干熄焦循环气体热传递效率的计算及分析

2015-05-30郭青龙李梦年

中国机械 2015年8期

郭青龙　李梦年

摘要：通过对惰性气体在密闭空间循环换热的热效率的计算和分析来提高干熄焦产气率，根据所得数据结果最优化工艺参数指标，并提出改进措施。

关键词：干熄焦；余热锅炉；热效率；计算

干法熄焦的运用在很大程度上提高了环境的保护，其产生的压力蒸汽用来发电也给企业带了效益，国家相关规定也明确指出干熄炉作为安全环保投入设施必须与焦炉同时施工作业，在生产规模和管理上也进一步规范化。我临涣焦化现有2座75t/h处理能力的干熄焦装置，湿熄焦系统作为备用。1#干熄炉与2009年3月投入使用，2#干熄炉与2010年4月份投产。自投产以来干熄焦装置存在预存室压力波动大，焦炭烧损率偏高，产气率低等问题，因此本文通过对干熄焦风料比，红热焦炭热能的传递以及锅炉热效率等热工参数的研究，来实现每吨焦产气率的最大化，优化工艺操作。

1.惰性气体吸收红焦显热的热效率：（表1）

名称质量温度比热

红焦 1t 1030℃ 1.465kj/kg.℃

冷焦 1t 160℃ 0.985kj/kg.℃

焦粉 0.1t 28893kj/kg

高温循环烟气设定 940℃ 1.2942kj/Nm3.℃

低温循环烟气设定 140℃ 1.2942kj/Nm3.℃

我干熄焦目前最大的难点是如何提高热能的传递效率，减少热能损失以提高产气率，这里通过对焦炭放热和惰性气体吸收红焦显热的计算来研究论证得出合理的工艺参数供同行参考。根据计算数据可以知道，我单位干熄焦装置的实际热传递效率只为76.5%低于同行的80%的平均效率。根据数据分析发现，我干熄焦在循环风量进风挡板的开度不合理，周边进风和中央进风均为50%，这造成周边进风量多大，大量的气体不断往炉壁汇集，使气体在干熄炉冷却段上部形成一个空心的锥形体，使中央部位焦炭冷却效果下降，换热不充分。另外，我干熄焦冷却段四点温度分布不均，最高点和最低点相差可达200度。经过调整，把周边进风开度设定为60%，中央进风设定30%并在排出装置下锥斗处打入调节棒来控制焦炭均匀下降，现在热效率已基本控制在80%左右。

2.锅炉热效率的研究：（表2）

名称流量工质参数比热

锅炉供水设定 104℃ 436kj/kg.℃

过热蒸汽 0.56t/h 450℃/3.65MP 3221kj/kg

高温循环烟气 1212Nm3/h 940℃ 1.2942kj/Nm3.℃

低温循环烟气 1212Nm3/h 170℃ 1.2942kj/Nm3.℃

由计算得出锅炉蒸汽吸收惰性气体的热效率为66.26%，经分析发现热损失主要源于两个部分：一是锅炉管道结垢，我们在锅炉年修检查管道发现，从下部省煤器到上部蒸发器管道结垢厚度从0.5-5mm不等，这跟锅炉给水水质的控制有较大关系。二是锅炉负压区泄露，经检查发现锅炉在一次除尘膨胀节和水冷套管上部泄露严重，造成冷空气进入锅炉内部循环，降低产气率。

3.干熄焦风料比的优化

干熄焦风料比即使指每完全干熄一吨焦炭所需要的循环风量，循环风量过大或过小都会影响锅炉产气率，这里我们通过对锅炉入口问题T6与锅炉出口温度T1的差值的变化来找出最优的风料比。设定循环风量为M1，惰性气体经锅炉的释放的热量为Q5，则

Q5=M1*（T6-T1）*C即Q5=M1*△T*C

可以看出惰性气体在锅炉内释放的热量和△T有直接关系，表3是在干熄焦140t/h排焦量下设定不同风料比得出的T6与T1

表3

风料比

温度℃ 1：1150 1：1200 1：1250 1：1300 1：1350 1：1400

T6 926 932 940 937 931 922

T1 165 167 169 171 172 174

△T 761 765 771 766 759 748

此表可以得出风料比设定1：1250时△T值最大，此时惰性气体在锅炉内放热量最大。

4.结论