认真评审，最终确定了一等奖论文3篇、二等奖论文6篇、三等奖论文8篇、优秀奖论文13篇，并向获奖论文作者颁发了获奖证书和奖金。

学术交流活动中，苏天森教授针对智能化钢铁生产技术做了《基于大数据和云计算的智能化钢铁生产若干问题的探讨》学术报告；前澳大利亚国家科学与工业研究院材料专家梁京博士做了《金属3D打印用钛合金生产新技术及其在生物医疗领域的应用》的报告；生物医用新材料专家陈民芳博士做了《生物医用革命性金属材料——可降解镁合金及其复合材料》的报告。三位专家的学术报告密切结合冶金行业前沿技术发展，展示了冶金及其相关金属科技的新技术发展趋势，将对冶金行业的转型升级起到积极的促进作用。

（2014-12-11天津市金属学会供稿）

Application of Waste Heat Boiler to Jinniu Tiantie

LIU Jie-qiong
(Jinniu Tiantie Coal Coking Co.,Ltd.,She County,Hebei Province 056404,China)

The paper describes the application of waste heat boiler to Jinniu Tiantie Coal Coking Co., Ltd.Heat pipes with nickel-based hard-soldered fins are used to recover the sensible heat of waste gas in coke oven flue and lower the exhausting temperature of coke oven.The produced low pressure steam is supplied to heating system to achieve the goal of energy conservation and emission reduction with lower cost,presenting good economic and environmental protection benefits.

coke oven;waste heat boiler;energy saving

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.024

2014-06-15

2014-07-10

刘洁琼（1987—），女，主要从事焦化生产工作。