攀钢煤化工厂管式炉节能研究

罗 强

(攀钢钒煤化工厂,四川攀枝花 617000)

攀钢煤化工厂管式炉节能研究

罗 强

(攀钢钒煤化工厂,四川攀枝花 617000)

本文以攀钢煤化工厂管式炉节能降耗的研究为基础。分析管式炉实际存在的问题,提出了一系列以分析为基础所进行的相应改造及研究方向,为煤化工厂及其他相关企业在管式炉节能降耗上提供有益的借鉴。

管式炉 节能降耗 余热利用

1 引言

当前,全球性能源供应日益紧缺,各企业生产成本不断增长。对钢铁企业而言,焦化工序首当其冲。节能降耗逐渐成为企业降低生产成本,提高经济效益的有效手段。

如何在现有工艺条件下,通过技术改造实现攀钢煤化工厂焦化能耗最低,使工业水内部循环,煤气以及各类二次资源得到有效利用。这既是企业创新技术、提高效益、实现可持续发展的需要,也是推动焦化发展的根本。节能降耗历来都是煤化工厂重点工作之一,但对煤化工厂物流、能流与火用流分析研究表明,煤化工厂能源利用效率不高,在损失的能源中,焦炉荒煤气占第一位,其次就是各种管式加热炉的尾气余热。本文主要根据对煤化工厂的物流、能流与火用流分析结果,全面分析焦化工序管式炉节能降耗的潜力,提出节能降耗的系统措施。

2 攀钢煤化工厂物流、能流与火用流分析的研究

要全面、系统的做好节能降耗工作,就务必对工序进行全面、定量的物流、能流与火用流分析测定。通过分析、研究才能发现问题,找出节能降耗的途径和措施。

在2008年的《煤化工厂物流、能流与火用流分析报告》中对煤化工厂各管式炉的设备效率进行了统计计算,结果详见表1。

表1 各管式炉设备效率表 %

对表1中所示热工效率表分析如下:

(1)各个热工设备的转换效率一般保持在正常范围,效率达到了设计要求。

(2)粗苯管式炉的热工效率明显高于焦油管式炉及其他管式炉的热工效率,这与粗苯管式炉进行的技术改造是分不开。

其次,从《物流、能流与火用流分析报告》中还可以得出管式炉在节能降耗方面利用主要集中在两个方面。第一,降低表面散热量,主要的措施可加贴保温材料,实际煤化工厂管式炉没有加保温层。第二,回收烟气余热,主要的措施可实现工艺改造,降低排出废气温度等。

3 管式炉环境现状分析

目前煤化工厂正在运行管式加热炉共有6台。包括粗苯管式炉1台(1000万kcal/h)、焦油管式炉2台(分别为350万kcal/h和270万kcal/h)、工业萘初塔管式炉1台(180万kcal/h)、工业萘精塔管式炉1台(180万kcal/h)、甲基萘管式炉1台(50万kcal/h)。

待建管式炉1台,为工业苊管式炉。

因《煤化工厂物流、能流与火用流分析报告》完成时,焦油生产工艺只使用了一台管式炉(350万kcal/h);工业苊系统也在运行。但目前焦油生产工艺使用了两台管式炉;工业苊系统已暂停,工业苊管式炉也已拆除。所以此部分管式炉统计与表1内容有所出入。

管式炉运行方式:主要以焦炉煤气作燃料,通过燃烧产生高温烟气,经过管式炉辐射段和对流段的换热,对管内工艺流体进行加热,尾气由炉顶烟囱直接排空。

煤化工厂管式炉主要存在以下几点问题:

(1)由于管式加热炉未采取余热回收措施,造成大量热量放散;

(2)管式炉采用自然通风方式配置助燃空气,燃烧效率较低;

(3)管式炉煤气燃烧器结构不合理,燃烧口易堵塞;

(4)管式炉表面无保温层,表面散热量较大;

(5)管式炉以焦炉煤气作燃料,成本较高;

(6)管式炉处理能力偏小,不能满足提量生产需要。

4 近年管式炉节能降耗已实施措施

根据煤化工厂的生产需要,也依照节能降耗的原则,从2007年开始,陆续对各管式炉进行了改造。主要改造内容有以下几点:

(1)2007年粗苯管式炉扩能改造。

将600万kcal/h的老粗苯管式炉扩能为1000万kcal/h的新粗苯管式炉,提高了管式炉的处理能力。

实践证明,对管式炉处理能力的加大,则煤气的利用率得到提升,能有效提高热工效率。

(2)2007年对焦油管式炉燃烧器及通风口改造。

主要由于老式燃烧器结构不合理,使用时间一长就容易造成煤气出口堵塞。为了解决这一问题,对焦油管式炉的燃烧器及通风口进行了更换。

改造后焦油管式炉生产运行状况明显提高,堵塞情况基本没有再发生,通风口改良后火焰燃烧更加稳定。

(3)2008年甲基萘管式炉节能改造。

为了不影响精制车间的生产正常稳定,因此避开焦油管式炉、工业萘初炉、精炉等主要管式炉,而以甲基萘管式炉作为本次改造的试点。

主要改造内容包括:

A.采用热管换热器进行尾气余热回收,利用管式炉尾气余热预热高炉煤气和助燃空气,提高热效率;

B.管式炉通风方式由自然通风改为强制送风,提高燃烧效率;

C.采用高效节能燃烧器,提高燃烧效率;

D.采用高炉煤气和焦炉煤气混合后的混合煤气作为燃料,降低燃烧成本;

E.相应的管道保温处理。改造后效果:

A.利用尾气余热对燃烧的高炉煤气和助燃空气进行预热后,提高了高炉煤气的热值,有效提高了热效率;

B.通风口由自然通风改为强制通风以后,火焰燃烧情况良好,较改造前火焰燃烧更充分,外部观测火焰燃烧强劲有力;

C.采用新型煤气燃烧器后火焰集中,火焰长度也明显增加,提高了燃烧效率;

D.管式加热炉以混合煤气作燃料后,用低热值的高炉煤气代替部分焦炉煤气,使用合理的混合煤气配比,节约了燃料成本。

(4)2008年焦油管式炉并联改造。

由于新1#、2#焦炉投产运行,焦油系统生产扩能,老式的管式炉运行方式已不能满足生产需要,基于满足生产的前提,将闲置的270万kcal/h管式炉与在用350万kcal/h管式炉进行并联生产。

(5)2008年工业萘初塔、精塔管式炉扩能改造。

为了满足我厂新1#、2#焦炉投产后,相应工业萘系统的扩能需求,将60万kcal/h的老工业萘初塔管式炉扩能为180万kcal/h的新工业萘初塔管式炉;将50万kcal/h的老工业萘精塔管式炉扩能为180万kcal/h的新工业萘精塔管式炉,提高了管式炉的处理能力。

(6)2009年工业萘初塔管式炉烟气余热利用改造。

由于管式炉烟气出口温度较高,达到400～420℃。从利用烟气余热的角度出发,将烟气就近引到硫铵工序,用于预热H2S富液,换热后的烟气再通过混风后通入振动流化床用于干燥硫铵。

2009年8月完成改造,但因工业萘系统停产检修还未使用。

5 今后管式炉节能降耗主要途径和措施

从生产需求来看,随着煤化工厂新3#、4#焦炉的投产,相应的化产系统扩能也在紧锣密鼓的进行中,目前已将焦油管式炉扩能改造提上议程,焦油管式炉将扩能到700万kcal/h以满足生产需要。

从这几年对管式炉的各项改造来看,2008年采用热管换热器回收烟气余热的改造效果较好,针对煤化工厂管式炉的问题解决的也最全面,从节能降耗方面来看也是排列首位。基于实际情况,煤化工厂将陆续对粗苯管式炉、焦油管式炉进行相应改造。

从节约能源成本上来看,高炉煤气和焦炉煤气的价格差较大,目前焦炉煤气与高炉煤气价格差高达26元/GJ。利用攀钢廉价的高炉煤气部分替代焦炉煤气以进一步降低管式炉的燃料成本。目前已将高炉煤气管道敷设到精制管式炉区域,逐步对各管式炉进行相应改造。

6 结论

攀钢煤化工厂近几年从各方面入手,不断努力,采取了一系列的有效措施,使管式炉的节能降耗工作取得了较好的成果。但从整体来看,还存在许多不足,节能降耗的潜力还是非常巨大的。

管式炉作为煤化工厂能源损失的重点,对其进行节能改造是势在必行的。对于管式炉在节能工作方面的几点问题,我们有针对性的对其进行了改造,更换了新型燃烧器、热管换热器,并采用了混合煤气代替原本单一的燃料气等。通过改造后的实际运行来看,管式炉运行正常,生产稳定,各点温度都达到了设计要求。通过采用了各项节能措施后,管式炉节能效果明显,带来的经济效益也很可观,体现了混合煤气燃烧成本低的优势,也为下一步改造提供了可靠的理论依据及实践支持。

1.崔平.攀钢煤化工厂物流、能流与火用流分析报告[J].安徽工业大学,2008.

2.肖瑞华.煤焦油化工学[M].冶金工业出版社,2002.

STUDY ON ENERGY SAVING OF TUBE FURNACES FOR THE COAL&CHEM.-INDUSTRY PLANT,PANZHIHUA IRON AND STEEL

Luo Qiang
(Coal&Chem.-Industry Plant,PanGang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd,Panzhihua,Sichuan 617000,China)

In this paper,Coal&Chem.-Industry Plant,Pan Gang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd Tube furnaces energy saving research.Analysis of Tube furnaces to practical problems,put forward a series based on the analysis carried out by the corresponding transformation and direction for the Coal&Chem.-Industry Plant,Pan Gang Group PanZhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd and other related enterprises Tube furnaces in the energy-saving to provide useful experience.

tube furnaces,energy saveing,waste heat utilization

2010-03-10

罗强,男,工程师。