焦炉烟气余热回收

焦炉烟气余热回收系统的难点有三个方面，一是烟道在线的开孔施工问题，二是强腐蚀 烟气余热设备的使用寿命问题，三是余热锅炉回收系统和原烟道系统的切换问题。我们采用 热管技术、镍基钎焊技术、短路烟道技术和设计完善的施工合理的解决了以上三个难题，工 艺安全可靠。 四、经济合理
为了降低系统运行成本，系统所有主要功率设备均用变频方式运行。通过提高系统管理 的自动化程序，在提高系统安全可靠性的同时，更提高了系统的可管理性和维护性，降低管 理和维护成本。 第二节 设计执行标准及规范 《污水综合排放标准》（GB8978-1996） 《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003） 《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90） 《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002） 《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002） 《低压配电装置规范》（GB50054-95） 《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93） 《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94） 《钢制化工容器结构设计规范》（HG20583-1998） 《化工装置设备布置设计工程规定》（HG20546.2-1992） 《钢制化工容器设计基础规定》（HG20580-1998） 《钢制低温压力容器技术规定》（HG20585-1998） 《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》 （HG20660-200） 《钢制立式圆筒形固定顶储罐系列》（HG21502.1-1992） 《化工设备基础设计规定》（HGT20643-1998） 《化工装置管道机械专业提出的设计条件》（HGT20645.4-1998） 《容器、储能式热管蒸发器专业设备简图（设备工程图）设计规 定》（HGT20701.8-2000）
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金额（万元）
128.5 10.8 20 18.67 198
777.6 777.6
777.6 198 579.6
M1：实际运行蒸汽设计最大产量，t/h M2: 实际运行蒸汽理论产量，t/h M3：年蒸汽设计最大产量，t L1： 实际运行烟气流量， Nm3/h ：烟气比热 1.391kJ/（m³•℃） ：0.8 MPa 饱和蒸汽焓值，2773.59 KJ/kg（需要不同压力蒸汽则查蒸汽焓值表，查出对应的 焓值进行更改） ：常温水焓值（20 度）， 84.476 KJ/kg :锅炉效率，一般取 0.9 T1：烟气进口温度 290℃ ：烟气出口温度 175℃ B5：年蒸汽收入 (2)消耗计算（年运行天数按 360 天计，根据各厂实际运行天数进行选择）
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设计要求 第一节 设计原则 结合用户现场状况及项目设计目标，采取系统安全，技术先进、工艺可靠、经济合理的设计 原则确定本项目的建设方案。 一、系统安全 系统设计时，通过科学计算，使系统在确保焦炉正常工作的前提下运行； 为了在系统最大可能利用烟气余热的同时，确保焦炉安全运行，系统装置有电动挡板门及检 测系统组成的旁路系统，并可以根据检测得到的总烟道负压通过多种方式对电动挡板门的开 合度进行方便灵活调节； 烟气温度在蒸发器内放热后，烟气温度降低，通过变频器调整引风机转速来调整风压，以保 证焦炉工作稳定。 二、技术先进 系统采用热管式余热蒸发器、热管式省煤器作为换热设备，同时采用强力防腐技术——镍基 钎焊技术，从而保证余热回收系统的长期稳定、可靠运行。 三、工艺可靠
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《钢制有缝对焊管件》（HGT21631-1990） 《立式金属罐容量检定规程》（JJG168-2005） 《钢制压力容器》（GB150-1998） 《工业金属工程施工及验收规范》(GB50235—97) 《优质碳素结构钢冷轧薄板和钢带》(GB/T13237—91) 《高频电阻焊螺旋翅片管》(HG/T3181-89) 《钢制压力容器焊接工艺评定》(JB4708-92) 《特种设备无损检测》(JB/T4730-2005) 《碳钢焊条》(GB5117-85) 《硅酸铝耐火纤维炉衬工程技术条件》(72B02-1997) 《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001) 《锅炉油漆和包装技术条件》(JB/T1615-91) 第三节 设计参数指标 一、设计参数依据业主提供余热资源参数：
韩城市合力煤化工有限公司
110 万吨/年焦炉烟气余热回收 EMC 项目
技 术 方 案
目录 第一章 总论 1 第一节 设计依据 1 第二节 设计原则 1 第三节 项目目的及意义 1 第四节 建设规模及内容 2 第五节 建设周期 2 第六节 项目相关焦化工艺概述 2 第二章 项目节能效益及可行性分析 4 第一节 成本与收益计算 4 第二节 节约标煤量 7 第三节 风险性分析 7 第三章 设计要求 9 第一节 设计原则 9 第二节 设计执行标准及规范 10 第三节 设计参数指标 11 第四节 设计范围 13 第四章 工艺方案 14 第一节 工艺流程简图 14 第二节 烟气流程 14 第三节 水汽系统 15 第四节 余热锅炉系统 17 第五节 余热锅炉的性能 21 第六节 钢架、平台扶梯 24 第七节 引风机 25 第五章 余热锅炉电控系统 26 第一节 设计范围 26 第二节 电气主要设备及控制方式 26 第三节 电压保护和电力装置接地 27 第四节 热工控制 27 第五节 设备选型 29 第六节 热工检测 29 第六章 余热回收系统主要设备汇总 31 第一节 余热回收系统工程内容(按施工性质分类) 31 第七章 项目合作方案 33 第一节 项目内容及范围 33 第二节 合作方式 33 第八章 结 论 34
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第一章 总论 第一节 设计依据 韩城市合力煤化工有限公司提供的相关工程设计条件和资料。 第二节 设计原则 在不影响焦炉正常运行的前提下最大限度地利用余热； 采用先进的工艺技术方案，以降低操作成本和改造基建的投入； 以生产可靠为前提，采用成熟、可靠的工艺和装备； 余热锅炉的过程控制采用集中控制原则，基本实现自动化为目标； 贯彻执行国家和地方对环保、劳动、安全、计量、消防等方面的有关规定和标准，做到“三 同时”。 第三节 项目目的及意义 韩城市合力煤化工有限公司在产 110 万吨焦炭的焦炉 1 座，生产中用于焦炉加热的废气通过 总烟道汇总会一直向大气排放。同时废烟气温度可达到 260-300℃，烟气将通过烟囱的自拔 力排放到空中，严重浪费能源和污染厂区环境。 “节能减排”是当今国策，是可持续发展的重中之重。焦化企业是耗能大户，它能耗的高低， 也直接关联到“节能减排”国策在企业的贯彻执行的力度高低。因此采取措施，对焦炉产生 的废气进行余热回收利用，即能产生部分经济效益，又对有效降低能耗，推动实现可持续发 展战略具有十分重要的现实意义。 为落实科学发展观，贯彻节能减排的可持续发展战略。合力煤化工有限公司拟规划对焦炉烟 道废气余热进行回收利用，将产生的蒸汽并网供厂区内的生产和生活使用。 第四节 建设规模及内容 建设规模蒸汽压力 0.8 MPa、设计最大产汽量 10 吨/小时锅炉一套；烟气输送量 170000Nm3/ 小时风机系统一套。 工程内容包括工程项目的设计、成套设备采购、安装、系统调试、竣工验收、外出培训与服 务等全过程。 第五节 建设周期 本项目的建设期为自合同签订后第 20 日起六个月，施工期间若受恶劣天气气候等影响，时 间顺延。 第六节 项目相关焦化工艺概述 煤车间送来的配合煤装入煤塔，装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤 料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。 炭化室内的焦炭成熟后，用推焦车推出，经拦焦车导入熄焦车内，并由电机车牵引熄焦车到 熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段，经筛 分按级别贮存待运。 煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管、桥管进入集气管。 约 700℃左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至 90℃左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝 下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经过吸煤气管送入煤气净化车间。 焦炉加热用的焦炉煤气，由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下 喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气 经过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回 收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。 对于其中经总烟道进入烟囱的热烟气（温度 260-300℃）仍有较大的余热回收价值。 本方案就是为回收这一部分烟气的余热而设计。
二
蒸汽产量（设计最大产量）
1
蒸汽
100 元/吨
9
77760
全年蒸汽收入
三
项目全年净收益
全年收入
全年运行成本
全年净收益
第二节 节约标煤量 一、电耗折合标煤：2141000×0.1229/1000=263.1 吨/年；
水耗折合标煤：93312×0.3571/1000=33.3 吨/年； 蒸汽折合标煤：77760×0.108571=8442.5 吨/年； 年节约标煤：8146.1 吨 蒸汽折合标煤-电耗折合标煤-水耗折合标煤=8146.1 吨/年 注：能源折算系数 （一）电耗：0.1229 千克标准煤/千瓦时: （二）水耗：0.3571 吨标煤/千立方米: （三）蒸汽：0.108571 吨标煤/吨蒸汽 年节约标煤：8146.1 吨标煤/年； 附 1：实际运行烟气量产生收益数据（计算数据全部保留 1 位小数） 实际运行蒸汽产量计算 =10.1t/h M1=M2×μ锅=10.1×0.9=9 t/h
1
第二章 项目节能效益及可行性分析
第一节 成本与收益计算
年运行成本及收益估算费如下表（按 360 天算）
序号 项目
计算单价
小时用量
一
运行成本
1
电耗
0.6 元
247.8kw
2
人工费
3.6 万/年
年耗量
214.1 万 kw·h 3人
3
运行维护费
20 万/年
4
软化水
2 元/吨
10.8
93312
运行成本合计
P1= 313 S 413 0.6 247.8kW
P=
P1Βιβλιοθήκη Baidu
24 360 10000
214.1 万 kw·h
P2=P×0.6=214.1×0.6=128.5 万元 P:年消耗电量（单位：万 kw·h） P1：每小时耗电量（单位：kw·h） P2:年消耗电量总费用（单位：万元） S:实际耗电系数，0.6 电价：0.6 元/度 （4）人员费用： 工人:3 人，工资：3000 元/月；
3 12 3000
B3= 10000
10.8 万元
B3：人员年费用（单位：万元）
3
B4：年总运行费（单位：万元） 设备维护费用：20 万元 (5)年总运行费用 B4=B2 + B3 + P2 +20 =18.67+10.8+128.5+20=198 万元 第三节 风险性分析 一、市场风险分析
该项目所产蒸汽可全部用于后续的化工生产或者供暖，产出蒸汽可全部应用；不存在浪 费和市场风险问题。 二、技术风险分析 该项目技术上需要解决三个技术难题： 原有焦炉技改项目，涉及到连接管道停车时间问题。需要研究余热回收系统在线开孔取气的 问题（见 P14，第二节烟气流程）； 风机和锅炉出现事故或突然停电时，烟囱排风系统（原系统）短时间启动问题（见 P15，第 二节烟气流程）； 废烟气中含有大量酸性物质，需要研究气体对余热回收设备腐蚀问题，即余热回收设备长周 期稳定运行问题（见 P23，第五节余热锅炉性能）。 以上三个问题从目前技术角度讲，可以完全解决。因此不论从经济、节能效益或者技术上讲， 本项目具备很高的可行性。
G1: 实际运行软水消耗量, t/h M1：实际运行蒸汽设计最大产量，t/h ：软水消耗系数 1.2
G1: 实际运行软水消耗量, t/h B2：软水年消耗费用，万元 软水费用：2 元/t (3)电耗计算 风机、水泵的选型依据我公司产品性能,分别选用（设备仍按照满产最大烟气量时选型） 风机：Y4-73 16D，4-380（380 即风机功率） 锅炉给水泵：DG12-50*4（7.5-15），Y180M-2-22KW； 除氧给水泵：IS65-40-250B，Y160M1-2-11KW； 装机功率 380+22+11=413 kw﹒h，每度电以 0.6 元计：