焦化厂初冷器工艺冷却中余热的回收和利用

2020-01-06范志萍

中国金属通报 2020年18期

范志萍

（河钢集团宣钢公司焦化厂，河北张家口 075000）

在持续发展的过程中，将废热当作驱动力的溴化锂制冷科技得到了有效优化，使得以热水为驱动的溴化锂制冷设施被越来越多的运用到焦化领域的节能减排工作中。所以，加强初冷器工艺冷却中余热的回收和利用十分重要。

1 焦化企业目前存在的主要环境问题

当前，炼焦化学公司遇到的重点环境问题大概为：没有针对荒煤气显热、红焦显热以及焦炉烟气显热等产出的余热实施整体有效的回收，在进行实际生产工作中依然需要燃焦炉煤气锅炉的配合，导致出现能源损耗与污染环境的情况。常压汽提法脱苯技术与直接蒸汽蒸氨技术在运用期间极易产出大量粗苯分离水与蒸氨废水，提升了废弃污染水整治的难度和工作量，在焦化公司达成零排出污染水的工作上增加了难度。由于炉体上具有串漏的情况、没有设置成分段燃烧的形式，使得焦炉烟雾中的氮氧化物、烟尘和二氧化硫没办法顺利达到标准，因此其变成了目前焦化公司中污染最为严重的部分。装煤和推焦废气集尘罩比较偏小，致使收集的成效较低，在集尘干管中利用翻板阀或者利用集尘皮带进行硬链接的模式，漏风的程度加大，致使在装煤和推焦期间出现严重的无组织逸散现象。其中VOCs 的排放点数量不但多而且较为分散，收集和控制程序在构建上不够完备，更多的公司只是通过简化的集气管来进行收集，而后在传输到尾部安装的洗净塔中，利用蒸氨废水清理或者洗油清理以后在进行排除，没办法符合排放标准。利用PDS+栲胶脱硫或者是HPF，经过脱硫程序排出的废弃液体内包含了硫代硫酸铵、硫氰酸铵和硫酸铵等成分，在对回兑配煤进行运用的过程中，容易对焦炉炉体与设施带来较大影响，降低焦炉的使用年限。

2 初冷器余热回收和利用现状

2.1 存在的问题

如果站在能量应用的方面来讲，在对初冷器内的能量进行应用时出现了两大问题：第一，凉水架中的大部分热能消散在环境中，无法得以充分应用，导致出现严重浪费的情况。第二，凉水架在进行降温过程中能够达到的最高限度就是外界空气中湿球的温度，在炎热的夏天这一温度通常会超出冷却水进入时的温度23℃，也就是说仅利用自然降温法没办法达到冷却水在温度上的标准。期间，在高温阶段产出的高温冷却水在温度上会更高些，一般是能够直接应用的；而其中中温段的冷却水虽说在温度上会比外界环境的温度要高些，但是其中产出的余热品位却不高，无法得以直接应用；其中在低温段产出的冷却水在寒冷的季节也存在低品位余热，但是在炎热的季节却必须耗损相应的能量来达到降温的效果。所以，当前在对初冷器余热进行应用时，重点是对高温段的余热进行运用，另外还必须顾及到低温段冷却工作的需要，接下来会进行详细阐述。

2.2 低温段冷却

针对初冷器所需的温度较低的冷却水无法达到温度标准这一问题进行排除时，初始利用的方式是非常简化的，主要是按照冷却水进入时的温度来明确煤气出口处的温度，但是如此操作就无法达成技术的规范，减小了化合物收集的成效，残存的萘与焦油也会将管道与阀门封堵。想要获得必需的低温度冷却水，再根据厂内的实际热源情况，燃气和蒸汽溴化锂吸收形式的制冷程序为最为常用的方式，将蒸汽和燃气当作驱动力来生产温度较低的冷却水。通过这一方法能够把冷却水的温度下降到需要的程度，但是也会损耗多余的能源。在低温热水型溴化锂制冷工艺优化的过程中，在炎热的季节能够利用初冷器高温段的热水当作驱动力来降低冷却水的温度，不但达到了冷却水生产的标准，还对温度较高的余热进行了有效收集。如此，便能够达成高温段热水余热的有效应用，可以在寒冷的季节达到供暖效果，炎热的夏天则能够有效降低冷却水的温度。另外，在中温段中产出的热能同样是能够回收的，能够利用第一种吸收形式的热泵，也就是加热型的热泵来完成。通过极少的温度较高的热能，例如燃气和蒸汽等当作驱动力，能够在温度较低的热源内吸取热量，产出更多中等温度的实用热能，增加了暖气供应的范围，从而提升了热能的应用成效。

3 焦化厂初冷器工艺冷却中余热的回收和利用措施

3.1 初冷器上段余热利用

过去的初冷器通常设置成上下两个部分，主要利用32℃的循环水与16℃的温度较低的水进行冷却处理，温度提升以后的低温水与循环水会被分别传输到制冷站与晾水塔中，利用机械法把热能排除以后再进行回收利用，在此期间对于资源会产生严重浪费。而现代化的焦化企业则把初冷器设置成上中下三大部分，也就是将换热器设置在初冷器的上段中，初始冷却焦炉集气管中产出的84℃的煤气，收集其中的一些余热把63℃的软水温度提升到73℃。通过上部冷却以后的荒废煤气会按照顺序通过中部的循环水、下部的低温水冷却以后传输到脱硫阶段。在对上部余热进行收集产出的热水，可以在冬天办公中达到采暖的效果，而在夏天则能够当作热水型溴化锂制冷设备的热能，促使制冷与采暖设备不需要再利用蒸汽来运行，也就对应的降低了燃料的损耗度。

3.2 改造思路

第一，热水型溴化锂制冷设备的主要驱动力为高温阶段的高温冷却水，利用制冷设备产出16℃的冷却水来降低低温阶段的荒煤气；第二，中温阶段的冷却水温度较低，能够起到的作用不高，系统仍旧利用初始的冷却塔来进行热量的驱散；第三，原来的冷却塔程序和蒸汽型溴化锂制冷设备不用拆卸，可当作改良以后系统的备份；第四，由于工作场地面积的限制，需要尽可能降低占地的范围。

3.3 余热利用于工业生产

焦化工作最为关键的生产部分就是焦炉煤气脱硫。当前，《真空碳酸盐(钠)脱硫※制酸工艺》属于当前比较先进优化的技术，必须用到很多品位较低的热能。按照相关材料的说明，通过横管初冷器产出的余热完全应用到这一技术中也无法达到需要量。当前，我国的焦化企业已经在运用上有了成功的例子。从而有效拓展了余热应用的途径。

3.4 余热采暖

根据生活暖气供应标准250kJ/m2·h 来进行核算，能够对116 万m2的范围进行供暖。当前办公区和生活区供暖所需的为锅炉※蒸汽—水换热站※管网※用户的集中化供暖程序，其中用到的热源均是品位较高的热能。当前热能供应范围已经超出了一百万平方米。同时正处于构建和规划构建的居住氛围也将会超出一百万平方米。并且采暖需要中的矛盾也越来越大，这也在较大程度上提升了初冷器余热应用的机会。

3.5 初冷器余热利用负压蒸氨技术

3.5.1 技术工艺原理

负压蒸氨技术重点是把蒸氨塔在操控上的压力由常规程度转变成负压程度在负压的情况下进行操作，因为蒸氨塔中的压力不高，降低了氨气在水中的溶解程度，提升了氨-水的蒸发程度，极易分离，进而降低了对于能量的损耗，实现对于能源和物料的优质应用。在压力降低的情况下，下降了塔中的操作温度，在塔底部排出的蒸氨污水温度不高，使得氨水冷却器的压力降低。因为塔中温度的下降致使没办法得以充分应用的焦化余热更好的利用到本工段中。

3.5.2 技术工艺流程

在冷凝部分输出的残留氨水大概在65℃，在通过过滤器时能够将大量焦油排除，在利用废水冷却器将温度降低到40℃以后进到生化进水废水治理。这些去生化的污水量利用自动调节阀实施控制处理。在排除蒸氨塔上部换热的污水量时利用旁路阀门进行自动化控制。还有部分会直接进到蒸氨塔上段的液体分布器中。氨水从塔的顶部喷射降落期间，大部分氨气将会蒸发，氨水的温度也会下降，蒸氨塔中段和流经初冷器上部进行换热以后的蒸氨污水65℃融合增温，确保氨气和水能够更好的分离出来，由蒸氨塔底部排出的蒸氨污水大概在60℃，流经蒸氨污水循环泵，其中一些经过初冷器上部换热达到65℃再次回流到蒸氨塔中。通过蒸氨塔脱离出来的氨气通过氨分缩器将温度降低到58℃，通过冷凝冷却器来降低与凝固，温度下降后的氨气在28℃，通过氨水喷射器和出自硫胺母液循环槽中未达到饱和程度的母液进行融合，在强烈的传热传质下致使母液快速吸收掉氨气，进而确保冷凝器与蒸氨塔操作的真空要求。通过喷射器以后的少量不溶气体会传输到风机前煤气管路中，预防再次污染的情况出现。经过喷射以后的母液会进到母液循环槽中，在通过母液循环泵的作用进到母液冷却器中，以降低温度，而后消除酸碱反应释放出相应的热能。冷却凝固后的28℃氨水进到浓度较高的氨水槽中，在浓氨水泵的作用下输送到硫胺大母液泵的进口处。其中浓氨水的排放量、氨分缩器出口处的温度、冷凝冷却器后的温度、生产水的添置量与硫胺母液槽硫酸均是必须得到自动化调控的。