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1焦化厂节能减排项目-----热管式余热锅炉应用的可行性项目方案书上海蕲黄节能环保设备有限公司山西办事处二○一一年一月2上海蕲黄节能环保设备有限公司成立于2009年，是在上海蕲黄节能设备有限公司（2004年）无法满足市场需求的基础上成立的，是国内较早开展余热回收的厂家之一，2010年被选为上海市节能协会服务产业委员会委员，并于2011年获批国家第三批节能服务公司。通过近几年的发展，经我公司成功改造的锅炉、工业窑炉已有1000多台，公司在锅炉及工业窑炉的余热回收利用及节能改造、纺织印染定型机的余热回收利用及节能改造、废气净化处理等领域处于国内先进水平。公司坐落在璀璨的东方明珠——上海浦东新区，公司现有锅炉节能高级专家10名，产品研发工程师人员30多名，公司拥有国内先进生产、检测设备，拥有专业的运输、安装、售后服务队伍。公司是集锅炉余热回收、环保设备研发、设计、制造、配套、安装、调试及售后服务于一体的多元化高科技环保企业。3多年来，公司自主研发的波形给煤节能装置(国家专利号：ZL3120.9)、热管余热蒸汽发生器(国家专利号：ZL7839.9)在纺织印染、石油化工、金属冶炼等行业广泛运用，尤其在锅炉、玻璃窑炉、陶瓷窑炉、焦化炉、矿热炉、石灰窑炉、水泥窑炉、烧结炉、退火炉、定型机等高能耗领域，为用户创造了巨大的经济效益。由我公司承担的上海重型机械厂、上海华峰集团、上海五四助剂厂的锅炉余热回收节能改造项目被列入《2009年上海市重点节能技术改造项目汇编》。另外公司在流化床锅炉改造、冷凝水回收、余热发电、锅炉富氧燃烧改造、烟气脱硫脱硝、除尘工程等方面也处于国内领先水平。公司以“服务于企业，贡献于社会”为宗旨，长期致力于“电力、冶炼化工、纺织印染、造纸食品、电子电器、农业”等行业的节能降耗、锅炉余热回收、定型机余热回收、废气净化、烘干干燥等工业、农业领域的集成化治理工作，并全面开展合同能源管理（EMC）项目的节能改造工程。蕲黄人不断加大技术创新投入，始终采用国内领先的生产设备、生产工艺和科学管理方法，一如既往的以优质产品服务广大客户。在发展的道路上，我们始终奉行“一切为了节能、一切为了客户”的宗旨，为客户提供节能产品、节能诊断改造、节能规划与设计服务及合同能源管理项目服务，以实现企业节能增效、互惠互利、共获双赢的目标，与新老朋友携手共创辉煌的明天！我公司将以严谨的科技作风，良好的信誉，合理的价格，竭诚为广大公司做好服务，共创辉煌。4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。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。热管余热锅炉在焦炉余热回收中的应用烟气的余热回收利用在国内已是成熟技术。根据我们的长期从事余热锅炉工程设计经验以及厂家提供的设计条件：一台80万吨焦化炉可利用的烟气量配置一台余热锅炉可产生压力0.7Mpa，温度170℃的饱和蒸汽9t/h；项目实施后，可充分利用焦化炉废气的大部分热能，降低能耗，同时改变了焦化炉高温废气排入大气而污染环境的状态，实现“节能减排”的最佳效果。5热管余热锅炉技术特点（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）防积灰、堵灰、抗腐蚀能力强。通过调节热管冷热段受热表面的比例，可以调节管壁温度，使之高于烟气露点温度或最大腐蚀区，可以有效地防止因为酸露点及烟气中的硫腐蚀。延长换热器使用寿命，保证换热器的换热效率。(3)冷热流体完全隔开，有效防止水汽系统的泄漏。在运行时，由于废气的大量冲刷，即使管子受到一定的损坏，也不会造成冷侧的气水泄漏到热侧，确保了系统的安全运行，这也是该设备有别于一般烟道中设备的最大特点；(4)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1500Pa左右。单根或多根热管的损坏不影响设备整体使用。(5)热管制作是采用镍基钎焊翅片管技术，它是我公司2009年引进的美国技术，是一种新型翅片管焊接工艺，由绕片——喷粉——高温烧结等十余道工序组成。其利用镍粉的熔化将翅片与基管焊接在一起，形成冶金连接。管片焊着率100%，接触热阻接近零。在翅片管表面烧结一层0.2mm左右致密、光滑的合金保护层，使普通碳钢材料具有不锈钢时性能，其表面硬度高，能在高温、高流速和腐蚀性介质的冲刷下工作，耐低温酸露点腐蚀，较同类产品寿命可提高3～5倍，表面光滑可减缓积灰。采用该技术的热管换热设备，其使用寿命较普通翅片热管提高了2～3倍。烟气的余热回收利用在国内已是成熟技术，烟风系统改造方案为：在焦化炉烟气出口的主烟道上开一个烟道口，同时在主烟道设置一台翻板式闸板阀，在新开的烟道口用管道将管道口和余热锅炉的进气口连接，并在进余热锅炉前再设置一台翻板式闸板阀，最后在出余热锅炉的管道上再设置一台闸板阀。运行时，将锅炉进口前的闸板阀打开，主烟道上的闸板阀关闭，通过6引风机的作用，将烟气引至锅炉，同时将除盐水引入锅炉水侧，通过换热，产生蒸汽供生产和生活使用。如果是原有焦化炉技改项目，由于涉及到连接管道停车时间的问题，所以，供方通常做如下安排：设备安装时，将其它所有设备安装好，最好只剩下烟气管道的工作内容，安装前，准备好所需要的闸板阀，安装工具等材料。对于在改造的取风管，通过电气控制取风管上的电动蝶阀的开启和关闭，可使余热锅炉项目处于工作模式或检修模式。当余热锅炉项目处于工作模式时，即打开锅炉进口处和出口处闸板阀，关闭主烟道闸板阀使焦化炉中的高温废气被送入余热锅炉；当余热锅炉项目处于检修模式时，即关闭锅炉进口处和出口处闸板阀，打开主烟道闸板阀，则焦化炉高温废气经烟囱排入大气。1.案例分析（以某80万吨焦化厂为例）1.1基本设计条件：废气流量：140000Nm3/h废气温度：270℃1.2工艺及装机方案1.3余热锅炉指标序号指标名称单位数量备注一生产规模80万吨焦化炉1二余热锅炉建设规模蒸发量t/h97序号指标名称单位数量备注三余热锅炉工艺纯低温余热利用四主要生产设备1蒸发器套12蒸汽聚集器台14常温除氧器台1五蒸汽系统指标1蒸发量t/h92计算年最大蒸发量t/a712803年运行时间h7920按330天计算4年最大回收热量´1010Cal/a4.31.4建设内容和范围（1）供方将提供上述整套的、先进的、成熟的、完整的和安全可靠的，且设备的技术经济性能符合本技术规范书要求的余热蒸汽系统及其配套附属设备。（2）承包范围：整个低温余热回收系统范围内所有系统的设计、设备采购及系统的安装、调试；余热回收系统包括1套余热锅炉系统、循环水系统以及上述各系统的电气及控制系统。（3）从软化水进入除氧器始到蒸汽出汽包为止，以及整套锅炉系统内的排污系统和烟气管路系统。（4）上述内容以外的项目（如项目报批、电力接入系统），不在承包方承包范围内。82.建设条件2．1自然条件2.1.1气象基本条件大气压力（年平均大气压）90.05Kpa大气温度-26.6~38.7℃相对湿度66%大气含氧量20.5%2.1.2气温年平均气温9.3℃极端最高气温38.7℃极端最低气温-26℃最热月平均气温22.8℃（7月）最冷月平均气温-6.1℃（1月）2.1.3风年主导风向南极大风速（m/s）26ｍ/ｓ年平均风速（m/s）1.5ｍ/ｓ2.1.4降水年平均降水量（mm）552.1㎜年最大降水量（mm）937.8㎜日最大降水量（mm）178.8㎜小时最大降水量（mm）62.1㎜2.1.5积雪最大积雪深度（mm）19㎝2.1.6湿度年平均相对湿度（%）66%9最小相对湿度（%）（3月）0%最大相对湿度（%）（8月）100%2.1.7气压极端最高气压KPa极端年最低气压KPa年平均气压90.05KPa2.1.8蒸发量年平均蒸发量（mm）1516.5㎜2.1.9冻土最大冻土深度（cm）70㎝地震烈度：7度（麦加里度）海拔高度：1040m2．2建设场地项目占地应在焦化炉主烟道上做布置。2.3焦化工艺一台80万吨的焦化炉，焦化炉在生产过程中，一直向大气排放废气和粉尘。烟气出焦化炉时，其温度高达260-280℃，所有烟气都通过烟囱自拔力排放到空中。2.4余热资源业主提供余热资源条件：焦化炉余热数据表序号名称单位数据1焦化炉规模万吨80万吨焦化炉102烟气出焦化炉温度℃2703废气流量Nm3/h1400004废气压力Pa-500——4002.5电源情况区域高压电压等级(V)6000V/10000V区域低压电压等级(V)380V电气、高压电接口：由厂区高压配电室提供，电网连接的分界点在本余热锅炉中线路高压开关柜的下端。2.6水源状况余热利用工程所需的工业水补充水、消防水、生活水等均从厂区现有系统接入，锅炉系统所有排水均排入焦化炉附近的排水系统中。各水管路的接口位置皆在余热锅1米处。3．工艺方案3.1焦化炉余热利用技术方案供余热回收的高温烟气是从大烟道引出进入余热锅炉。为防止系统产生露点腐蚀，必须保证余热锅炉排烟温度要在145~170℃的范围内。两个大烟道上设有切换阀门。可根据实际排烟温度情况选择排入的大烟道。当余热锅炉出现故障停机时，可以关闭余热锅炉前后电动阀门。确保焦化工艺正常生产。3.2低温余热回收系统3.2.1余热回收系统的论述如80万吨焦化炉一台，根据余热资源，此焦化炉可利用可利用余热量为：烟气量14×104Nm3/h，温度：280℃；11热烟气进入余热锅炉，经过过热段、高温蒸发段、低温蒸发段、低温省煤器段共产o.7MPa、175℃的饱和蒸汽9t/h；余热锅炉系统由电动蝶阀、过热器、除氧器、蒸发器、省煤器、风管、锅炉水泵、软化水箱、、水路系统、循环管路系统，配电柜控制系统等组成。水泵需位于锅炉附近，这样可以节省汽水管线，也减少温损和压降。在竖向设计时，根据工厂的现有建筑物及场地标高，合理拟定车间的标高。4.工艺流程及布置形式4.1、工艺流程从焦化炉出的烟气经过绝热烟道，进入过热器、高温蒸发器、低温蒸发器、省煤器，烟气降至170℃，进入引风机作用下经烟囱排向大气。工艺流程见图：124.2.锅炉整体布置余热锅炉采取直线布置，分成受热面部分和公用部分。蒸发器采用模块化、现场组装，布置在混凝土水泥平台上，平台下设灰斗组件。具体布置见图4.3、余热锅炉系统参数序号设备名称数量参数数值1余热锅炉1入口废气量140000Nm3/h（设计）入口废气温度280℃（设计）入口废气含尘浓度15-20g/m3设计最大产汽量8T/h-0.8Mpa-170℃给水参数9T/h-1.0Mpa烟气170℃软水60℃工艺流程简图低温热管蒸发器热管水加热器烟气270℃软水130℃烟气200℃高温热管蒸发器过热器13锅炉总漏风≤3%布置方式露天2软水箱1容积20m33软化水装置1软化水能力10T/h（用户提供）4锅炉给水泵2给水能力10T/h4.3.2余热锅炉系统方案余热锅炉主要由热管蒸发器组成，作用为将经过换热器的废热烟气降温后加热软水产生151℃蒸汽，此系统为整套余热锅炉系统的核心技术。5.设备设