煤焦油管式加熱爐節(jié)能減排綜合利用技術(shù)

馮歡歡

摘要：對煤焦油管式加熱爐提出了綜合節(jié)能減排技術(shù)。采用信息采集技術(shù)和計算機技術(shù)，對傳統(tǒng)儀表進行改造，利用變頻調(diào)速技術(shù)對爐排、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機進行精確的速度控制。采用復(fù)合式煙氣余熱階梯回收利用技術(shù)，首先高溫?zé)煔舛?，利用熱管式余熱鍋爐將“煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽。然后在中溫?zé)煔舛?，利用煙氣的熱量將冷水換熱用于鍋爐補水，在低溫?zé)煔舛?，將將冷風(fēng)加熱成熱風(fēng)，回吹管式爐用于助燃，采用合理機械結(jié)構(gòu)的脫硫除塵設(shè)備，達到綜合節(jié)能降耗減排的目的。

關(guān)鍵詞：管式加熱爐;煙氣余熱階梯回收;熱管式余熱鍋爐;合理機械結(jié)構(gòu);綜合節(jié)能

管式加熱爐為煤化工行業(yè)的必備設(shè)備，主要用于對煤焦油的深加工處理，目前我國15萬噸以上管式加熱爐約有500臺左右，年所耗燃料折合成標煤約1200萬噸。由于目前管式爐對煤焦油加熱溫度要求嚴格，排煙溫度高達400℃，廢煙氣由爐頂煙囪直接排走，既造成了能源巨大的浪費又污染了環(huán)境。因此，降低生產(chǎn)成本，減少能源消耗與環(huán)境污染的問題有著十分重要的意義，前景非常廣泛。

針對這一現(xiàn)狀，本文提出了對管式加熱爐的控制系統(tǒng)、與煙氣余熱回收、脫硫除塵設(shè)備機械結(jié)構(gòu)方面進行了技術(shù)創(chuàng)新，并且達到了預(yù)期的效果。

1.總體實施方案

1.1余熱回收部分設(shè)計

余熱回收部分的主要功能是將煙氣的熱量回收利用，并且提供滿足脫硫所需的外界條件。余熱回收在整體系統(tǒng)中起著重要作用，其中收熱效率、煙氣阻力和清灰狀況都直接影響著脫硫效果。

余熱回收裝置由上、下兩個部分組成。上部分為儲熱部分，用來儲存熱量并加熱冷水或者冷空氣，下部分為煙箱部分，相當(dāng)于煙氣通道，兩個單元間由熱管貫穿，高溫?zé)煔馔ㄟ^熱管傳導(dǎo)至儲熱部分收集利用，從而達到節(jié)能的目的。通過調(diào)整儲熱部分的結(jié)構(gòu)形式可以產(chǎn)生蒸汽、熱水及熱風(fēng)，煙箱部分通過詳細合理的結(jié)構(gòu)形式排布及流通面積的計算，設(shè)計合理的風(fēng)速，已達到自動清灰的效果。該設(shè)計運行安全可靠。

1.1.1熱管設(shè)計

導(dǎo)熱管的主要功能是將煙氣熱量快速、高效傳導(dǎo)給冷側(cè)介質(zhì)，使之被綜合利用。整體采用高壓無縫鋼管制造而成，熱管外部采用翅片高頻焊接而成，大大增加了換熱面積。

由于熱管內(nèi)部一般抽成真空，工質(zhì)極易沸騰與蒸發(fā)，熱管啟動非常迅速，具有很高的導(dǎo)熱能力。

目前熱管已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、煉油、鍋爐、交通、機械等行業(yè)，作為廢余熱回收取得了顯著的經(jīng)濟效益。

1.1.2管式爐智能控制系統(tǒng)

采用信息采集技術(shù)和計算機技術(shù)，對傳統(tǒng)儀表進行改造，利用變頻調(diào)速技術(shù)對爐排、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機進行精確的速度控制。系統(tǒng)通過傳感器對各處的溫度及爐膛的負壓情況、含氧量等情況進行實時監(jiān)測，計算機通過模糊控制算法及邏輯自動運算，計算出最佳的鼓風(fēng)機、引風(fēng)機的風(fēng)量和供煤量，使溫度保持穩(wěn)定的同時也使得煤炭能夠充分的燃燒，不僅提高了控制精度也極大的降低了人工的勞動強度。

1.1.3管式爐煙氣余熱回收系統(tǒng)

采用復(fù)合式煙氣余熱階梯回收利用技術(shù)，首先在200—400℃的高溫?zé)煔舛?，利用熱管式余熱鍋爐將“煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽。然后在170-200℃的中溫?zé)煔舛?，利用熱管式氣水換熱器將煙氣的熱量，將冷水換熱用于鍋爐補水，在130-170℃的低溫?zé)煔舛危瑢⒗滹L(fēng)加熱成熱風(fēng)，回吹管式爐用于助燃，達到綜合節(jié)能降耗的目的。

1.1.4管式爐除塵系統(tǒng)

采用干式布袋除塵器，該除塵器是一種物理除塵方式，它像篩子一樣可以將PM2.5以下的霾塵及微塵攔住。

1.1.5管式爐脫硫系統(tǒng)

采用全自動“雙堿法”脫硫，除掉煙氣中的二氧化硫。除塵脫硫部分的主要功能是將回收后低溫?zé)煔庵械姆蹓m和二氧化硫除掉，最終穩(wěn)定的將符合國家標準的清潔煙氣排入大氣。

現(xiàn)有常規(guī)的脫硫塔多采用旋流板、篩板或者噴淋等結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用于雙堿法脫硫會出現(xiàn)阻力大、易結(jié)垢、霧化效果差等問題。因為實際使用中不可能完全獲得氫氧化鈉清液，總會混有很多的鈣基灰渣，而旋流板是固定不變的板體，從而導(dǎo)致塔體和旋流板結(jié)垢、霧化效果差、堵塞氣路，影響脫硫效果。

本文在脫硫塔的設(shè)計有了很大的自主創(chuàng)新，采用了“旋霧脫硫塔技術(shù)”，不同于目前常用的噴淋、水膜、篩板和旋流板四種塔結(jié)構(gòu)，通過電機帶動脫硫塔旋葉旋轉(zhuǎn)的方式猛烈撞擊脫硫液，使之霧化，與二氧化硫混合發(fā)生反應(yīng)，解決了脫硫塔易結(jié)垢和堵塞噴頭的難題，其特點是：（1）霧化效果好，液氣比低;（2）阻力小;（3）大大減少了垢的存在機會，從而減少了結(jié)垢現(xiàn)象;（4）延長了氣液接觸時間;（5）提高了脫硫率。

2.主要實施效果

針對15萬噸焦油管式爐：

2.1利用高溫?zé)煔?，每小時可產(chǎn)生0.6Mpa的蒸汽2.5噸左右，產(chǎn)生75℃的熱水10噸左右，可將30℃的冷風(fēng)加熱成140℃的熱風(fēng)，提高管式爐系統(tǒng)熱效率15.2%左右。

2.2采用智能控制燃燒技術(shù)，改變了過去人工燃燒的狀況，穩(wěn)定了管式爐二段的出口溫度，大大的提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.項目預(yù)期效益分析及投資估算

3.1項目預(yù)期效益

節(jié)能綜合改造后，通過保定市節(jié)能監(jiān)察中心監(jiān)察監(jiān)測，15萬噸焦油管式爐每天節(jié)約煤炭9噸左右，每天節(jié)約資金約1.3萬左右，每年按300天計算，年節(jié)約資金約400萬元左右。年可減少二氧化硫排放64.8噸，減少粉塵排放135噸，減少廢氣排放2200萬立方米廢氣。

3.2投資估算

焦油管式爐節(jié)能減排綜合利用系統(tǒng)，需要增加引風(fēng)機、熱管式余熱鍋爐及氣水、氣氣式換熱器、煙風(fēng)管道、電器控制系統(tǒng)、脫硫除塵系統(tǒng)。參考當(dāng)?shù)夭牧腺M用及人工費用，經(jīng)計算項目總投資260萬元左右。按改造后年節(jié)能效益400萬元左右，半年多即可回收成本。

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