论文部分内容阅读
【摘 要】针对两段式煤气发生炉冷煤气站中煤气的冷却净化过程造成的热能浪费和环境污染问题，探讨煤气出口余热利用的途径，以节约能源，降低能耗。
【关键词】两段式煤气发生炉 余热利用 节能降耗
煤气发生炉内所进行的气化过程主要是燃料中的碳与氧气及水蒸气相互作用的热化学过程，所产生的煤气出口温度高500～600℃。能否有效降低煤气发生炉出口的煤气温度，节约能源，减少其对环境的污染并利用这部分热量，对推行清洁生产、发展循环经济将会起到十分重要的作用。文中以D3.2BZ-Q型两段式煤气发生炉为例探讨煤气出口余热回收几条途径。
一、两段式煤气发生炉工艺流程简介
D3.2BZ-Q型煤气发生炉采用常压固定床冷煤气生产工艺，以烟煤为气化用煤，以空气和水蒸气作为气化剂，采用逆流气化方式，即块煤自上而下移动，气化剂自下而上送入炉内， 进行干燥、干馏、气化反应后生成煤气。煤气分两部分向上运行，其中一部分煤气从下段煤气出口经过旋风除尘器除去大的粉尘后进入风冷器，再经急冷塔进一步冷却除尘，最后通过间冷器冷却至35～45℃；上段煤气经过电捕焦油器，将焦油脱除干净，再通过间冷器冷却至35～45℃后与下段煤气混合，混合后的煤气经过Ⅱ级电气滤清器进一步净化，达到较高的净化程度，最后经加压机输送至用户使用（流程如图）。
两段式煤气发生炉下段出口的500℃～600℃的高温煤气经过旋风除尘器除尘在急冷塔中与热循环水直接接触进行热交换，将煤气温度冷却到80℃～120℃，再经过间冷器进一步冷却，使煤气温度降至35℃～45℃。该生产工艺存在的缺点包括：
（一）余热损失大：煤气显热未被利用，造成大量热能浪费，经济损失明显。
（二）冷却水用量大：设备易腐蚀。
（三）降低间冷器冷却效果：急冷塔出口煤气中的水蒸气含量增加，导致洗涤塔冷却负荷增加，降低间冷器冷却效果。
（四）含有害物质：循环水温度较高，其中含有挥发酚、苯等有害物质，对周围环境和职工健康带来不利影响。
二、余热利用途径
煤气余热的回收利用，可根據煤气发生炉的型式及用户的要求进行合理选择，综合利用煤气站的能源。
（一）旋风除尘器由内保温的结构形式改造成水夹套形式的旋风除尘器
在煤气发生炉出口处，利用水夹套式旋风除尘器来进行余热回收，除尘器夹套介质为软水，发生炉产生的500℃～600℃的煤气进入除尘器后与夹套中软水进行换热，使除尘器产生热水或者蒸汽，产生蒸汽时需配置一个集汽包，产生低压的蒸汽，用于煤气站中设备的保温，或补充炉底饱和蒸汽的不足，也可用于生活中。
（二）煤气下段出口处设置热交换器
在煤气发生炉煤气下段出口处设置热交换器，煤气上进下出，换热介质软化水下进上出，将煤气出口温度降低至220～250℃。热交换器选用管壳式热交换器中的单管程固定管板式热交换器，采用立式安装结构。产出的蒸气可补充炉底气化用，剩余蒸气亦可用于煤气站中设备的保温，也可用于生活中等。
（三）利用热管换热器回收煤气显热，预热入炉空气
入炉气化剂的温度高低影响煤气产量和品质，进入煤气发生炉的空气是常温状态，致使煤气热值偏低，利用热管换热器回收煤气显热，预热入炉空气，可以提高炉内氧化层温度、化学反应速度，提高气化能力和煤气品质。
（四）利用余热锅炉吸收煤气的显热
在旋风除尘器出口设置余热锅炉吸收煤气的显热，其它配置不变，这样不但可以实现热能利用效率的最大化，而且工艺改造简单、变动少。保留急冷塔，既可以对煤气进行二次冷却（降到120℃以下），也可以起到除尘作用，保证煤气生产工艺条件不发生大的波动。为有效防止余热锅炉结垢及腐蚀，使用软化水作为生产给水，煤气炉出口温度500～600℃，余热锅炉出口煤气温度200℃，余热锅炉所产出低压的蒸汽用于煤气站中设备的保温。
（五）蒸发换热器回收余热
旋风除尘器出口新增蒸发换热器，煤气显热与软水蒸发换热器管外的水进行热交换，将煤气出口温度降低至200～230℃，同时拆除急冷塔，改造风冷器结构，将蒸发换热器出来的煤气温度自然冷却至110～150℃，该改造即节约循环水的使用，产生的蒸汽又可作为发生炉气化剂使用。
三、余热利用的应用效果
D3.2BZ-Q型煤气发生炉设计产量为7500Nm3/h，煤气出口温度平均550℃，这样的高温煤气都在急冷塔中通过喷淋水洗涤冷却，大量的煤气显热被循环水带走，每年损失的余热资源折合标煤7500余吨，还消耗大量的冷却水。选择合理的余热利用途径，回收部分甚至全部煤气余热，可以以小的投入为顾客带来更大的经济效益，同时对推行清洁生产具有十分重要的意义，经济、环境效益明显。
四、结语
煤气发生炉的余热利用是节能降耗、发展循环经济的最佳选择。高温煤气余热的回收利用途径很多种，其利用方式根据煤气发生炉的型式及用户的要求进行合理选择，综合利用煤气站的能源，即用较小的投资就可获得最佳的经济、环境和社会效益。
参考文献：
[1]王钊炎，杨清海.热管换热器在煤气发生炉显热回收中的运行[A].第七届全国热管会议论文集[C].2008，235～236.
[2]黄 耀.浅谈煤气发生炉余热利用[J].制冷与空调，2011，25（S）：191～193.
【关键词】两段式煤气发生炉 余热利用 节能降耗
煤气发生炉内所进行的气化过程主要是燃料中的碳与氧气及水蒸气相互作用的热化学过程，所产生的煤气出口温度高500～600℃。能否有效降低煤气发生炉出口的煤气温度，节约能源，减少其对环境的污染并利用这部分热量，对推行清洁生产、发展循环经济将会起到十分重要的作用。文中以D3.2BZ-Q型两段式煤气发生炉为例探讨煤气出口余热回收几条途径。
一、两段式煤气发生炉工艺流程简介
D3.2BZ-Q型煤气发生炉采用常压固定床冷煤气生产工艺，以烟煤为气化用煤，以空气和水蒸气作为气化剂，采用逆流气化方式，即块煤自上而下移动，气化剂自下而上送入炉内， 进行干燥、干馏、气化反应后生成煤气。煤气分两部分向上运行，其中一部分煤气从下段煤气出口经过旋风除尘器除去大的粉尘后进入风冷器，再经急冷塔进一步冷却除尘，最后通过间冷器冷却至35～45℃；上段煤气经过电捕焦油器，将焦油脱除干净，再通过间冷器冷却至35～45℃后与下段煤气混合，混合后的煤气经过Ⅱ级电气滤清器进一步净化，达到较高的净化程度，最后经加压机输送至用户使用（流程如图）。
两段式煤气发生炉下段出口的500℃～600℃的高温煤气经过旋风除尘器除尘在急冷塔中与热循环水直接接触进行热交换，将煤气温度冷却到80℃～120℃，再经过间冷器进一步冷却，使煤气温度降至35℃～45℃。该生产工艺存在的缺点包括：
（一）余热损失大：煤气显热未被利用，造成大量热能浪费，经济损失明显。
（二）冷却水用量大：设备易腐蚀。
（三）降低间冷器冷却效果：急冷塔出口煤气中的水蒸气含量增加，导致洗涤塔冷却负荷增加，降低间冷器冷却效果。
（四）含有害物质：循环水温度较高，其中含有挥发酚、苯等有害物质，对周围环境和职工健康带来不利影响。
二、余热利用途径
煤气余热的回收利用，可根據煤气发生炉的型式及用户的要求进行合理选择，综合利用煤气站的能源。
（一）旋风除尘器由内保温的结构形式改造成水夹套形式的旋风除尘器
在煤气发生炉出口处，利用水夹套式旋风除尘器来进行余热回收，除尘器夹套介质为软水，发生炉产生的500℃～600℃的煤气进入除尘器后与夹套中软水进行换热，使除尘器产生热水或者蒸汽，产生蒸汽时需配置一个集汽包，产生低压的蒸汽，用于煤气站中设备的保温，或补充炉底饱和蒸汽的不足，也可用于生活中。
（二）煤气下段出口处设置热交换器
在煤气发生炉煤气下段出口处设置热交换器，煤气上进下出，换热介质软化水下进上出，将煤气出口温度降低至220～250℃。热交换器选用管壳式热交换器中的单管程固定管板式热交换器，采用立式安装结构。产出的蒸气可补充炉底气化用，剩余蒸气亦可用于煤气站中设备的保温，也可用于生活中等。
（三）利用热管换热器回收煤气显热，预热入炉空气
入炉气化剂的温度高低影响煤气产量和品质，进入煤气发生炉的空气是常温状态，致使煤气热值偏低，利用热管换热器回收煤气显热，预热入炉空气，可以提高炉内氧化层温度、化学反应速度，提高气化能力和煤气品质。
（四）利用余热锅炉吸收煤气的显热
在旋风除尘器出口设置余热锅炉吸收煤气的显热，其它配置不变，这样不但可以实现热能利用效率的最大化，而且工艺改造简单、变动少。保留急冷塔，既可以对煤气进行二次冷却（降到120℃以下），也可以起到除尘作用，保证煤气生产工艺条件不发生大的波动。为有效防止余热锅炉结垢及腐蚀，使用软化水作为生产给水，煤气炉出口温度500～600℃，余热锅炉出口煤气温度200℃，余热锅炉所产出低压的蒸汽用于煤气站中设备的保温。
（五）蒸发换热器回收余热
旋风除尘器出口新增蒸发换热器，煤气显热与软水蒸发换热器管外的水进行热交换，将煤气出口温度降低至200～230℃，同时拆除急冷塔，改造风冷器结构，将蒸发换热器出来的煤气温度自然冷却至110～150℃，该改造即节约循环水的使用，产生的蒸汽又可作为发生炉气化剂使用。
三、余热利用的应用效果
D3.2BZ-Q型煤气发生炉设计产量为7500Nm3/h，煤气出口温度平均550℃，这样的高温煤气都在急冷塔中通过喷淋水洗涤冷却，大量的煤气显热被循环水带走，每年损失的余热资源折合标煤7500余吨，还消耗大量的冷却水。选择合理的余热利用途径，回收部分甚至全部煤气余热，可以以小的投入为顾客带来更大的经济效益，同时对推行清洁生产具有十分重要的意义，经济、环境效益明显。
四、结语
煤气发生炉的余热利用是节能降耗、发展循环经济的最佳选择。高温煤气余热的回收利用途径很多种，其利用方式根据煤气发生炉的型式及用户的要求进行合理选择，综合利用煤气站的能源，即用较小的投资就可获得最佳的经济、环境和社会效益。
参考文献：
[1]王钊炎，杨清海.热管换热器在煤气发生炉显热回收中的运行[A].第七届全国热管会议论文集[C].2008，235～236.
[2]黄 耀.浅谈煤气发生炉余热利用[J].制冷与空调，2011，25（S）：191～193.