煤氣發生爐放散蒸汽回收再利用的開發

袁緒堯 祝昌濤 張 璐

（煙臺魯寶鋼管有限責任公司，山東 煙臺 264000）

1 引言

兩段式煤氣發生爐利用水夾套的方式對爐體進行降溫，同時產生蒸汽，但此蒸汽僅為50KPa，除部分用于煤氣爐汽化劑以外，為保障爐體安全，其余全部自由放散，每天自由放散的蒸汽量約為15t。于此同時，公司采暖和洗浴又需要從市政采購蒸汽，這樣不但浪費了大量能源也增加了生產成本。本文設計采用列管式換熱器，將蒸汽冷卻，但不影響水夾套正常放散的方法，即利用了能源又能保證安全。

2 蒸汽系統改造前存在的問題

如圖1 所示，對兩段式煤氣發生爐放散蒸汽系統改造前，大量的蒸汽通過管道放散。

圖1 兩段式煤氣發生爐蒸汽流程圖

3 熱能回收方案的選取

3.1 將現有放散蒸汽增壓后再利用

魯寶公司兩段式煤氣爐自由放散的蒸汽為50KPa，品質較低，可通過電加熱的方法來生產品質較高的蒸汽供給采暖洗浴系統，但現有技術要進行增壓回收利用投資成本較高、回收周期較長，增壓同時也消耗大量電能，因此采用增壓回收的方案不科學。

3.2 利用熱交換進行余熱回收

3.2.1 方案選取

將煤氣站放散的蒸汽通過過熱交換器，將軟化水加熱，供洗浴系統，同時蒸汽冷凝后進入冷凝水箱，再經過冷凝水泵送至軟水系統。

圖2 余熱回收流程圖

3.2.2 換熱器換熱能力的選取

兩段式煤氣爐自由放散的蒸汽為50KPa，溫度為111.32℃，溫度降低到80℃的熱水后進行回收利用，每天可以回收的熱量為（2693.3－398.05）*15=3.44*104MJ。

魯寶公司洗浴用水主要用蒸汽進行加熱，洗浴用水溫度經常保持在47℃左右，每天消耗洗浴用水約30t，冬季自來水平均水溫為8℃每天消耗的能量，平均每天消耗能量為（196.76－33.63）*30=4.89*103MJ。

換熱器換熱面積F 的計算：

式中：F——換熱面積（m2）；QZ——系統換熱量（W）；K——傳熱系數，根據換熱器技術參數確定；ε——結垢影響系數，0.6～0.8；Cr——系統熱損失系數，1.1～1.2；Δtj——計算溫度差。

系統換熱量為341550.92W，傳熱系數取為1200W/(m2.℃)，結垢影響系數取0.7，系統熱損失系數取1.2，計算溫度差取111.32－80=31.32℃，經計算換熱面積15.58m2。Φ219 無縫鋼管表面積為0.668m2/m，需要用219 無縫鋼管24m。經過以上計算可也用24mΦ219 制作管殼式換熱器能夠滿足洗浴用水的要求。

3.3 換熱器的制作

因現場安裝位置限制，無法找到合適安放如此大面積的換熱器的地方，同時煤氣站放散管道至洗浴水30 米，且跨過廠房頂部，決定自制換熱器。將原蒸汽放散管道改為套管，用水泵將水從放散管根部泵入，回水送入洗浴系統，蒸汽冷凝為冷凝水，即蒸汽為管程流體，水為殼程流體，這樣即節約了設備投入成本，又節約設備安裝空間。

3.4 換熱器的制作特點

為提高殼程流體的傳熱分系數，在殼體內安裝了螺旋板，擋板可降低殼程流體速度，增加換熱時間，迫使流體在流經有限的長度內充分換熱，將熱量盡可能多的帶入軟水箱和冷凝水箱內。

3.5 控制系統

換熱系統設備設計完成后，根據系統運行要求進行自動控制系統的設計，本系統采用遠程控制，控制室控制各水箱液位、泵的啟停、水溫、蒸汽流量等，控制本系統能夠自動運行。

4 經濟性分析

本系統每天可節省蒸汽5 噸，按當前價格可節省1000元；由于本次改造全由公司技術人員設計，且設備制造也是自己制造，共投資12 萬元，4 個月即收回投資。

5 結束語

節能環保是當今社會永恒的話題，工業能耗占總能耗85%以上，通過我們的努力從小處所為企業降低成本，從社會角度數是減少能源消耗，降低污染物排放，為減少霧霾天氣做出貢獻。

[1]化工設備全書編輯委員會.《換熱器設計》.上海科學技術出版社

[2]丁守寶 馮維君.《中小型鍋爐節能環保新技術》.化學工業出版社