干熄焦余熱發電系統的圖像分析

弓學敏,王 晨,董 帥,馮嬌龍楊九林

(1．華北電力大學，河北 保定 071003；2．保定華電電力設計研究院有限公司，河北 保定 071003；3．天津市熱電有限公司，天津 300000；4．機械工業第一設計研究院，安徽 230601)

弓學敏1,2,王 晨1,董 帥1,馮嬌龍3，楊九林4

(1．華北電力大學，河北 保定 071003；2．保定華電電力設計研究院有限公司，河北 保定 071003；3．天津市熱電有限公司，天津 300000；4．機械工業第一設計研究院，安徽 230601)

0 引 言

干法熄焦是相對于濕法熄焦而言,采用惰性氣體熄滅赤熱焦炭的一種熄焦方法[1-3]。干熄焦工藝由于具有能夠回收利用紅焦顯熱、改善焦炭質量、減輕熄焦操作對環境污染等多項優點而被國內外煉焦行業推廣使用[4-7]。因此，如何高效利用干熄焦技術，是鋼鐵聯合企業面臨的重要課題。

目前，清華大學、北京科技大學、東北大學、上海理工大學等對干熄焦技術進行了研究。在干熄爐內焦炭與循環氣體間的傳熱和流動、干熄爐內布料和供風對焦炭粒度分布和換熱、干熄焦余熱鍋爐內的傳熱特性以及干熄焦系統的主要設備結構等方面進行了實驗研究和數值模擬。為干熄焦系統的穩定運行和余熱高效回收利用提供了技術支持[8-12]。但對于系統部件的內部過程研究還較少。

1 干熄焦余熱發電系統

遷安中化煤化工有限責任公司擁有3套15 MW干熄焦余熱發電系統，具體流程如圖1所示。

圖1 干熄焦系統的熱力循環流程圖

如圖1所示，干熄焦余熱發電系統分為余熱回收系統和余熱利用系統兩部分。余熱回收系統主要是在干熄爐與余熱鍋爐內進行，通過惰性循環氣體回收紅焦顯熱，并將余熱鍋爐中的水加熱成具有一定參數的過熱蒸汽，實現熱量的傳遞；余熱利用系統主要是在汽輪機和發電機內進行，將余熱鍋爐產生的過熱蒸汽送入汽輪機，將熱能轉換為機械能，并通過發電機產生電能，實現熱量的轉換[13-15]。

2 干熄焦余熱發電系統的熱力分析

2.1 計算參數

遷安中化干熄焦余熱發電系統的主要熱工參數見表1。計算過程中，其他參數的取值為：干熄爐散熱損失為2%，焦炭燒損率為1.5%，余熱鍋爐排污率為2%，余熱鍋爐保熱系數為0.98，給水壓力為汽包壓力的1.2倍，主蒸汽管道溫降為15 ℃， 主蒸汽管道壓降為5%。

表1 遷安中化干熄焦余熱發電系統主要熱工參數

表2 熱平衡與平衡主要計算結果對比

對比數據結果，通過分析可知：

3 EUD圖像分析

(1)

在干熄爐內冷卻段，焦炭與循環氣體間主要是以對流換熱的形式傳遞能量，隨著換熱的進行，循環氣體里CO的濃度逐漸升高，再加上焦炭熱解析出揮發分中的H2、CH4、CO，使循環氣體里的易燃易爆氣體含量越來越高。為了降低可燃組分的濃度，向循環氣體通入工業氮氣，或者有計劃地吸入空氣到高溫區。干熄焦系統實際運行時，通入空氣的位置主要在干熄爐內的環形煙道，燒掉大量的焦粉和可燃氣體。本文忽略干熄爐冷卻段的焦炭燒損，而將焦炭燒損等效為環形煙道內焦粉和可燃氣體的燃燒[10]。

故干熄爐內部換熱過程分為兩部分：冷卻段焦炭與循環氣體的對流換熱過程和環形煙道段焦粉和可燃氣體燃燒并與循環氣體換熱的過程。圖2即為干熄爐內部換熱過程的EUD圖。

圖2 干熄爐內部換熱過程的EUD圖

圖3 余熱鍋爐內部換熱過程的EUD圖

圖4 汽輪機內部做功過程的EUD圖

4 結束語

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The Energy Utilization Diagram of CDQ Waste Heat Power Generating System

GONG Xue-min1,2, WANG Chen1, DONG Shuai1, FENG Jiao-long3,YANG Jiu-lin4

(1.North China Electric Power University, Baoding 071003, Hebei Province, China; 2.Baoding Huadian Electric Power Design Institute Co，Ltd，Baoding 071003, Hebei Province, China; 3. Tianjin Thermal Power Co, Ltd, Tianjin 300000, China;4.The First Design Institute of Machinery Industry, Anhui 230601,China)

This thesis takes the CDQ waste heat power generating system of Qian'an coal chemical industry limited liability company as the research object .Through thermal balance and energy balance calculation, the results show that the three parts which are the internal heat transfer process of dry quenching furnace and waste heat boiler and the internal work process of steam turbine have serious exergy loss, respectively of the total energy loss of 13.64%, 21.90% and 18.74%. Energy Utilization Diagram is based on energy balance calculation. The thesis utilizes the energy method to reveal the internal energy utilization process of the three major equipment, The results are shown as follows. Inside the chamber of the dry quenching furnace, the energy loss in the cooling section and annular flue section are almost equal, Inside the chamber of the waste heat boiler, The energy loss of the evaporator section and the end of Steam turbine are both the biggest Finally, according to the results of the Energy Utilization Diagram,the thesis puts forward some optimization measures about the three main equipment to improve tons coke net generating capacity in the CDQ waste heat power generation system.

CDQ waste heat utilization; Thermal balance; Energy balance; Energy Utilization Diagram

2015-03-18

2015-04-10

弓學敏(1971-)，男，碩士研究生，高級工程師。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.05.011

TK

A