干熄焦余热发电系统的图像分析

弓学敏,王 晨,董 帅,冯娇龙杨九林

(1．华北电力大学，河北 保定 071003；2．保定华电电力设计研究院有限公司，河北 保定 071003；3．天津市热电有限公司，天津 300000；4．机械工业第一设计研究院，安徽 230601)

弓学敏1,2,王 晨1,董 帅1,冯娇龙3，杨九林4

(1．华北电力大学，河北 保定 071003；2．保定华电电力设计研究院有限公司，河北 保定 071003；3．天津市热电有限公司，天津 300000；4．机械工业第一设计研究院，安徽 230601)

0 引 言

干法熄焦是相对于湿法熄焦而言,采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄焦方法[1-3]。干熄焦工艺由于具有能够回收利用红焦显热、改善焦炭质量、减轻熄焦操作对环境污染等多项优点而被国内外炼焦行业推广使用[4-7]。因此，如何高效利用干熄焦技术，是钢铁联合企业面临的重要课题。

目前，清华大学、北京科技大学、东北大学、上海理工大学等对干熄焦技术进行了研究。在干熄炉内焦炭与循环气体间的传热和流动、干熄炉内布料和供风对焦炭粒度分布和换热、干熄焦余热锅炉内的传热特性以及干熄焦系统的主要设备结构等方面进行了实验研究和数值模拟。为干熄焦系统的稳定运行和余热高效回收利用提供了技术支持[8-12]。但对于系统部件的内部过程研究还较少。

1 干熄焦余热发电系统

迁安中化煤化工有限责任公司拥有3套15 MW干熄焦余热发电系统，具体流程如图1所示。

图1 干熄焦系统的热力循环流程图

如图1所示，干熄焦余热发电系统分为余热回收系统和余热利用系统两部分。余热回收系统主要是在干熄炉与余热锅炉内进行，通过惰性循环气体回收红焦显热，并将余热锅炉中的水加热成具有一定参数的过热蒸汽，实现热量的传递；余热利用系统主要是在汽轮机和发电机内进行，将余热锅炉产生的过热蒸汽送入汽轮机，将热能转换为机械能，并通过发电机产生电能，实现热量的转换[13-15]。

2 干熄焦余热发电系统的热力分析

2.1 计算参数

迁安中化干熄焦余热发电系统的主要热工参数见表1。计算过程中，其他参数的取值为：干熄炉散热损失为2%，焦炭烧损率为1.5%，余热锅炉排污率为2%，余热锅炉保热系数为0.98，给水压力为汽包压力的1.2倍，主蒸汽管道温降为15 ℃， 主蒸汽管道压降为5%。

表1 迁安中化干熄焦余热发电系统主要热工参数

表2 热平衡与平衡主要计算结果对比

对比数据结果，通过分析可知：

3 EUD图像分析

(1)

在干熄炉内冷却段，焦炭与循环气体间主要是以对流换热的形式传递能量，随着换热的进行，循环气体里CO的浓度逐渐升高，再加上焦炭热解析出挥发分中的H2、CH4、CO，使循环气体里的易燃易爆气体含量越来越高。为了降低可燃组分的浓度，向循环气体通入工业氮气，或者有计划地吸入空气到高温区。干熄焦系统实际运行时，通入空气的位置主要在干熄炉内的环形烟道，烧掉大量的焦粉和可燃气体。本文忽略干熄炉冷却段的焦炭烧损，而将焦炭烧损等效为环形烟道内焦粉和可燃气体的燃烧[10]。

故干熄炉内部换热过程分为两部分：冷却段焦炭与循环气体的对流换热过程和环形烟道段焦粉和可燃气体燃烧并与循环气体换热的过程。图2即为干熄炉内部换热过程的EUD图。

图2 干熄炉内部换热过程的EUD图

图3 余热锅炉内部换热过程的EUD图

图4 汽轮机内部做功过程的EUD图

4 结束语

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The Energy Utilization Diagram of CDQ Waste Heat Power Generating System

GONG Xue-min1,2, WANG Chen1, DONG Shuai1, FENG Jiao-long3,YANG Jiu-lin4

(1.North China Electric Power University, Baoding 071003, Hebei Province, China; 2.Baoding Huadian Electric Power Design Institute Co，Ltd，Baoding 071003, Hebei Province, China; 3. Tianjin Thermal Power Co, Ltd, Tianjin 300000, China;4.The First Design Institute of Machinery Industry, Anhui 230601,China)

This thesis takes the CDQ waste heat power generating system of Qian'an coal chemical industry limited liability company as the research object .Through thermal balance and energy balance calculation, the results show that the three parts which are the internal heat transfer process of dry quenching furnace and waste heat boiler and the internal work process of steam turbine have serious exergy loss, respectively of the total energy loss of 13.64%, 21.90% and 18.74%. Energy Utilization Diagram is based on energy balance calculation. The thesis utilizes the energy method to reveal the internal energy utilization process of the three major equipment, The results are shown as follows. Inside the chamber of the dry quenching furnace, the energy loss in the cooling section and annular flue section are almost equal, Inside the chamber of the waste heat boiler, The energy loss of the evaporator section and the end of Steam turbine are both the biggest Finally, according to the results of the Energy Utilization Diagram,the thesis puts forward some optimization measures about the three main equipment to improve tons coke net generating capacity in the CDQ waste heat power generation system.

CDQ waste heat utilization; Thermal balance; Energy balance; Energy Utilization Diagram

2015-03-18

2015-04-10

弓学敏(1971-)，男，硕士研究生，高级工程师。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.05.011

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