焦化厂初冷器工艺冷却中余热的回收和利用

柳耀桥 雷红霞

摘 要：从某焦化厂初冷器的原生产工艺冷却过程入手，探讨了采用热水驱动型溴化锂制冷设备对初冷器高温段产生的废热进行回收的可行性，并对改造后的生产工艺冷却过程及溴化锂机组主要技术参数进行了分析，最后阐述了改造后所取得的实际节能效果。

关键词：热水型溴化锂;余热回收;节能减排;初冷器改造

0  引言

随着以废热为驱动能源的溴化锂制冷技术的不断发展，热水驱动型溴化锂制冷设备在焦化行业节能减排领域得到了广泛应用。而该技术的应用需要对原有的部分生产工艺进行改造，因此，工艺改造的合理性、设备参数的合理选择都对改造后的实际运行效果有着直接的影响，若设计人员对系统原理理解不充分，系统设计设备参数选择不合理，则不仅达不到期望的节能效果，甚至会影响生产工艺的稳定性和安全性。

1  项目背景

在山西某焦化厂年产160万t焦化项目中，荒煤气产量为80 000 Nm3/h，炼焦过程产生的80～82 ℃的高温荒煤气经煤气初冷器冷却至23 ℃以下，达到了生产质量要求。

煤气初冷器自上而下分为高温段、中温段和低温段。在高温段和中温段，采用厂区循环水冷却，荒煤气的热量被循环水带走，通过冷却塔排入大气中;在低温段，夏季采用蒸汽型溴化锂制冷机组制取16 ℃工艺冷却水对低温段荒煤气进行冷却，使其冷却至23 ℃以下。

在初冷器高温、中温段，既白白排放了大量热量，又增加了循环水系统的功耗及循环水用量;在初冷器低温段，为了制取低温冷却水，蒸汽型溴化锂制冷机组又消耗了大量的电能和蒸汽等能源，增加了高品位能源的消耗，对环境亦造成了一定程度的污染，不符合企业低碳绿色转型发展的要求。

2  原初冷器生产工艺过程及参数

2.1  原生产工艺过程

80～82 ℃高温荒煤气经初冷器高温段、中温段、低温段后，降至23 ℃以下，冷却过程如图1所示。在初冷器高温段，采用高温型冷却水系统进行冷却;在中温段，采用中温冷却水系统进行冷却;在低温段，采用蒸汽型溴化锂制冷机组制取16 ℃工艺冷却水对荒煤气进行冷却。

2.2  原生产工藝主要参数

原生产工艺主要参数如表1所示。

3  改造后生产工艺及主要技术参数

3.1  改造思路

（1）高温段高温冷却水作为热水型溴化锂制冷机组的驱动热源，通过制冷机组制取16 ℃的冷却水对低温段荒煤气进行冷却;

（2）中温段冷却水的温度不高，利用价值不大，系统依然采用原来的冷却塔散热方式;

（3）原有冷却塔系统及蒸汽型溴化锂制冷机组系统不拆除，作为改造后系统的备份;

（4）因现场场地有限，尽量减少占地面积。

3.2  改造后生产工艺

73 ℃初冷器高温段冷却水直接进入溴化锂机组，其中热量被机组利用后，温度降至65.9 ℃，进入原系统冷却塔，进一步冷却后进入初冷器高温段，继续对荒煤气进行冷却，完成高温段冷却循环。由于大部分热量被溴化锂机组利用，因此，可大大降低原有冷却塔负荷。

溴化锂机组生产的16 ℃低温水，作为低温段的冷却水，将荒煤气冷却至25 ℃以下。单独增加一套独立的冷却塔，满足溴化锂机组的冷却需要。改造后的生产工艺冷却过程如图2所示。

3.3  溴化锂机组主要技术参数

热水型溴化锂制冷机组主要参数如表2所示。

4  改造后经济性分析

该项目自2016年运行以来，节能效果显著。在本次改造中，节能性主要体现在降低了原系统中低温段蒸汽型溴化锂制冷机组的蒸汽消耗以及初冷器高温段冷却水通过冷却塔散热而蒸发的水量两个方面。

我们按照该工艺部分每年运行6个月（180天）来进行核算。其中，溴化锂机组的耗电量以及软化水的处理费用、排污费用因所占比例较小，在此忽略不计。

4.1  主要能源价格

水费价格为1元/m3，蒸汽价格为130元/t 。

4.2  主要节能指标计算

4.2.1  节省蒸汽

与本案例450×104 kcal/h溴化锂机组相当的蒸汽型机组耗气量约为5.14 t/h，按每年运行6个月（180天）计，则每年节省的蒸汽费用为5.14×24×130×180=288.66万元。

4.2.2  节省冷却塔蒸发水量

冷却塔因向大气中排放热量而蒸发的水量计算公式为 ：

蒸发的水量为：Qe= 0.001 5×7.1×750=7.99 m3/h。

每年运行6个月（180天）可节省蒸发水量费用为：7.99×1×24×180=3.45万元。

每年的运行费用节省=蒸汽节省费用+冷却塔蒸发水量节省费用=292.11万元。

4.3  节能效果分析

该项目经过3年的运行，状态稳定，节能效果好于预期测算。初冷器冷却效果良好，生产的荒煤气的品质优于原工艺的产品品质。根据实际运行情况，两年内已收回全部初投资费用。

5  结语

本项目通过对初冷器高温段的余热再利用，有效地降低了低温段制冷机组对蒸汽的消耗量，同时减少了工艺余热的排放，降低了水处理药剂对环境造成的污染，积极响应了国家的节能减排政策，取得了良好的经济效益和社会效益，在焦化行业中具有广阔的应用前景。

[参考文献]

[1]  焦化初冷上段余热回收利用技术规范：YB/T 4790—2019[S].

[2]  工业循环冷却水处理设计规范：GB/T 50050—2017[S].

收稿日期：2020-03-27

作者简介：柳耀桥（1971—），男，山东烟台人，工程师，研究方向：工业余热回收利用、溴化锂热泵技术的应用。