兰炭干馏低温烟气余热利用方法及其系统的设计与开发

摘 要：文章结合兰炭干馏低温烟气（尾气）的物理及燃烧特性，介绍了兰炭干馏低温烟气（尾气）的余热利用方法及其系统。

关键词：兰炭干馏；低温烟气；余热利用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.008

1 前言

兰炭又称半焦，是以侏罗纪不粘煤和弱粘煤为原料，采用中低温干馏工艺生产的一种高固定碳含量的固体物质，因其在燃烧时产生蓝色火焰而得名。兰炭生产工艺中，煤炭通过中低温干馏后会产生大量的废气（尾气），兰炭尾气主要由H2、CH4及CO组成，可燃成分约占40%，低位热值一般在7100～8400Kj/Nm3，是煤低位热值的25%左右，其着火温度不到500℃，可燃性较好，可以作为燃料充分利用。目前，在现有技术条件下，兰炭尾气通常采取火炬排空燃烧或直接放散，未加以充分利用，在严重浪费资源的同时也造成巨大的环境污染，并影响到整个兰炭行业的健康发展。兰炭干馏低温烟气余热利用方法及其系统是兰炭行业余热回收的核心技术及装备，兰炭生产线配建余热回收利用系统将会有效降低兰炭生产企业的运营成本，兰炭干馏低温烟气余热回收利用市场前景非常广阔，下面着重介绍兰炭干馏低温烟气余热利用方法及其系统的设计与开发。

2 余热利用方法

兰炭干馏低温烟气余热利用方法是根据兰炭干馏低温烟气燃烧炉输出的烟气参数，根据能量梯级利用原理分等级地配置不同运行参数的余热锅炉，对烟气中的热能进行梯级回收，获得相应烟气等级对应品味的蒸汽，蒸汽冲转汽轮机带动发电机做功发电实现对兰炭干馏低温烟气燃烧炉输出烟气的余热回收。具体工艺流程：将兰炭干馏装置生产过程中产生的烟气（尾气）引入燃烧炉，烟气在燃烧炉内进行连续稳定的燃烧释放出化学反应潜热生成高温烟气，高温烟气引入余热锅炉进行热交换；烟气经过余热锅炉完成换交换后，通过引风机抽吸经烟囱排入大气；余热锅炉产生的蒸汽通过汽轮机推动发电机做功发电，发电机产生的电能并入电网。图1是兰炭干馏低温烟气余热利用方法流程图。

3 余热利用系统

兰炭干馏低温烟气余热利系统是能源梯级利用系统，包括兰炭干馏低温烟气燃烧炉，余热锅炉及引风机；兰炭干馏低温烟气燃烧炉通过烟道与余热锅炉连通，通过引风机将烟气抽引至余热锅炉；余热锅炉由高参数余热锅炉和低参数余热锅炉构成，兰炭干馏低温烟气在燃烧炉中完全燃烧后，高温烟气先行引入高参数余热锅炉，高参数余热锅炉换热后的低温烟气再行引入低参数余热锅炉换热；经过高、低参数余热锅炉两级换热后，烟气通过引风机抽吸，排入大气。图2是兰炭干馏低温烟气余热利用系统。

兰炭干馏低温烟气燃烧炉柱形中空布置，炉内不同部位、不同高度多点布置有无焰燃烧器，兰炭干馏低温烟气在燃烧炉内进行富氧燃烧，释放出化学反应潜热生成传热载体高温烟气，避免了兰炭尾气未完全燃烧对大气形成的二次污染。

余热锅炉立式I型塔式布置，蒸汽段为自然循环，水预热段为强制循环。给水（来自汽轮机冷凝水，经真空除氧）在水预热段中被加热到130℃，分别送高参数余热锅炉和低参数余热锅炉。一路来自水预热段的给水由高参数省煤器加热后进入汽包，经汽包→下降管→蒸发器→上升管→汽包完成换热循环，汽水混合物通过汽包完成汽水分离，引出高参数饱和蒸汽进入高参数过热器，高参数过热器将高参数饱和蒸汽进一步加热到满足汽轮机余热发电所需的高参数过热蒸汽；另一路来自水预热段的给水进入低参数汽包，经汽包→下降管→蒸发器→上升管→汽包完成换热循环，汽水混合物通过汽包完成汽水分离，引出低参数饱和蒸汽进入低参数过热器，低参数过热器将低参数饱和蒸汽进一步加热到满足汽轮机余热发电所需的低参数过热蒸汽。余热锅炉采用双压设计，高温烟气先行引入高参数余热锅炉，高参数余热锅炉换热后的低温烟气再行引入低参数余热锅炉换热，使得余热锅炉的蒸发量（产汽量）、压力及温度稳定，同时蒸汽参数得到显著提高。

余热锅炉产生的高参数过热蒸汽及低参数过热蒸汽分别经热力管道送往汽轮机，高参数及低参数过热蒸汽冲转汽轮机，汽轮机带动发电机做功发电，发电机产生的电能并入电网，而汽轮机排出的蒸汽经冷凝系统冷却成水后，经由水泵提供压头参与下一次热力循环。

4 结语

兰炭干馏低温烟气余热利用方法及其系统实施后，在实现兰炭干馏低温烟气（尾气）洁净排放的同时降低了兰炭单位产品能源消耗。本文所阐述的兰炭干馏低温烟气余热利用方法及其系统是在我国建设资源节约型，环境友好型社会大背景下，实现新型工业化道路的过程中提出，旨在促进焦炭行业清洁生产，实现循环经济，具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]张智芳.兰炭洁净生产概论[M].西安：陕西师范大学出版总社有限公司，2011.

[2]工业锅炉设计计算标准方法[M].北京：中国标准出版社，2003.

[3]GB 29995—2013，兰炭单位产品能源消耗限额[S].

作者简介：林仟国（1980-），男，江苏射阳人，工程师，主要研究方向：余热回收及利用。