【文章內(nèi)容簡介】 術(shù)和設(shè)備、提高產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)裝備水平和能源利用效率。冀中能源井礦集團(tuán)是能耗大戶。項(xiàng)目實(shí)施有利于企業(yè)減少生產(chǎn)能耗，有利于企業(yè)節(jié)約經(jīng)營成本，有利于減少各種污染物的排放，既符合國家節(jié)能減排的政策大背景，又可以向國家申請節(jié)能降耗補(bǔ)貼，給企業(yè)帶來實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。新晶焦化在運(yùn)行過程中產(chǎn)生了大量的余熱資源。新晶焦化現(xiàn)有有72孔TJL4350D型搗固焦?fàn)t兩座，年焦炭生產(chǎn)能力100萬噸，煤氣發(fā)生量為55000Nm3/h。在煉焦過程中，從碳化室出來的荒煤氣的溫度能達(dá)到800℃左右，其中含有焦油氣、苯族烴、水蒸氣、氨、硫化物及其他化合物。要回收和處理這些化合物和減小煤氣的體積，要求焦?fàn)t煤氣必須冷卻至25℃以下，首先高溫煤氣要在橋管和集氣管中用大量的70～75℃循環(huán)氨水噴灑，煤氣可冷卻至80℃左右，然后在初冷器中再被冷卻至25℃，荒煤氣帶走的熱量，約占焦?fàn)t總熱的30～35%，這部分熱量大部分在煤氣初冷器內(nèi)被冷卻水帶入環(huán)境，在冷卻的過程中會有大量的余熱會散失到大氣中，造成了能量的大量浪費(fèi)。如何回收利用焦?fàn)t荒煤氣含有的大量余熱資源,是焦化廠節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段之一。在制取煤氣的時(shí)候，需要煉焦?fàn)t提供大量的熱量，煉焦?fàn)t在制熱的同時(shí)會有大量的高溫?zé)煔猱a(chǎn)生，這些煙氣最終將會以廢氣的方式被排放至大氣中。這部分的煙氣具有溫度高、流量大、余熱資源比較豐富的特點(diǎn)。氨氣罐、集氣管和輸氣管也擁有大量的余熱資源，考慮采取間接接觸式換熱吸收該部分余熱。息焦水廢水中蘊(yùn)藏著大量余熱資源，考慮采取寬流道換熱器和間接接觸式換熱吸收該部分余熱。綜上所述，新晶焦化廠余熱資源十分豐富，在能源日益緊張的今天，積極利用該余熱資源、減少碳排放量成為中科華譽(yù)和焦化廠關(guān)注的共同焦點(diǎn)。這些豐富的余熱資源為井礦集團(tuán)余熱回收供熱改造項(xiàng)目提供了基礎(chǔ)條件。 新晶焦化公司熱電車間一直擔(dān)負(fù)著井陘礦業(yè)集團(tuán)機(jī)關(guān)單位及機(jī)關(guān)以北居民的冬季供暖。供暖方式為將生產(chǎn)出來的蒸汽分別送往局內(nèi)區(qū)域、機(jī)廠區(qū)域和建橋區(qū)域三個(gè)換熱站，通過汽水換熱器將熱量傳輸給二次熱網(wǎng)，再通過二次熱網(wǎng)輸送到用戶，用戶采用散熱器型式采暖。系統(tǒng)回收蒸汽凝結(jié)水。在供暖期新晶熱電公司的發(fā)電量受到一定程度的影響，消耗了發(fā)電所需的蒸汽。供暖初期，居民樓較少，供暖面積小，只有兩臺10噸的蒸汽鍋爐，靠蒸汽加熱循環(huán)水，將低壓熱水供入管網(wǎng)即能滿足需求。隨著社會的發(fā)展，職工生活生活水平的提高，集團(tuán)公司自2002年開始大規(guī)模拆除現(xiàn)有的危舊平房，開發(fā)建設(shè)居民住宅小區(qū)，改善集團(tuán)公司職工居住條件。隨著住宅小區(qū)的陸續(xù)建設(shè)和竣工，配套的供暖設(shè)施的建設(shè)也是擺在眼前的急需解決的重要問題。到2011年集中供暖面積已達(dá)到70多萬平米。按廠區(qū)規(guī)劃，采暖季集中供熱面積將達(dá)到85萬平米。這給公司的冬季供暖帶來巨大的壓力。期間，焦化公司通過技術(shù)挖潛，先后實(shí)現(xiàn)了利用初冷器余熱滿足公司內(nèi)部的冬季供暖，利用熱電車間的低真空余熱供暖，2008年又新增一臺35噸燃煤鍋爐，確保冬季供暖的正常。但這些舉措沒有從根本上改變焦化生產(chǎn)中能源的巨大浪費(fèi)。通過采用先進(jìn)適用技術(shù)提高焦化生產(chǎn)工藝的能源利用效率，成為企業(yè)走可持續(xù)發(fā)展之路的必然選擇。生產(chǎn)過程中的余熱、余壓和余能的回收利用技術(shù)遵循“梯級利用、高質(zhì)高用”的原則。優(yōu)先把高品位的余熱余能用于做功或發(fā)電，低溫余熱用于空調(diào)、采暖或生活用熱。本項(xiàng)目采用中科華譽(yù)公司的獨(dú)有技術(shù)回收煙氣中的熱量，利用這部分熱量制取高溫蒸汽，采暖季利用制取的部分高溫蒸汽驅(qū)動蒸汽型吸收式熱泵主機(jī)從低品位熱源中提取熱量來滿足采暖的需要，剩余的蒸汽作為工藝熱源。春、夏及秋季利用這部分蒸汽來滿足生產(chǎn)工藝的需要。對上升管進(jìn)行改造，利用中科華譽(yù)公司獨(dú)有的技術(shù)來回收上升管中的高品位熱量，利用這部分熱量用來加熱采暖循環(huán)水。對初冷器進(jìn)行改造回收荒煤氣中的熱量，主要將其分成三部分，分別為初冷器上段、中段、下段。通過改變荒煤氣進(jìn)初冷器的參數(shù)，利用中段制取溫度較高的水，隨后進(jìn)入初冷器上段，利用上段進(jìn)行二次加熱提高采暖循環(huán)水的出水溫度，從而做到初冷器荒煤氣熱量的梯級利用。下段余熱資源比較低適宜做吸收式熱泵主機(jī)的低品位熱源的特點(diǎn)，利用熱水型吸收式熱泵主機(jī)提取其熱量。采用寬流道換熱器吸收息焦水中熱量，使其間接的作為蒸汽型吸收式熱泵主機(jī)的低品位余熱源，以保證熱源出口溫度的設(shè)計(jì)需求。采用間接接觸式換熱方式吸收氨水罐和集氣管的熱量，充分利用由氨水罐釋放到大氣中的熱量。為了保證該項(xiàng)目能在焦化廠進(jìn)行檢修的時(shí)候不影響居民的正常采暖，所以在本次方案中擬采用原有的蒸汽鍋爐作為該項(xiàng)目的備用熱源以便在焦化廠進(jìn)行檢修的時(shí)候能夠滿足居民的正常的采暖的需要。二、余熱回收供熱改造項(xiàng)目概況 建設(shè)規(guī)模：⑴ 在熱電廠原10T鍋爐房布置一臺775*104kCal/。⑵ *104kCal/h的大溫差吸收換熱機(jī)組，為原機(jī)關(guān)換熱站二次網(wǎng)提供熱源。⑶ *104kCal/h的大溫差吸收換熱機(jī)組，為原一礦換熱站二次網(wǎng)提供熱源。⑷ *104kCal/h的大溫差吸收換熱機(jī)組，為焦化廠冬季供暖提供熱源。⑸ 在熱電廠布置12MW的板式換熱器，通過熱水型熱泵機(jī)組提供45/55℃的低溫?zé)崴?，利用原低溫?zé)崴到y(tǒng)水泵向廠區(qū)原低溫地板輻射供暖區(qū)域供暖。⑹ 非采暖季提取初冷器上段的熱量制取生活熱水，生活熱水加壓泵設(shè)置在初冷器旁邊原廠區(qū)冬季供暖水泵機(jī)房。利用澡堂原冷、熱水箱。⑺ ，冬天為蒸汽源熱泵再生器提供熱源。⑻ 提取上升管中的熱量制取90～95℃的熱水，為熱水型熱泵機(jī)組提供驅(qū)動熱源。⑼ 在息焦水池旁邊新建一個(gè)換熱站，提取約80～90℃的息焦水的熱量。⑽ 對熱電廠原10T鍋爐房進(jìn)行修繕。⑾ 增加從焦化廠到熱電廠、熱電廠到換熱站、焦化廠到澡堂的若干熱力管線。⑿ 在煙囪附近新建一余熱鍋爐房。 建設(shè)目的本項(xiàng)目余熱利用的目的是利用回收的熱量來滿足焦化廠工藝用蒸汽、采暖和生活用熱水的目的。： 項(xiàng)目余熱利用的主要目途序號余熱的來源熱源的品位及參數(shù)熱量承擔(dān)的建筑面積及類型備注1上升管品位較高，可以制取溫度95℃的熱水。5000KW利用這部分熱量來制取冬季地板輻射采暖用熱。2煙氣品位較高，140℃的蒸汽。4800KW回收該部分熱量可產(chǎn)生7T左右的蒸汽，主要用于部分替代原有煤氣蒸汽鍋爐制取生產(chǎn)工藝用熱的需求。采暖季，對于居民采暖系統(tǒng)可作為調(diào)峰熱源使用，即利用制取的部分蒸汽驅(qū)動吸收式熱泵主機(jī)來采暖，其中設(shè)計(jì)制熱量為7MW。3初冷器上段、中段品位較高。12000KW由于此部分溫度比較高，非采暖季用來提供生活熱水。采暖季用于加熱蒸汽熱泵機(jī)組冷凝器側(cè)一次網(wǎng)35℃回水。4初冷器下段品位較低，可以作為熱泵主機(jī)的低品位余熱資源。4000KW主要作為熱水型吸收式熱泵主機(jī)的低品位熱源。5氨水罐、集氣管、輸氣管品位較低，可以作為熱泵主機(jī)的低品位余熱資源。2000KW主要作為熱水型吸收式熱泵主機(jī)的低品位熱源。6息焦水品位較低，可以作為熱泵主機(jī)的低品位余熱資源。也用于加熱從大溫差換熱機(jī)組回來的35℃回水。5500KW主要作為熱水型吸收式熱泵主機(jī)的低品位熱源和加熱一次網(wǎng)回水?！”卷?xiàng)目從企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，總結(jié)了工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)研了國內(nèi)外節(jié)能設(shè)備的技術(shù)性能后，根據(jù)工廠現(xiàn)有有利條件，提出了實(shí)施供熱節(jié)能技術(shù)改造方案。經(jīng)調(diào)查，河北省冀中能源井陘礦區(qū)新晶焦化廠現(xiàn)有豐富的余熱資源（上升管、初冷器、煙氣、氨水罐和集氣管、息焦水等），目前，這些余熱資源未被充分利用，而是直接釋放到大氣和水中，白白浪費(fèi)。合理利用生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大量廢熱、廢氣的熱量，既符合國家節(jié)能減排的政策大背景，又能為企業(yè)帶來實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。北京中科能源技術(shù)有限責(zé)任公司依托清華大學(xué)、中科院工程熱物理所的技術(shù)背景，利用公司雄厚的技術(shù)實(shí)力和在工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域和建筑節(jié)能領(lǐng)域的豐富的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)，為合理利用焦化廠豐富的余熱資源提供充分的技術(shù)保障。項(xiàng)目實(shí)施方案為：本項(xiàng)目將焦?fàn)t上升管用上升管換熱器替換，每九根管共用一個(gè)集水器，共有16個(gè)集水器，再分別把其中8個(gè)集水器并聯(lián)匯合到供回水管，通過桁架將供回水管接入初冷器附近的供回水總管。上升管產(chǎn)生的90～95℃的熱水送至熱電廠熱水型熱泵，產(chǎn)生40/55℃的熱水再送原廠區(qū)低溫輻射供暖系統(tǒng)采用地板輻射方式供暖，供暖負(fù)荷不足部分由板式換熱器通過余熱系統(tǒng)補(bǔ)充。在煙道上并聯(lián)加裝煙氣余熱換熱器，、140℃的蒸汽在非采暖季提供工藝用熱源，在采暖季將蒸汽送至蒸汽源熱泵機(jī)組制取72/90℃的熱水，經(jīng)煤氣鍋爐加熱120℃后再經(jīng)換熱站的大溫差吸收換熱機(jī)組制取60/80℃熱水，供廠區(qū)原高溫供暖用戶使用。由大溫差吸收換熱機(jī)組回來的35℃熱水先經(jīng)過初冷器中段和上段加熱至63℃，再經(jīng)過息焦水池旁邊寬流道換熱器加熱至72℃，再送至熱電廠的蒸汽源熱泵機(jī)組加熱。由煙氣換熱器產(chǎn)生的蒸汽送至熱電廠蒸汽分集水器，由分集水器上通過閥門切換，分別滿足工藝用蒸汽和冬季供暖使用。工藝用蒸汽由廠區(qū)原工藝蒸汽管道輸送。非采暖季利用初冷器上段制取生活熱水。由初冷器上段制取65/75℃熱水，經(jīng)換熱制取60℃生活熱水，原生活熱水加壓泵保留，水處理設(shè)施繼續(xù)使用。初冷器上段與中段供回水管之間通過帶閥門水管連接，冬夏切換。熱水型熱泵機(jī)組和蒸汽源熱泵機(jī)組布置在熱電廠原10T鍋爐位置，在機(jī)關(guān)換熱站和一礦換熱站布置大溫差吸收換熱機(jī)組各一臺，供該換熱站采暖用戶冬季供暖使用。在熱電廠布置大溫差吸收換熱機(jī)組一臺，供焦化廠廠區(qū)冬季供暖使用。由煙氣換熱器產(chǎn)生的蒸汽和由上升管產(chǎn)生的高溫水以及初冷器至熱電廠之間的管道經(jīng)由廠區(qū)原桁架架空敷設(shè)。由熱電廠至換熱站之間的管道采用原蒸汽管道和凝結(jié)水管道。非采暖季由初冷器上段制取的換熱用生活熱水采用直埋敷設(shè)，換熱用生活熱水加壓水泵設(shè)置在初冷器側(cè)原廠區(qū)供暖泵房。設(shè)置在熱電廠的熱泵機(jī)組，安裝位置為原10T鍋爐房，供水、供電條件具備。設(shè)置在換熱站的大溫差吸收換熱機(jī)組安裝在原汽水換熱器位置。供水、供電條件具備。原補(bǔ)水泵、補(bǔ)給水箱和水處理裝置繼續(xù)使用，原二次網(wǎng)循環(huán)水泵繼續(xù)使用。設(shè)置一次網(wǎng)循環(huán)水泵、補(bǔ)給水泵。生活熱水加壓泵設(shè)置在原廠區(qū)供暖泵房，供電、供水條件具備。原補(bǔ)給水泵、水處理裝置和補(bǔ)給水箱繼續(xù)使用。煙道換熱器安裝在原廠區(qū)煙囪附近（見附圖1），新建一余熱鍋爐房。現(xiàn)場安裝條件具備。上升管換熱器安裝條件具備。氨水罐、集氣管換熱器安裝條件具備。原息焦水池側(cè)新建換熱站，新建條件具備。換熱站靠近原水泵房，供電、供水條件具備。應(yīng)用熱泵技術(shù)和大溫差吸收換熱技術(shù)提取工業(yè)余熱的一部分熱能，作為生活區(qū)采暖的熱源，原來的煤氣鍋爐只作為調(diào)峰時(shí)熱泵的部分驅(qū)動力和廠區(qū)焦炭產(chǎn)能不足時(shí)熱源的補(bǔ)充。這樣改造后既可大量減少余熱的白白消耗，又能提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益。 方案描述及計(jì)算采用中科華譽(yù)公司獨(dú)有的工業(yè)節(jié)能技術(shù)，回收上升管和煙氣中的高品位熱量。利用這些熱量作為熱泵機(jī)組的熱源，將來自初冷器下段的低品位熱源進(jìn)行熱量提升后，制取循環(huán)供水為溫度為55℃，回水溫度為40℃的一次網(wǎng)熱水供給廠區(qū)原低溫供暖室內(nèi)末端，從而滿足采暖的目的。焦化廠焦?fàn)t總共有上升管144根，每根的平均每小時(shí)回收熱量為60Kg水蒸氣（根據(jù)相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)測值及結(jié)合該項(xiàng)目獨(dú)有的情況，從100℃的水變?yōu)?00℃的水蒸氣，荒煤氣的溫度從800℃降低到600℃左右），從荒煤氣中可以回收的熱量約為7T噸水蒸氣。查水蒸氣焓熵圖可知，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，100℃，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，100℃，所以單臺上升管能夠回收的熱量為：6072（）/3600=2709KW兩臺焦?fàn)t可以回收的熱量為：60722（）/3600=5418KW從上升管中回收的熱量約為5MW。從上升管出來的95℃的熱水送至熱電廠的熱水型熱泵機(jī)組。從初冷器下段回收的低品位熱量為4MW。由熱泵機(jī)組制取的40℃/55℃熱水供原低溫地板輻射采暖使用。由熱水型熱泵制取的熱量約為9MW。而24萬平米低溫采暖負(fù)荷約為12 MW。熱量不足部分由從氨水罐和集齊管回收的熱量補(bǔ)充，并將初冷器、息焦水等余熱回收系統(tǒng)作為調(diào)峰和備用熱源。從現(xiàn)場了解的數(shù)據(jù)可以知道從煙氣回收的熱量按4100KW計(jì)算，利用這部分熱量可以用來制取高品位蒸汽，可以利用制取的部分蒸汽來驅(qū)動吸收式熱泵主機(jī)，設(shè)計(jì)用部分制取的蒸汽驅(qū)動的吸收式熱泵主機(jī)的制熱量為7000KW。7000KW熱量中有4100KW的熱量來自蒸汽，剩余的2900KW熱量從低品位熱源中提取出來。采暖季經(jīng)初冷器中段和上段加熱后的水再經(jīng)寬流道換熱器加熱后，進(jìn)入蒸汽源熱泵機(jī)組，制取的90℃熱水再經(jīng)余熱鍋爐加熱至120℃，送至換熱站的大溫差吸收換熱機(jī)組。鍋爐提供熱量12400 KW。其中寬流道換熱器提供熱量為2600 KW。蒸汽型熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)熱源為息焦水池息焦水，提取熱量為2900 KW。初冷器提供熱量為12000 KW。滿足新晶焦化廠、局內(nèi)換熱站、一礦換熱站的采暖的供暖需求，總的需要31000kW，其中機(jī)關(guān)換熱站采暖需求為15000KW，一礦換熱站的采暖需求為13000KW，焦化廠采暖需求為3000 KW。在滿工況運(yùn)行的情況下全廠煤氣發(fā)生量為55000m179。/h，目前運(yùn)行情況下的煤氣發(fā)生量為44000m179。/h?；拿簹庠谶M(jìn)入初冷器的時(shí)候的溫度約為82～85℃，但冬季略微下降到78℃左右，179。，通過查甲方提供的荒煤氣在不同溫度下的焓值表可以知道當(dāng)荒煤氣的溫度降低到64℃，179。從初冷器供暖段回收的熱量為：△Q=（）44000/3600= (kW)，考慮熱損失和換熱效率，預(yù)計(jì)可以回收12000kW的熱量。下段部分主要是作為余熱源部分存在其提供的熱量為2900W，這部分余熱需要由熱水型吸收式熱泵提取?；拿簹庠谶M(jìn)入初冷器下段出口的時(shí)候溫度為22℃，179。，通過查甲方提供的荒煤氣在不同溫度下的焓值表可以知道當(dāng)荒煤氣的溫度從64℃降低到22℃時(shí)，179。從初冷器供暖段回收的熱量為：△Q=44000/3600=(kW)考慮熱損失和換熱效率，預(yù)計(jì)可以回收4000 kW的熱量。項(xiàng)目可以通過改變通過初冷器上中段和下段的循