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炭素罐式煅烧炉余热回收利用方式分析

2021-12-06

目前,我國大多数炭素企业主要应用罐式煅烧炉对石油焦进行煅烧。石油焦在煅烧过程中会排出大量的挥发分,这部分挥发分燃烧产生的热量除了供煅烧石油焦之外,还有大量的高温烟气被直接排入了大气中,这既浪费了能量,也对环境造成了污染,所排热量约占整个罐式煅烧炉热支出的50%。因此,采用合适的方式回收这部分余热,可以实现企业节能减排降耗的目标,可取得良好的社会效益、经济效益和环境效益。

我国石油焦煅烧目前仍然以罐式煅烧炉为主,罐式炉在生产过程中会产生大量烟气,其显热占煅烧炉支出热量的47.9%,温度一般为850 ℃~900 ℃左右,其烟气余热仍有很大的回收利用价值。

98t/h碳素罐式煅烧炉
98t/h碳素罐式煅烧炉

炭素罐式煅烧炉余热回收利用方式

1、碳素回转窑余热发电锅炉

除了利用热煤炉回收罐式煅烧炉的烟气余热外,某些炭素厂设置蒸汽余热锅炉来回收罐式炉的烟气余热,并将产生的蒸汽送入汽轮发电机组进行发电。利用余热锅炉所产生的蒸汽进行发电已经在一些炭素厂家得到实践,如山东临邑索通公司,该工程利用6台6组罐式煅烧炉的烟气余热建设一座4.5 MW的余热发电站,目前发电功率稳定在4 000 kW左右,取得了较好的经济效益。

建设余热电站的难点在于罐式煅烧炉与余热锅炉之间的互相协调及配合的问题。对于这种矛盾,应当坚持“炭素生产为主,余热发电是副业,副业不能影响主业,主业应兼顾副业”的思想[5],从而最大限度地发挥余热发电的各项潜能,实现效益最大化。

2、热媒炉+余热发电

对于某些炭素厂仅采用热煤炉为炭素生产中沥青熔化等工序提供热源,并不能充分回收罐式煅烧炉的烟气余热,例如:对于年产24万吨的预焙阳极生产线,建设有8~10台炭素煅烧炉,仅利用其中的2~3台煅烧炉烟气建设热煤炉即可满足沥青熔化的需要[6],其余烟气仍无法利用。

由于罐式煅烧炉的烟气温度高,经过热煤炉加热导热油后,其烟气余热仍可以回收利用,故可以同时采用热煤炉、余热发电的方式综合高效的回收利用罐式炉的余热。对于没有经过热媒炉的热烟气可以设置较高参数的余热锅炉;对于经过热煤炉的热烟气可以设置较低参数的余热锅炉,产生的蒸汽可以用于锅炉给水的除氧,其余的引至汽轮机的补汽端作功发电,整个余热发电系统采用双压运行,同时采用热煤炉和余热发电的方式回收罐式炉烟气余热的工艺流程如图4所示。

3、有机热载体加热炉

有机载热体加热炉(以下简称热媒炉)是利用煅烧炉尾气的余热为热源,以导热油为载体的直流式闭路循环的特殊工业炉。与其他供热设备相比,热媒炉具有如下特点:

(1)节能效果显著;

(2)可在较低的运行压力下获得较高的工作温度;

(3)配套设备简单,不需要像蒸汽炉那样复杂的给排水处理装置,只需循环泵,建设投资不大;

(4)热稳定性好,热媒炉的导热体多为导热油,导热油热稳定性高,导热系数大;

(5)运行压力较低,只要系统设计合理,运行期间维修量极小;

(6)运行费用低,使用寿命可达8~10年。

炭素生产厂家具体采用哪种余热回收方案,要视其具体的生产规模、生产工序而定。对于生产规模大、生产工序全的厂家,仅采用热煤炉的方式不能回收全部的烟气余热,可以采用“热媒炉+余热发电”的方案,充分回收罐式炉的烟气余热;对于生产规模适中、生产工序较全的厂家,罐式炉烟气余热量不大,可以采用热煤炉,为沥青融化、糊料混捏等工序提供热量;对于仅有煅烧工序的炭素生产厂家,无需其他生产用热,可以通过设置余热锅炉,并利用其蒸汽发电的方式回收烟气余热。

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