【文章內(nèi)容簡介】 ，煉焦爐在制熱的同時會有大量的高溫煙氣產(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。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和焦化廠關注的共同焦點。這些豐富的余熱資源為井礦集團余熱回收供熱改造項目提供了基礎條件。 新晶焦化公司熱電車間一直擔負著井陘礦業(yè)集團機關單位及機關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、機廠區(qū)域和建橋區(qū)域三個換熱站，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)建設居民住宅小區(qū)，改善集團公司職工居住條件。隨著住宅小區(qū)的陸續(xù)建設和竣工，配套的供暖設施的建設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到70多萬平米。按廠區(qū)規(guī)劃，采暖季集中供熱面積將達到85萬平米。這給公司的冬季供暖帶來巨大的壓力。期間，焦化公司通過技術挖潛，先后實現(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。通過采用先進適用技術提高焦化生產(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。本項目采用中科華譽公司的獨有技術回收煙氣中的熱量，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。對上升管進行改造，利用中科華譽公司獨有的技術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。通過改變荒煤氣進初冷器的參數(shù)，利用中段制取溫度較高的水，隨后進入初冷器上段，利用上段進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的低品位熱源的特點，利用熱水型吸收式熱泵主機提取其熱量。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的低品位余熱源，以保證熱源出口溫度的設計需求。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。為了保證該項目能在焦化廠進行檢修的時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目的備用熱源以便在焦化廠進行檢修的時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目概況 建設規(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組，為原機關換熱站二次網(wǎng)提供熱源。⑶ *104kCal/h的大溫差吸收換熱機組，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，通過熱水型熱泵機組提供45/55℃的低溫熱水，利用原低溫熱水系統(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，生活熱水加壓泵設置在初冷器旁邊原廠區(qū)冬季供暖水泵機房。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，為熱水型熱泵機組提供驅(qū)動熱源。⑼ 在息焦水池旁邊新建一個換熱站，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。 建設目的本項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)動吸收式熱泵主機來采暖，其中設計制熱量為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，可以作為熱泵主機的低品位余熱資源。4000KW主要作為熱水型吸收式熱泵主機的低品位熱源。5氨水罐、集氣管、輸氣管品位較低，可以作為熱泵主機的低品位余熱資源。2000KW主要作為熱水型吸收式熱泵主機的低品位熱源。6息焦水品位較低，可以作為熱泵主機的低品位余熱資源。也用于加熱從大溫差換熱機組回來的35℃回水。5500KW主要作為熱水型吸收式熱泵主機的低品位熱源和加熱一次網(wǎng)回水?！”卷椖繌钠髽I(yè)的長遠發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，總結(jié)了工業(yè)節(jié)能領域的技術經(jīng)驗，調(diào)研了國內(nèi)外節(jié)能設備的技術性能后，根據(jù)工廠現(xiàn)有有利條件，提出了實施供熱節(jié)能技術改造方案。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。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)帶來實實在在的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。北京中科能源技術有限責任公司依托清華大學、中科院工程熱物理所的技術背景，利用公司雄厚的技術實力和在工業(yè)節(jié)能領域和建筑節(jié)能領域的豐富的節(jié)能經(jīng)驗，為合理利用焦化廠豐富的余熱資源提供充分的技術保障。項目實施方案為：本項目將焦爐上升管用上升管換熱器替換，每九根管共用一個集水器，共有16個集水器，再分別把其中8個集水器并聯(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，供暖負荷不足部分由板式換熱器通過余熱系統(tǒng)補充。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。熱水型熱泵機組和蒸汽源熱泵機組布置在熱電廠原10T鍋爐位置，在機關換熱站和一礦換熱站布置大溫差吸收換熱機組各一臺，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。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，換熱用生活熱水加壓水泵設置在初冷器側(cè)原廠區(qū)供暖泵房。設置在熱電廠的熱泵機組，安裝位置為原10T鍋爐房，供水、供電條件具備。設置在換熱站的大溫差吸收換熱機組安裝在原汽水換熱器位置。供水、供電條件具備。原補水泵、補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。設置一次網(wǎng)循環(huán)水泵、補給水泵。生活熱水加壓泵設置在原廠區(qū)供暖泵房，供電、供水條件具備。原補給水泵、水處理裝置和補給水箱繼續(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?，F(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。應用熱泵技術和大溫差吸收換熱技術提取工業(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)峰時熱泵的部分驅(qū)動力和廠區(qū)焦炭產(chǎn)能不足時熱源的補充。這樣改造后既可大量減少余熱的白白消耗，又能提高項目的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益。 方案描述及計算采用中科華譽公司獨有的工業(yè)節(jié)能技術，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組的熱源，將來自初冷器下段的低品位熱源進行熱量提升后，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。焦化廠焦爐總共有上升管144根，每根的平均每小時回收熱量為60Kg水蒸氣（根據(jù)相關項目的實測值及結(jié)合該項目獨有的情況，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，標準大氣壓下，100℃，標準大氣壓下，100℃，所以單臺上升管能夠回收的熱量為：6072（）/3600=2709KW兩臺焦爐可以回收的熱量為：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組。從初冷器下段回收的低品位熱量為4MW。由熱泵機組制取的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，設計用部分制取的蒸汽驅(qū)動的吸收式熱泵主機的制熱量為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，進入蒸汽源熱泵機組，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，其中機關換熱站采暖需求為15000KW，一礦換熱站的采暖需求為13000KW，焦化廠采暖需求為3000 KW。在滿工況運行的情況下全廠煤氣發(fā)生量為55000m179。/h，目前運行情況下的煤氣發(fā)生量為44000m179。/h?；拿簹庠谶M入初冷器的時候的溫度約為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，預計可以回收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入初冷器下段出口的時候溫度為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荒煤氣的溫度從64℃降低到22℃時，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，預計可以回收4000 kW的熱量。項目可以通過改變通過初冷器上中段和下段的循環(huán)水流量，從而實現(xiàn)從初冷器上中段和下段提取的熱量在一定范圍內(nèi)可調(diào)。通過以上分析，我們擬在原有10T鍋爐房內(nèi)設置一臺蒸汽型吸收式熱泵機組，利用熱泵主機吸收煙氣和余熱水中的熱量，然后將制取的熱水分別輸送到機關換熱站和一礦換熱站。利用上升管產(chǎn)生的高溫熱水進入熱泵機組再生器，利用初冷器下段產(chǎn)生的余熱進入熱泵機組蒸發(fā)器，制取低溫熱水為低真空采暖用戶供暖。 主要技術經(jīng)濟指標： 項目主要經(jīng)濟技術指標序號項目單位數(shù)量備注一技術指標1供暖面積m28495742011年現(xiàn)有供暖面積m2675541新增供暖面積m2174033其中機關換熱站新增面積m280000一礦換熱站新增面積m259459低真空供暖新增面積m2345742余熱利用規(guī)模MW其中上升管余熱利用規(guī)模MW5煙氣余熱利用規(guī)模MW初冷器上段非采暖季余熱利用規(guī)模MW初冷器上、中段采暖季余熱利用規(guī)模MW12初冷