攀鋼煤化工廠管式爐節能研究

羅 強

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617000)

攀鋼煤化工廠管式爐節能研究

羅 強

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617000)

本文以攀鋼煤化工廠管式爐節能降耗的研究為基礎。分析管式爐實際存在的問題,提出了一系列以分析為基礎所進行的相應改造及研究方向,為煤化工廠及其他相關企業在管式爐節能降耗上提供有益的借鑒。

管式爐 節能降耗 余熱利用

1 引言

當前,全球性能源供應日益緊缺,各企業生產成本不斷增長。對鋼鐵企業而言,焦化工序首當其沖。節能降耗逐漸成為企業降低生產成本,提高經濟效益的有效手段。

如何在現有工藝條件下,通過技術改造實現攀鋼煤化工廠焦化能耗最低,使工業水內部循環,煤氣以及各類二次資源得到有效利用。這既是企業創新技術、提高效益、實現可持續發展的需要,也是推動焦化發展的根本。節能降耗歷來都是煤化工廠重點工作之一,但對煤化工廠物流、能流與火用流分析研究表明,煤化工廠能源利用效率不高,在損失的能源中,焦爐荒煤氣占第一位,其次就是各種管式加熱爐的尾氣余熱。本文主要根據對煤化工廠的物流、能流與火用流分析結果,全面分析焦化工序管式爐節能降耗的潛力,提出節能降耗的系統措施。

2 攀鋼煤化工廠物流、能流與火用流分析的研究

要全面、系統的做好節能降耗工作,就務必對工序進行全面、定量的物流、能流與火用流分析測定。通過分析、研究才能發現問題,找出節能降耗的途徑和措施。

在2008年的《煤化工廠物流、能流與火用流分析報告》中對煤化工廠各管式爐的設備效率進行了統計計算,結果詳見表1。

表1 各管式爐設備效率表 %

對表1中所示熱工效率表分析如下:

(1)各個熱工設備的轉換效率一般保持在正常范圍,效率達到了設計要求。

(2)粗苯管式爐的熱工效率明顯高于焦油管式爐及其他管式爐的熱工效率,這與粗苯管式爐進行的技術改造是分不開。

其次,從《物流、能流與火用流分析報告》中還可以得出管式爐在節能降耗方面利用主要集中在兩個方面。第一,降低表面散熱量,主要的措施可加貼保溫材料,實際煤化工廠管式爐沒有加保溫層。第二,回收煙氣余熱,主要的措施可實現工藝改造,降低排出廢氣溫度等。

3 管式爐環境現狀分析

目前煤化工廠正在運行管式加熱爐共有6臺。包括粗苯管式爐1臺(1000萬kcal/h)、焦油管式爐2臺(分別為350萬kcal/h和270萬kcal/h)、工業萘初塔管式爐1臺(180萬kcal/h)、工業萘精塔管式爐1臺(180萬kcal/h)、甲基萘管式爐1臺(50萬kcal/h)。

待建管式爐1臺,為工業苊管式爐。

因《煤化工廠物流、能流與火用流分析報告》完成時,焦油生產工藝只使用了一臺管式爐(350萬kcal/h);工業苊系統也在運行。但目前焦油生產工藝使用了兩臺管式爐;工業苊系統已暫停,工業苊管式爐也已拆除。所以此部分管式爐統計與表1內容有所出入。

管式爐運行方式:主要以焦爐煤氣作燃料,通過燃燒產生高溫煙氣,經過管式爐輻射段和對流段的換熱,對管內工藝流體進行加熱,尾氣由爐頂煙囪直接排空。

煤化工廠管式爐主要存在以下幾點問題:

(1)由于管式加熱爐未采取余熱回收措施,造成大量熱量放散;

(2)管式爐采用自然通風方式配置助燃空氣,燃燒效率較低;

(3)管式爐煤氣燃燒器結構不合理,燃燒口易堵塞;

(4)管式爐表面無保溫層,表面散熱量較大;

(5)管式爐以焦爐煤氣作燃料,成本較高;

(6)管式爐處理能力偏小,不能滿足提量生產需要。

4 近年管式爐節能降耗已實施措施

根據煤化工廠的生產需要,也依照節能降耗的原則,從2007年開始,陸續對各管式爐進行了改造。主要改造內容有以下幾點:

(1)2007年粗苯管式爐擴能改造。

將600萬kcal/h的老粗苯管式爐擴能為1000萬kcal/h的新粗苯管式爐,提高了管式爐的處理能力。

實踐證明,對管式爐處理能力的加大,則煤氣的利用率得到提升,能有效提高熱工效率。

(2)2007年對焦油管式爐燃燒器及通風口改造。

主要由于老式燃燒器結構不合理,使用時間一長就容易造成煤氣出口堵塞。為了解決這一問題,對焦油管式爐的燃燒器及通風口進行了更換。

改造后焦油管式爐生產運行狀況明顯提高,堵塞情況基本沒有再發生,通風口改良后火焰燃燒更加穩定。

(3)2008年甲基萘管式爐節能改造。

為了不影響精制車間的生產正常穩定,因此避開焦油管式爐、工業萘初爐、精爐等主要管式爐,而以甲基萘管式爐作為本次改造的試點。

主要改造內容包括:

A.采用熱管換熱器進行尾氣余熱回收,利用管式爐尾氣余熱預熱高爐煤氣和助燃空氣,提高熱效率;

B.管式爐通風方式由自然通風改為強制送風,提高燃燒效率;

C.采用高效節能燃燒器,提高燃燒效率;

D.采用高爐煤氣和焦爐煤氣混合后的混合煤氣作為燃料,降低燃燒成本;

E.相應的管道保溫處理。改造后效果:

A.利用尾氣余熱對燃燒的高爐煤氣和助燃空氣進行預熱后,提高了高爐煤氣的熱值,有效提高了熱效率;

B.通風口由自然通風改為強制通風以后,火焰燃燒情況良好,較改造前火焰燃燒更充分,外部觀測火焰燃燒強勁有力;

C.采用新型煤氣燃燒器后火焰集中,火焰長度也明顯增加,提高了燃燒效率;

D.管式加熱爐以混合煤氣作燃料后,用低熱值的高爐煤氣代替部分焦爐煤氣,使用合理的混合煤氣配比,節約了燃料成本。

(4)2008年焦油管式爐并聯改造。

由于新1#、2#焦爐投產運行,焦油系統生產擴能,老式的管式爐運行方式已不能滿足生產需要,基于滿足生產的前提,將閑置的270萬kcal/h管式爐與在用350萬kcal/h管式爐進行并聯生產。

(5)2008年工業萘初塔、精塔管式爐擴能改造。

為了滿足我廠新1#、2#焦爐投產后,相應工業萘系統的擴能需求,將60萬kcal/h的老工業萘初塔管式爐擴能為180萬kcal/h的新工業萘初塔管式爐;將50萬kcal/h的老工業萘精塔管式爐擴能為180萬kcal/h的新工業萘精塔管式爐,提高了管式爐的處理能力。

(6)2009年工業萘初塔管式爐煙氣余熱利用改造。

由于管式爐煙氣出口溫度較高,達到400～420℃。從利用煙氣余熱的角度出發,將煙氣就近引到硫銨工序,用于預熱H2S富液,換熱后的煙氣再通過混風后通入振動流化床用于干燥硫銨。

2009年8月完成改造,但因工業萘系統停產檢修還未使用。

5 今后管式爐節能降耗主要途徑和措施

從生產需求來看,隨著煤化工廠新3#、4#焦爐的投產,相應的化產系統擴能也在緊鑼密鼓的進行中,目前已將焦油管式爐擴能改造提上議程,焦油管式爐將擴能到700萬kcal/h以滿足生產需要。

從這幾年對管式爐的各項改造來看,2008年采用熱管換熱器回收煙氣余熱的改造效果較好,針對煤化工廠管式爐的問題解決的也最全面,從節能降耗方面來看也是排列首位。基于實際情況,煤化工廠將陸續對粗苯管式爐、焦油管式爐進行相應改造。

從節約能源成本上來看,高爐煤氣和焦爐煤氣的價格差較大,目前焦爐煤氣與高爐煤氣價格差高達26元/GJ。利用攀鋼廉價的高爐煤氣部分替代焦爐煤氣以進一步降低管式爐的燃料成本。目前已將高爐煤氣管道敷設到精制管式爐區域,逐步對各管式爐進行相應改造。

6 結論

攀鋼煤化工廠近幾年從各方面入手,不斷努力,采取了一系列的有效措施,使管式爐的節能降耗工作取得了較好的成果。但從整體來看,還存在許多不足,節能降耗的潛力還是非常巨大的。

管式爐作為煤化工廠能源損失的重點,對其進行節能改造是勢在必行的。對于管式爐在節能工作方面的幾點問題,我們有針對性的對其進行了改造,更換了新型燃燒器、熱管換熱器,并采用了混合煤氣代替原本單一的燃料氣等。通過改造后的實際運行來看,管式爐運行正常,生產穩定,各點溫度都達到了設計要求。通過采用了各項節能措施后,管式爐節能效果明顯,帶來的經濟效益也很可觀,體現了混合煤氣燃燒成本低的優勢,也為下一步改造提供了可靠的理論依據及實踐支持。

1.崔平.攀鋼煤化工廠物流、能流與火用流分析報告[J].安徽工業大學,2008.

2.肖瑞華.煤焦油化工學[M].冶金工業出版社,2002.

STUDY ON ENERGY SAVING OF TUBE FURNACES FOR THE COAL&CHEM.-INDUSTRY PLANT,PANZHIHUA IRON AND STEEL

Luo Qiang
(Coal&Chem.-Industry Plant,PanGang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd,Panzhihua,Sichuan 617000,China)

In this paper,Coal&Chem.-Industry Plant,Pan Gang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd Tube furnaces energy saving research.Analysis of Tube furnaces to practical problems,put forward a series based on the analysis carried out by the corresponding transformation and direction for the Coal&Chem.-Industry Plant,Pan Gang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd and other related enterprises Tube furnaces in the energy-saving to provide useful experience.

tube furnaces,energy saveing,waste heat utilization

2010-03-10

羅強,男,工程師。