陈 淼，邵振强，李庆生，李俊玲，李朝维
（1山东省冶金设计院股份有限公司，山东 济南 250000；
2河南利源新能科技有限公司，河南 安阳 455000）
河南利源新能科技有限公司原有4座4.3 m焦炉，属《产业结构调整指导目录（2019年本）》规定的限制类项目，服役期已达到设计寿命，存在较大的安全环保生产风险。依据《安阳市人民政府办公室文件关于印发安阳市焦化行业资源整合实施方案的通知》要求，淘汰原有4.3 m焦炉，并同步实施6.25 m新焦炉及配套工程。
公司拟新建年产128万t焦化及煤气综合利用项目，项目占地600余亩，主要建设2×60孔SWDJ625-1型捣固焦炉，以及相配套的备煤系统、焦处理系统、干熄焦及发电系统、煤气净化系统、乙醇系统、污水处理系统、焦炉烟气脱硫脱硝系统等生产、环保及辅助设施等。
该项目采用山冶设计与意大利Paul Wurth公司合作的大型焦炉技术，焦炉采用了世界最先进的空气两段助燃+大废气循环量控硝燃烧技术、高效薄炉墙技术、非对称式烟道技术、炉体严密长寿化技术、抗形变多段式保护板技术、SOPRECO○R单孔调压技术等一系列先进特色节能环保技术［1］，具有氮氧化物产污量低、炼焦能耗低、炉顶空间温度低、砌体结构严密、设备维护量小、化产品收率高等特点，是代表世界一流工艺水平的大型化、绿色化、智能化焦炉。同时煤气净化采用了初冷器热水余热利用、循环氨水余热制冷、上升管余热利用，以及相分离器除油，盘式干燥机、德国KK&K鼓风机前导向调节集气管压力等一系列先进技术。
2.1 工艺原理
焦炉煤气冷却工艺的主要设备是煤气横管冷却器，目前最常用的横管式初冷器可分两段或三段供水［2］。两段供水是供低温水和循环水，没有余热利用。三段供水则供低温水、循环水和低温热水，近年来新建以及改扩建项目主要采用三段供水。横管初冷器低温热水段循环水量大，温度不高，水的品位低。以前仅有少量项目回收此部分余热用于供暖和制冷。但供暖及制冷用循环水量不能调节，供暖及制冷时初冷器上部采用软化水或除盐水，但既不供暖也不制冷用的季节循环水采用开式冷却塔进行冷却循环利用。此部分回水温度较高，容易导致横管初冷器结垢，影响煤气冷却效果，同时增加了设备清洗维护费用，而且需操作人员在不同季节切换阀门，实现不同温度、不同冷却方式冷却水的切换，操作繁琐而复杂。
河南利源煤气净化工程设计了一种高效、环保、节能的焦炉横管初冷器上段循环水余热利用工艺，既可以在冬季供暖，又可以在夏季及其他季节制冷，热源存在富裕时采用空冷器冷却循环水，实现横管初冷器煤气上段循环冷却水全年闭路循环，既能保证循环水余热被充分利用，又能保证循环水水质不被污染，减少设备清洗维护费用，同时又降低了职工的劳动强度。
2.2 工艺流程
横管初冷器上段循环水余热利用方式，其主要由制冷机、低温热水循环泵、供暖循环泵、定压补水装置、加药装置、空冷器、横管初冷器、低温热水循环总管、供暖循环管道、空冷器进口管道、空冷器出口管道等构件组成，保障全年水系闭路循环，减少能源消耗，降低操作人员的劳动强度。横管初冷器上段循环水余热利用工艺流程见图1。
图1 横管初冷器上段循环水余热利用工艺流程
2.3 工艺特点
（1）横管初冷器上段循环水全年闭路循环，保证水质不受污染，减少设备维护检修清洗投入；
（2）为横管初冷器上段循环水余热充分利用提供保障；
（3）全年可根据热量需求调节余热用水量，在总量范围内根据用户需求，需要多少取多少；
（4）低温热水循环泵采用变频调速，根据工艺需要调节供水量；
（5）供暖循环泵采用变频调速，根据供暖用户需求进行量调节；
（6）制冷机型式为低温热水型溴化锂吸收式制冷机，可制取16/23℃冷水供横管初冷器及其他用户使用，或制取7/12℃的冷水供空调用户使用。
2021年，横管初冷器上段循环水余热利用技术在河南利源新能科技有限公司建成并投入使用。在制冷季节，低温热水型溴化锂冷水机组和循环氨水型溴化锂冷水机组共同为整个煤气净化区域制取低温水。在采暖季节，初冷器上段的热水经过供暖热水循环泵送至厂区各个用户。主要设计参数：低温热水型溴化锂制冷机热水进口温度70℃，出口温度65℃，低温热水型溴化锂制冷机单台制冷量500万kCal，低温水温度基本可以稳定在16℃以下，初冷器后集合温度控制在21℃。夏季极端情况下，蒸汽型制冷机均未开机。
4.1 经济效益
若本项目将低温热水型溴化锂冷水机更换为蒸汽型溴化锂吸收式制冷机，制冷机蒸汽耗量约为7.49 t/h，照制冷季周期150 d、蒸汽单价160元/t进行计算，每年可节省蒸汽费用431.4万元。增加3台空冷器后，每台功率为55.5 kW，按照两开一备，采暖季周期120 d，空冷器运行周期90 d，每年空冷器电耗费用15.3万元，全年节约能耗416.1万元。
4.2 环保效益
降低了原蒸汽制冷机蒸汽耗量的输入，降低了工序成本，具有较好的经济效益和环境效益。按照1 t蒸汽折合97.14千克标准煤、1 t标准煤燃烧产生2.7 t二氧化碳进行核算，全年节省3 143 t标煤，减排二氧化碳8 486 t，为实现碳达峰和碳中和作出了应有的贡献。
横管初冷器上段循环水余热利用技术在河南利源新能科技有限公司建成并投入使用，运行比较稳定，低温水温度基本可以稳定在16℃以下。可以看出，焦化厂在使用了以初冷器上段循环水为热源的溴化锂吸收式制冷机后，大大降低了企业的蒸汽消耗，确保了横管初冷器上段冷却水全年闭路循环，减少了职工的操作强度。同时响应了国家节能减排，低碳环保的号召，符合T/CCIA 001—2020《焦化示范企业评价规范》的要求，为企业今后的健康发展奠定了坚实的基础。
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