浅谈捣固焦炉循环氨水余热在煤化工系统中的改造应用

杨东 邵绍博

随着我国社会经济的不断发展，人们的环护意识逐渐提高，当前对现有落后的项目设施进行改造升级成为节约资源、提高生产效率最有效的手段，基于此本文介绍了利用捣固焦炉循环氨水余热进行项目节能改造过程及其在煤化工系统的改造应用，实践证明经改造后该技术具有较高的经济效益。

溴化锂制冷机;氨水;工艺流程;经济回报

陕西陕焦化工有限公司70万吨/年煤焦化生产线是将炼焦煤在隔绝空气条件下加热到950-1050℃，经高温干馏产生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品的工艺过程。其中，焦炉煤气从炭化室经上升管逸出时的温度为700℃左右，此时煤气中含有焦油气、苯族烃、水汽、氨、硫化氢、氰化氢、萘及其它化合物，为回收和处理这些化合物，桥管及集气管中用大量循环氨水喷洒，当细雾状的氨水与荒煤气充分接触时，由于煤气温度很高而湿度又很低，故煤气放出大量热被冷却至83（±5）℃左右，氨水则吸收大量热量升温至80（±5）℃左右。循环氨水携带被冷却下来的焦油经集气管和气液分离器与煤气分离，分离后液体流入机械化澄清槽与焦油分离，与焦油分离后的洁净氨水进入循环氨水罐，然后再经循环氨水泵进入焦炉循环利用。该系统中循环氨水的热量白白浪费，造成了能源的浪费。

陕西陕焦化工有限公司70万吨/年焦化系统，初冷器下段、终冷塔、苯蒸汽冷凝、贫油冷却、预冷塔等工艺等都需要不同的冷量满足自身工艺运转，目前不同的焦化企业制冷站使用不同的制冷设备，都需要不同程度的提供高附加值的能源作为动力，达不到废热或余热利用目的。

目前70万吨/年焦化系统现有两台溴化锂制冷机组，由于使用年久，制冷效率严重下降，无法满足生产工艺要求，每年投运前都要进行维修，补充大量溴化锂溶液，且蒸汽消耗量过大。

降低喷洒的循环氨水的过热度，将免费的高温循环氨水作为热源直接引入溴化锂制冷机组制冷水，实现焦炉荒煤气显热的回收，达到节能减排的目的，同时，根据公司不同制冷设备的热源降低相应热源能耗。

（1）目前陕西陕焦化工有限公司70万吨/年焦化系统，设计焦炭产能70万吨/年，焦炉为2*55 孔，高度4.3 米。

（2）70万吨/年焦化系统循环氨水实测喷洒温度为73℃左右，循环氨水喷洒流量约为610±5 m³/h。年产70 万吨焦炭，近3 年实际焦炭年产能约为65 万吨。根据焦化企业的干基成焦率0.7 可推算，70 万吨设计产能循环氨水流量估算为685 m³/h，65 万吨实际产能循环氨水流量估算为636 m³/h，因夏季错峰生产，70 万吨/年85%产能59.5 万吨循环氨水流量估算为582 m³/h。循环氨水泵额定流量为690 m³/h，扬程60 米，1开1 备，按泵组能力90%可估算循环氨水流量约为621 m³/h。

保守估算，循环氨水流量约为：582 m³/h - 636 m³/h 。

综上所述，循环氨水流量按582 m³/h考慮。可以充分利用该循环氨水作为制冷机的驱动热源，通过循环氨水系统制取工艺所需的16℃冷水，从而节约蒸汽消耗。

70万吨/年焦化系统冷冻水目前流量约900 m³/h冷却水目前流量约1000 m³/h。

（3）循环氨水泵额定流量690 m³/h，共2 台，1 开1 备。

冷冻水泵额定流量1000 m³/h，共2 台，1 开1 备。

冷却水泵额定流量790 m³/h，共3 台，2 开1 备。

（4）原有设备制冷情况

原有江苏双良蒸汽型机组2台，单台额定制冷量：4070 Kw（350 万大卡）。单台额定热源耗量：5 t/h。

制冷效果：冷冻水出水温度25℃以上，衰减严重。运行状态：两台机组全部开启。

经实际改造项目运行经验可知，原设计的循环氨水喷洒温度过热，将循环氨水喷洒温度控制在65℃以上，均可保证焦油等物质的流动性，与原系统工艺情况相比，各项数据均向有利方向发展，确保机组工艺正常运转。同时将循环氨水温度控制在65℃以上，与原喷洒工艺相比较，循环氨水所吸收荒煤气的显热增加，即回收循环氨水热量作为动力驱动制冷机组产生冷量将会增加，减少蒸汽为动力的制冷机组的运行成本。氨水蒸发吸热，导致煤气进入初冷器温度降低，进入初冷器的热量也将减少，从而降低循环水泵能耗，降低运行成本。

根据现场情况，循环氨水余热利用系统产出冷量按450 万大卡/小时进行选取，系统投入中包含1 台450 万大卡循环氨水主机机组及附属子系统。在夏季，厂区需冷量均由循环氨水制冷机组产出的工艺冷量，利用循环氨水机组产出的冷量可视为免费工艺冷量，节省大量蒸汽。在冬季，循环氨水系统产出热量可供厂区供暖，节省大量蒸汽。

1台循环氨水机组回收工艺废热产出工艺冷量，可视为产出冷量免费。产出450 万大卡冷量时所需的蒸汽耗量为6.43 t/h。每天运转时间：小时，按70万吨焦化系统的制冷周期，制冷机组运行时间为4 个月（5 月、6 月、7 月、8 月），运转天数：123 天。则循环氨水制冷系统使用后，每年夏季节省蒸汽用量：吨。

通过实际测量公司三个换热站覆盖的供热面积为4.32 万平方米。使用1 套450 万大卡循环氨水制冷/制热系统回收厂区循环氨水余热可产出5233KW的热量，按照陕西冬季采暖120W 每平计算，理论上，机组可供采暖面积为4.36 万平方米。

由此可见，一套450 万大卡循环氨水余热利用系统所回收的热量完全满足公司厂区冬季供暖使用，大量节省厂区内冬季采暖蒸汽耗量。

（1）因为从循环氨水中取出的热量来自煤气，所以相当于降低了初冷器上段的负荷，整体制冷效果显著。同时改造后焦油产量增加，电捕焦油工作负荷将减小，鼓风机运行工况的改善。

2019年2月循环氨水余热利用节能装备系统投入技改阶段，2019年6月达到生产技术要求投入使用。经过近一年的运行观测，改造达到了预期目的，节能效果明显，经济效益可观。

With the continuous development of China's social economy， people's awareness of environmental protection has gradually improved. At present， the reconstruction and upgrading of the existing backward project facilities has become the most effective means to save resources and improve production efficiency. Based on this， this paper introduces the energy-saving transformation process of the project and its application in the transformation of coal chemical system by using the residual heat of stamping coke oven circulating ammonia water. It has been proved by practice that after the transformation This technology has high economic benefits.

lithium bromide refrigerator; ammonia; process flow; economic returns