高温高压及双压干熄焦余热锅炉的应用分析

余热锅炉２０１１．４　

１前言　高温高压及双压干熄焦　

余热锅炉的应用分析　

杭州锅炉集团股份有限公司　陈永超周勇　

钢铁工业是国民经济中的能耗大户，　

能源消耗已占钢铁生产成本的３０％左右。　

在能源价格高起的形势下，高能耗严重影响　

了我国钢铁工业的竞争力。节能降耗成为　

自“九五”规划以来冶金全行业的工作重　

点。在钢铁联合企业中，炼铁系统（铁、烧、　

焦）占总能耗的５０％以上，也是污染最严　

重的环节。因此，炼铁系统节能一直是冶金　

企业节能和环保的重点。与钢铁产量快速增　

长相应，我国焦炭产量高居世界首位达２０　

年，占据世界焦炭产量的比例也由２０００年　

的３５．３３％上升到了目前的近６０％。据估计，　

２０１１年我国焦炭的年产量将突破４亿吨大　

关。焦化生产工序平均能耗中，焦炉生产的　

能耗在７５％以上，焦炉热支出的绝大部分都　

是可利用的余热。在焦炉的热支出中，焦炭　

显热占３７％～４０％。按我国焦炭产量４亿ｎ屯　

计算，可回收焦炭显热约２０００万～３３００万　

吨标煤。在炼铁系统中，最大的节能和环保　

技术措施当属干熄焦。目前国内已建和在建　

的干熄焦项目达到１７５套，干熄焦装置年处　

理能力约１．８亿吨，占我国焦炭产量５０％以　

下。干熄焦在我国还有很大的发展空问。　

干熄焦余热锅炉是利用吸收红焦显热　

后的高温循环气体与除盐除氧纯水热交换，　

产生额定参数（温度和压力）和品质的蒸　汽，并输送给热用户的一种受热、受压设备，　

是一种特殊的余热锅炉。在整个干熄焦系统　

装置中，干熄焦余热锅炉不仅起着回收余热　

的作用，而且是连接干熄焦装置各子系统的　

纽带，是不可缺少的重要组成部分，是整个　

余热利用工艺的核心设备之一。干熄焦余热　

锅炉的选型和设计对于整个干熄焦系统的　

性能非常重要。干熄焦余热锅炉可有多种分　

类：按水循环方式分类，可分为自然循环、　

强制循环和强制循环＋自然循环相结合的　

混合循环方式三种；按所产蒸汽的压力和　

温度，可分为中温中压和高温高压两种；根　

据锅炉是否集成自身除氧的功能，干熄焦　

余热锅炉可分为单压和双压型式两种。目前　

国内干熄焦锅炉大多数为单压式，双压式很　

少，而双压式有其独有的优点；同时焦化企　

业对余热利用率提出更高的要求，中压干熄　

焦余热锅炉已经不能适应不断增长的能源　

需求量和市场竞争力，干熄焦余热锅炉向系　

列化、大型化、高参数发展成为必然趋势。对　

高温高压和双压干熄焦余热锅炉进行工程　

应用研究非常有意义。杭州锅炉集团股份有　

限公司从上世纪８０年代开始进行干熄焦余　

热锅炉的研究，在干熄焦余热锅炉设计和运　

行方面有深厚的技术积累，拥有全系列的干　

熄焦余热锅炉产品。以下对杭锅研制生产的　

高温高压和双压干熄焦余热锅炉进行分析，　

探讨其特点，为用户选型提供一定的参考。

　２　余热锅炉２０１１．４　

２．干熄焦工艺流程　

干熄焦的具体流程如图１所示：在干　

熄炉内，利用惰性气体（一般为氮气）吸收　

红焦的显热，吸热后的惰性气体把热量传给　

ｅ　余热锅炉，产生蒸汽用于发电，冷却后的惰　

性气体经循环风机返回干熄炉内继续冷却　

红焦，如此循环往复，回收热量。　

图１干熄焦工艺流程示意图　

３．高温高压干熄焦余热锅炉分析　

３．１高温高压及中温中压千熄焦锅炉的分　

类标准　

按我国电站锅炉系列，中温中压锅炉　

出口蒸汽压力Ｐ＝３．８２ＭＰａ，温度ｔ－－－４５０℃，　

汽轮机入口蒸汽压力Ｐ＝３．４３ＭＰａ，温度　

ｔ＝４３５℃；高温高压锅炉出口蒸汽压力　

Ｐ＝９．８１ＭＰａ，温度ｔ＝５４０℃，汽轮机入口蒸汽　

压力Ｐ＝８．８３ＭＰａ，温度ｔ＝５３５℃。干熄焦余热　

锅炉也按此分类。　

３．２干熄焦余热锅炉压力选择与焦炉生产能　

力的关系　

随着国内焦炉的日益大型化，干熄焦装　

置和干熄焦锅炉的单机容量也日趋大型化，　

这就为高温高压锅炉在干熄焦工程中的应　

用提供了一个技术上可行的前提条件。高温　

高压自然循环锅炉更适合于大、中型干熄焦　

装置。根据已有的工程经验，除非有特殊要　求，单台锅炉蒸发量为６０ｔ／ｈ以上时采用高　

温高压干熄焦余热锅炉比较适宜。　

３．３高温高压及中温中压干熄焦余热锅炉　

发电量比较　

在同等熄焦条件下，高温高压锅炉的热　

效率要略低于中温中压锅炉，锅炉的产汽量　

也比后者略低。但由于高温高压蒸汽的可用　

能高于中温中压蒸汽的可用能，所以在同等　

熄焦条件下高温高压锅炉所产蒸汽的发电　

量比中温中压锅炉所产蒸汽的发电量高。对　

熄焦能力同样为１４０ｔ／ｈ的干熄焦余热锅炉　

高温高压锅炉与中温中压锅炉进行比较，表　

１是在烟气参数相同的条件下，高温高压及　

中温中压干熄焦余热锅炉的发电量比较。巾　

表中可看到，虽然高温高压的蒸发量（６７．４ｔ／　

ｈ）比中温中压（７０．８ｔＯａ）少４．８％，但高温　

高压发电功率（１９５４６　ｋＷ／

ｈ）比中温中　余热锅炉２０１　１．４　３　

发电功率（１６９９２　ｋＷｍ）高１５％，一年（按　

３４５天计算）可多发电２１１４７１２０ｋＷｈ，多创　

造节能效益超过１０５７万元（按０．５元／ｋＷｈ　

计算）。高温高压干熄焦余热锅炉的建设成　本只比中温中压干熄焦余热锅炉的成本增　

加约２００万元。因此高温高压干熄焦余热锅　

炉比中温中压干熄焦余热锅炉具有更强的　

节能性。　

表１高温高压及中温中压干熄焦余热锅炉发电量比较　

烟气量　烟气温度　蒸发量　蒸汽压力　蒸汽温度　发电功率　Ｎｍ。／ｈ　℃　ｔ／ｈ　ＭＰａ　℃　ｋＷ　

中温中压　１８３３２２　９２０　７Ｏ．８　３．８２　４５０　１６９９２　

高温高压　１８３３２２　９２０　６７．４　９．８　５４０　１９５４６　

４．双压干熄焦余热锅炉优点及经济分析　

４．１双压干熄焦余热锅炉的优点　

就目前的干熄焦余热锅炉而言，．双压干　

熄焦余热锅炉除产生高温高压蒸汽外还具　

备产生低压蒸汽用于自身除氧的功能。单压　

干熄焦余热锅炉需配置独立的除氧器。单压　

干熄焦余热锅炉本体受压件部分由高温、低　

温过热器、蒸发器、省煤器等组成。而双压干　

熄焦余热锅炉除上述受热面外还要布置低　

压蒸发器、低压省煤器。同时双压干熄焦余　

热锅炉进出口标高与单压干熄焦余热锅炉　

进口标高基本一致，对干熄焦工艺系统的设　

备连接基本上没有影响，详见图２单双压干　

熄焦余热锅炉布置陶。双压干熄焦余热锅炉　

与单压干熄焦余热锅炉相比有如下优点：　

（１）取消循环风机后的换热器，可以节　

省一定的空问；　

（２）双压干熄焦余热锅炉采用自身除　

氧，系统中省去了除氧系统，也省去了除氧　

厂房等基础设施，同时与锅炉有关的锅炉给　

水泵、加药装置、取样装置等辅助设备可统　一布置在锅炉底部，节省了大量的空间，详　

见图３，双压干熄焦余热锅炉岛平面布置图；　

（３）锅炉给水泵布置在锅炉底部，可以　

节省部分锅炉给水管道，同时可以节省保温　

材料和减少热量损失；　

（４）单压干熄焦余热锅炉需外来低压　

蒸汽用于除氧器除氧，而双压系统不再使用　

低压辅助蒸汽，节约一定量的低压辅助蒸　

汽，相当于节约能源；　

（５）双压干熄焦余热锅炉出口循环气　

体的温度为１３０℃左右，低于单压干熄焦余　

热锅炉出口循环气体的１６０—１８０℃，使循环　

风机可以适当选小，风机能耗降低１０％，同　

时根据目前安阳双压干熄焦余热锅炉运行　

情况看，锅炉出口的循环气体的烟气温度还　

可以适当降低，不但可以降低部分能耗，同　

时干熄焦出口焦碳的温度进一步降低，缩　

短焦碳冷却时间，焦碳的质量进一步得到保　

证。　

（６）双压锅炉出口到干熄焦炉保温材　

料有一定的节省。

　４　余热锅炉　２０１１．４　

１●１　一：　

‘　｜．、　—‘　１．窗．Ｉ　＇　蓬　

Ｉ　

ｌ　ｌ　Ｉ　●－　

—　ｌ　Ｉ　ｌ　

●●　ｊ写　一　＿　■－Ｉ　＿　阐　Ｉ　

图２单双压干熄焦余热锅炉布置图　图３双压干熄焦余热锅炉岛平面布置图　

４．２双压干熄焦余热锅炉的经济分析　

对于熄焦能力为１４０Ｔ／Ｈ的干熄焦余热　

锅炉，双压系统由于自身除氧消耗一定的蒸　

发量，但锅炉出口的烟气温度由１６０℃降到　

１３０℃，同时双压干熄焦余热锅炉给水温度　

按４０℃考虑，单压干熄焦余热锅炉的给水温　

度按１０４℃考虑。双压干熄焦余热锅炉蒸发　

量比单压部分的蒸发量和发电量略少，详见　

表２。双压干熄焦余热锅炉比高温高压干熄　

焦余热锅炉一年（按３４５天计算）少发电　１２００６００ｋＷｈ，少创造效益为约６０万元（按　

Ｏ．５元／ｋＷｈ计算），但双压干熄焦余热节约　

低压蒸汽６ｔ／ｈ，一年（按３４５天计算）节约　

低压蒸汽４９６８０ｔ／ｈ，节约能源为４９７万元（低　

压蒸汽按１００元／ｔ计算）。因此双压干熄焦　

余热比单压干熄焦余热锅炉每年多创造效　

益超过４３７万元，而双压干熄焦余热锅炉的　

建设成本只比高温高压干熄焦余热锅炉的　

成本增加约为１５０万元。因此双压干熄焦余　

热锅炉比单压干熄焦余热更具节能性。　

表２双压及高温高压干熄焦余热锅炉发电量比较　

烟气量　烟气温度　蒸发量　蒸汽压力　蒸汽温度　发电功率　Ｎｍ　／ｈ　℃　ｔ／ｈ　ＭＰａ　℃　ｋＷ　

双压　１８３３２２　９２０　６６．９　３．８２　４５０　１９４０】　

高温高压　１８３３２２　９２０　６７．４　９．８　５４０　ｌ９５４６　

５．高温高压干熄焦余热锅炉安全性分析　

５．１高温高压干熄焦余热锅炉的安全性　

高温高压干熄焦余热锅炉虽然蒸汽参　

数比中温中压高，锅炉运行存在的危害性增　

加。但高温高压干熄焦余热锅炉有以下优　

点，使高温高压干熄焦余热锅炉的安全性增　强。　

（１）高温过热器部分采用顺流布置，同　

时采用部分１２Ｃｒ２ＭｏＷＶＴｉＢ的受热面管子。　

（２）所有的阀门采用焊接形式，泄露点　

减少。　

（３）锅炉给水品质为高压给水品质，减　

温器采用喷水减温，减温水为锅炉给水，蒸