150万吨焦炉烟气回收项目经济可研分析及锅炉开车操作规程

我国焦化行业能源浪费很严重,焦炉烟气利用可以从根本上降低成本,给生产企业带来经济效益.焦炉烟气余热回收利用及焦炉余热锅炉开车操作规程注意事项

150万吨焦炉烟气回收可研分析 新型/高效/节能焦炉余热回收项目

经济可研分析 及焦炉余热锅炉开车

操作规程

天津华能能源设备有限公司

二〇一二年 三 月

我国焦化行业能源浪费很严重,焦炉烟气利用可以从根本上降低成本,给生产企业带来经济效益.焦炉烟气余热回收利用及焦炉余热锅炉开车操作规程注意事项

2012最新型热管余热回收装置

焦炉烟气回收利用项目经济分析报告

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成功实施案例：序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17使用单位唐山达丰焦化有限公司一期唐山达丰焦化有限公司二期太原化工股份有限公司焦化厂唐山滦南东方焦化公司江西景德镇黑猫焦化集团公司山西光大焦化气源有限公司山东新矿内蒙古能源有限公司山西永鑫煤焦有限公司内蒙古赤峰九联煤化有限公司河南利源煤焦集团公司陕西黄陵煤化工有限公司山东万山集团公司天钢集团焦化公司山东荣信煤化有限公司山西高义焦化有限公司四川圣达焦化有限公司山西立恒钢铁焦化公司焦碳产量 70万吨/年 120万吨/年 80万吨/年 100万吨/年 60万吨/年 80万吨/年 130万吨/年 120万吨/年 100万吨/年 60万吨/年 2×130万吨/年 80万吨/年 2×60万吨/年 60万吨/年 60万吨/年 50万吨/年 150万吨/年蒸汽产量 8吨/小时(0.8MPa) 14吨/小时(0.8MPa) 8吨/小时(0.8MPa) 10吨/小时(0.8MPa) 8吨/小时(0.8MPa) 8吨/小时(0.8MPa) 15吨/小时(0.8MPa) 12吨/小时(0.8MPa) 9吨/小时(0.8MPa) 7吨/小时(0.8MPa) 15吨/小时(0.8MPa) 8吨/小时(0.8MPa) 6吨/小时(0.8MPa) 6吨/小时(0.8MPa) 6吨/小时(0.8MPa) 5吨/小时(0.8MPa) 15吨/小时(0.8MPa)

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2011年 5月 3日，山西省独立焦化企业首个焦炉烟气余热回收利用项目在太化集团公司焦化厂实现并网供汽投入生产。该项目的投产为山西省焦化行业进一步降低能耗起到了示范作用。太化焦化厂现有 4.3米捣固焦炉两座，年生产能力 90万吨，烟气排放量每小时约 14万标准立方米，烟气排放温度约 280℃。一直以来太化焦化厂同国内大多数焦化企业一样，焦炉烟气均为直接排放，热量浪费严重。2010年 10月，太化焦化厂为进一步挖掘节能潜力，与天津华能能源设备有限公司合作正式立项实施焦炉烟气余热回收项目，采用热管锅炉回收焦炉烟气余热生产过热蒸汽，代替煤气锅炉生产蒸汽。2011年 4月 28日，该项目完成施工和设备安装，提前竣工。据了解，太化焦化厂焦炉烟道废气余热回收项目投产后，每年可利用焦炉烟道废气余热副产 0.8MPa过热蒸汽 6.9万吨。按目前蒸汽市场价格计算，可降低生产成本 70余元，节约锅炉加热用煤气 1100万立方米，吨焦综合能耗降低 10千克标

准煤，同时二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮排放量明显减少，达到了减少废气排放，改善大气环境，降低能源消耗，提高经济效益的目标。(中国化工报)

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一、焦化工艺概述：煤车间送来的配合煤装入煤塔，装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦车推出，经拦焦车导入熄焦车内，并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段，经筛分按级别贮存待运。煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管、桥管进入集气管。约 700℃左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至 90℃左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经过吸煤气管送入煤气净化车间。焦炉加热用的焦炉煤气，由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气经过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经蓄热室，又格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。SYSTEM:天津华能能源设备有限公司蓟县渔阳南路 119号邮箱：tjhnhl@

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该项目是 130万吨焦化炉，为节能环保，达到节能降耗的目的，拟利用热管余热回收装置对冷却烟气进行余热回收。从焦炉来的 280℃的循环冷却气经过余热锅炉温度降至 170℃以下，同时产出 0.8MPa蒸汽与外部蒸汽管网并网，实现对废热烟气的余热利用，废热烟气通过引风机引出入大气。对于其中经总烟道进入烟囱热烟气的仍有较大的余热回收价值。该方案就是为回收这一部分烟气的余热而设计。二、焦化余热回收工艺流程图 1、烟气流程：在地下主烟道翻板阀前开孔，别分将两个主烟道热烟气从地下主烟道路合并引出，经余热回收系统换热降温后，将热烟气降至约 170℃,经锅炉引风机再排入主烟道翻阀后的地下烟道，经烟囱排空。 2、余热回收系统的组成：该系统由软化水处理装置、除氧器、水箱、除氧给水泵、锅炉给水泵、中温热管蒸气发生器、软水预热器、低温热管蒸气发生

器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表、锅炉引风机等组成，并且互相独立。SYSTEM:天津华能能源设备有限公司蓟县渔阳南路 119号邮箱：tjhnhl@

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3、汽水流程：工业软化水经过软水泵进入热力除氧器除氧，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，水吸收热量变成饱和水，饱和水再经上升管进入汽包，在汽包里进行水汽分离，形成 0.8MPa的饱和蒸汽，送至蒸汽总管或用户；除氧水另一部分由给水泵输入低温热管蒸发器，经加热后进入低压汽包，在汽包内进行汽水分离，形成 0.3MPa的饱和蒸汽，送至除氧器除氧或给用户。

4、余热回收的主要原理： (1)蒸汽发生器的原理为：热流体的热量由热管传给放热端水套管内的水 (水由下降管输入),并使其汽化，所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达汽包，经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。

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(2)省煤器的工作原理为：热流体的热量由翅片热管传给放热端水套管内的水，水吸收热量，使热流体降温，使套管内的水由欠饱和态达到相应压力下的饱和态，再进入汽包内参与自然循环过程。 (3)低温蒸汽发生器的工作原理为：热流体的热量由热管传给水套管内的水(水由下降管输入),并使其汽化，所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达低压汽包，经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽——水管道的上升及下降完成基本的汽——水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。其低压饱和蒸汽主要应用于系统的热力除氧。三、余热回收设备主要特点： (1)热管工作原理：(如图 1)典型的重力热管如图所示，在密闭的管内先抽成真空，在此状态下充入适量工质，工质吸热后以蒸发与沸腾的形式转变为蒸汽，在压差作用下，在升至热管放热段结成液体，其热量传递给放热冷流体。冷凝液在重力的作用下，沿热管内壁返回到受热段，并再次受热汽化，如此循环往复，连续不断的将热量由一端传向另一端。由于是相变传热，因此热管内热阻很小，热管的高导热能力与银

、铜、铝等金属相比，

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单位重量的热管可多传递几个数量级的热量，所以能以较小的温差获得较大的传热率，且结构简单，具有单向导热的特点，特别是由于热管的特有机理使冷热流体间的热交换均在管外进行，这就可以方便地进行强化传热。此外，由于热管内部一般抽成真空，工质极易沸腾与蒸发，热管启动非常迅速。热管这种传热元件，可以单根使用，也可以组合使用，根据用户现场的条件，配以相应的流通结构组合成各种形式换热，热管换热器具有传热效率高、阻力损失小、结构紧凑、工作可靠和维护费用少等多种优点。 (2)热管特点：①极高的传热性能随管内工质的不同，传热系数达 107W/m2.℃,是

普通碳钢的数万倍。②低温差下高传输热量能力一根直径 12.7mm, 1000mm的紫铜长

棒，两端温差 100℃时传输 30W的热量；而一根直径、长度的热管传输 100W的热量，两端温差只需几度；③换热两流体均走管外，可以翅片化以强化传热；④单管作业性：由热管组成的换热设备单根热管损坏对设备的换热影响不大，即使部分热管损坏也不会影响的政正常运行；⑤热源分汇：在设计可以随意调整热管冷却段和蒸汽段的换热长度，以控制热管的壁温，因此可以使热管换热器避开露点。这样就可避开露点腐蚀、不易积灰；蓟县渔阳南路 119号邮箱：tjhnhl@

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⑥热管与换热器单支点焊接，避免由热帐冷缩造成的应力。 (3)根据热管特点，综合热管式余热锅炉的特点：①传热系数高：废气和水及水蒸气的换热均在热管的外表面进行，而且废气热管外侧为翅片，这样换热面积增大，传热得到强化，因而使换热系数得到了很大的提高。②彻底解决泄漏问题：热管单管作业，冷热流体完全隔开，有效防止水汽系统的泄漏。在运行时，废气的大量冲刷，即使管子一端被腐蚀传，只能使该热管失效，而管子另一端是完好的，不会造成冷侧的汽水泄漏到热侧，确保了系统的安全运行，彻底解决了设备泄漏问题。这也是该设备有别于一般烟道中余变回收设备的最大特点。③减轻露点腐蚀：热管余热锅炉每一根管子的壁温是一个值，这就使相当一批热管在酸露点以上工作，当壁温比酸露点高 1℃以上时，就可以避免露点腐蚀。通过调节热管冷热段受热表面的比例

来调整管壁温度，避开最大腐蚀区。④减轻积灰及灰堵问题：热管余热锅炉避开了露点，管壁不结露，就大大减少了灰的附着力，而且热管余热锅炉从设计上更科学合理，使其本身就具有一定的自吹灰能力。⑤阻力损失小，可以适用于老机组的改造。一般情况下，增加了余热回收设备，热废气的阻力增加在 800Pa左右。⑥单根或多根热管的损坏不影响设备整体使用。蓟县渔阳南路 119号邮箱：tjhnhl@

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(4)采用热管余热锅炉安全可靠：由于热管余热锅炉解决管子的磨损、腐蚀，设备的积灰、灰堵，延长了设备使用寿命，所以选用此设备安全可靠。四、主要技术经济指标： 1、烟气参数：烟道气流量：230000 Nm3/h烟道气温度：280~300℃烟道气压力：- 350Pa烟道气成份如下：焦炉废烟气成分组成(%) CO2 6.41% H2O 20.06% O2 3.68% N2 69.85%

2、余热回收系统参数：回收蒸汽压力：0.8Mpa,温度：175℃回收蒸汽量：15 T/小时烟气回收后温度：≤175℃年工作时间：>330天焦炉压力不影响焦炉的正常操作，不影响烟囱烟气的正常排放。 3、改造方案前后能源消耗比较消耗:引风机电能：10KVSYSTEM:天津华能能源设备有限公司

400 Kw蓟县渔阳南路 119号邮箱：tjhnhl@

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水

泵：380V

20 kW(水泵电机一开一备，且间断使用); 16 t/h;

软化水：0.6~0.8MPa产出：蒸汽

0.8MPa 14 t/h;

五、主要工艺设备汇总表略------------------------------------------------------六、系统投资概算(见余热工程概算表)150万吨焦化项目焦炉烟道气余热工程概算表序号数值 (万元)焦炉烟气回收热力设备 1 350锅炉一次仪表阀门 2 15工锅炉钢架平台爬梯 3 45程一设烟气管道/阀门/膨胀节等 4 46备软水处理系统/管路/阀门 5 38费引风机/水泵/变频 6 58电仪设备费 7 38二热力建安费 70三电仪建安费 12四土建基础设计与施工 45五设计费 8六生产职工培训费 3七总承包管理费 5八联合试车费 10九预备费 10十费用合计 753注：1.所有基础仅包括设计，不含地下部分施工及地脚螺栓 2.投资不含电讯摄像机、电话公式来源项目名称备注说明 12天津华能新型

12天津华能新型

七、余热回收效益经济分析 1改造后能源消耗：软水：16 t/h,按每吨 5元计。蓟县渔阳南路 119号邮箱：tjhnhl@

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焦炉烟气回收利

用项目经济分析报告

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电

耗：500 kw,按每度 0.6元计。(整个系统)

人工费：3人×4万=12万元/年 (按 3个操作工计算)设备维修费：5万元/年 2改造后能源产出：蒸汽：0.8MPa,15t/h,按每吨 130元计。 3改造后效益：(-16×5)-(500×0.6)+(15×130)=+2170元/小时全年系统工作时间：330×24=7920小时改造方案实施后全年经济效益：7920×2170=1570万元改选方案纯利润：1570-5-12=1553万元/年 4投资回收期：按本工程总投资 753万计算，即 6个半月内可收回全部投资。公式来源：753万元÷1116.7万元/年×12=5.8八、可申报节能减排奖金： (1)年节约标煤：15×24×330(天)×0.16=19008吨/年； (2)按国家标准，节约一吨标煤奖励 300元计： (3)国家一次奖励：19008×300÷10000=570万元九、结论

焦化厂焦炉烟道废气余热回收项目投产后，每年可利用焦炉烟道废气余热副产 0.8MPa过热蒸汽 15万吨。按目前蒸汽市场价格计算，可降低生产成本 70余元，节约锅炉加热用标煤 19000吨/年，吨焦综合能耗降低 10

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千克标准煤，同时二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮排放量明显减少，达到了减少废气排放，改善大气环境，降低能源消耗，提高经济效益的目标。

焦炉烟气余热锅炉开车焦炉余锅炉操作规程开车注意事项一、设备名称：热管蒸发器设备型号：RZQ/JH-5.5-0.8/SP锅炉参数：1、设计压力：0.8Mpa 3、运行压力：0.6Mpa 2、蒸发量：5T/h 4、水压实验压力：1.2Mpa 0.58Mpa

5、安全阀启跳压力：0.55Mpa二、锅炉启动： (一)锅炉在启动前的检查：

1、检查安全阀、水位表、压力表、温度表及控制仪表是否完好无损。 2、检查锅炉汽包上的人孔是否已封好。 3、检查主蒸汽阀、给水阀、排污阀的开闭情况及检修时加装的堵板是否已拆除。 4、检查锅炉的联接件及钢架是否完好。 5、检查各烟道气阀门的关开位置是否正确。

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6、检查风机的油位及冷却水是否正常。 (二)锅炉上水： 1、开启汽包的放空阀。 2、缓慢开启给水阀向锅炉内进水(进水温度不宜过高)。 3、当锅炉内的水位达到水位表最低安全水位时，关闭给水阀停止进水。 (三)锅炉升压操作： 1、通知厂调及焦炉煤气班，道气锅炉启动 2、启动风机，开启锅炉进气口阀门，关闭总烟道阀门

,看焦炉吸力的变化，手动操作烟气总阀门、开启 20%—25%,保证焦炉吸力为 310-320Pa,放空阀有蒸汽冒出时、关闭放空阀。 3、随着过程烟气量、烟气温度升高，锅炉开始生压 4、当压力升到 0.05Mpa~0.1Mpa时，冲洗水位表。 5、压力升到 0.1~0.15Mpa时，冲洗压力表。 6、压力升到 0.15~0.2Mpa时，检查各连接处有无泄漏现象，对人孔和检修时拆卸的法兰螺栓进行一次再拧紧(紧螺栓用的扳手长度不得超过螺栓直径的 20倍)。 7、压力升到 0.3~0.4Mpa时，进行一次底部放水，放时引起水位下降，应及时开启给水阀补水。 8、压力升到 0.4~0.6Mpa时，缓慢开启主蒸阀进行暖管或和蒸汽总管并网，并网后主蒸汽阀处于全开状态。 9、压力升到 0.6Mpa工作压力时，应再次冲洗水位表和压力表，并进行安全阀启跳压力试验。四、锅炉的运行控制：

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(一)锅炉水位的控制： 1、不间断地监视锅炉的水位变化，保证锅炉水位正常。 2、锅炉水位应控制在水位表的中间，即 0±20m/m,最高水位不超过+50m/m,最低水位不低于-50m/m。 3、保持水位表的灵敏度，保证锅炉运行中水位表的可靠性，每班必须冲洗一次水位表，并做好记录。 4、对照锅炉汽包水和二次仪表上的水位，看水位是否一致，然后按以下程序冲洗水位表。 (1)打开放水旋塞，冲洗汽、水连管及玻璃板。 (2)关闭水旋塞，冲洗汽旋塞、汽连管和玻璃板。 (3)打开水旋塞，冲洗汽、水连管及玻璃板。 (4)关闭汽旋塞，冲洗汽旋塞、汽连管和玻璃板。 (5)打开汽旋塞，关闭放水旋塞，冲洗工作完成，水位上升到原来的水位线，并有轻微上下波动。 5、每小时校对一次汽包水位和仪表指示水位情况，使之保持水位一致，并做好记录。 6、每班必须排污一次，并做好记录。 (三)锅炉汽压的控制： (1)通知厂调及焦炉煤气班，道气锅炉启动未并网时，根据汽压的变化调整好各用汽设备的负荷，保持汽压的稳定。 (2)汽压上升，开启防空阀排空，尽可能的加大各用汽设备的负荷，同时开启锅筒上的放空阀及蒸汽管网上的放散阀进行泄压，尽快使安全阀回座。

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(3)并网运行时，蒸汽总管的汽压大于余热锅炉外供汽压，及时通知厂调，调整动力锅炉燃烧负荷，使余热锅炉产汽外供顺畅。 (4)经调

整锅炉燃烧负荷后，尚不能保证余热锅炉外供顺畅时。开启锅筒上放空阀及蒸汽管网的放散阀进行泄压，必要时，保持锅炉水位正常，增大锅炉给水量，同时开启排污阀，以降低炉水温度达到降压的目的，确保锅炉不超压。 (5)每星期手动安全阀一次，使之灵活、可靠，并做好记录。五、系统开、停车余热锅炉的操作： (一)系统开车时，余热锅炉的操作按“锅炉启动”的操作执行。 (二)系统停车时的操作。 (1)系统事故停车时，做好锅炉水位监视工作，密切注意水位和汽压的变化，保持水位、汽压正常。 (2)系统计划停车时，关闭汽包上的主蒸汽阀，开启放空阀，逐步、缓慢地开启给水阀和排污阀。使锅筒内的压力降至为零，同时保持水位正常。 (3)锅筒内汽压降至为零时，将锅筒水位注入最可见水位线上，并挂上《锅炉停运》的指示牌。六、紧急情况的处理办法：余热锅炉在运行中遇以下情况，系统必须立即停车。 (1)锅炉超压使汽包压力急剧上升，已超过最高许可工作压力，安全阀不动作或虽已动作，而汽压仍不断上升。 (2)锅炉缺水，经“叫水”检查后，水位表仍未出现水位。 (3)锅炉满水，即汽包水位表最高可见水位，经冲洗水位表验让，仍看不见水位。 (4)给水系统(包括备用给水系统)发生故障或损坏，不能保证连续向锅炉输送

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足够用水。 (5)传热元件(热管)爆破或排污管严重泄漏，不能维持锅炉正常水位。 (6)所有锅炉压力表(包括仪表压力指示)或水位表(包括仪表水位指示),以及安全阀全部损坏，不能继续监督炉内汽压和水位。 (7)锅炉受压元件(锅筒、热管、汽包)泄漏或损坏且危及设备和人员安全。七、突然停电的操作： 1、当突然停电时，迅速手动开启总烟道阀门，开启汽包上放空阀，确保锅炉压力和水位正常。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1u64.html