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煤氣發生爐節能監測

煤氣發生爐節能監測的優化設計

一、煤氣發生爐節能監測需要合理選擇凈化工藝

煤氣發生爐生產的煤氣,溫度較高、粉塵焦油等雜質含量較大,一般需要經過一系列的煤氣冷卻凈化工序才能符合生產應用要求。煤氣凈化冷卻工藝不同,耗 電設備的功耗也有區別,合理選擇煤氣站煤氣凈化冷卻工藝,有利于降低煤氣站的動力電耗。由表1可以看出熱煤氣站的電力消耗明顯低于冷煤氣站,在條件允許的 前提下,選擇熱粗煤氣為燃料,有利于節約煤氣站的電耗,發生爐煤氣的應用領域較為廣泛,但由于加工產品的熱工設備、系統的自動化程度、煤氣輸送距離以及企 業最終產品的要求不同,對煤氣輸送壓力和凈化程度要求也不盡相同。例如建筑陶瓷行業的輥道窯、高嶺土煅燒行業的回轉煅燒窯、自動化控制程度要求較高的燃氣 鍋爐等對煤氣潔凈度和煤氣輸送壓力要求較高,通常選擇潔凈的冷煤氣為燃料;而建筑陶瓷及高嶺土煅燒行業的噴霧干燥塔,玻璃行業的玻璃熔窯等對煤氣凈化程度 相應要求較低,一般可以選擇熱粗煤氣為燃料。

對于相同爐型的冷煤氣站,不同的凈化冷卻工藝,其動力電的消耗量同樣存在較大差距。以兩段爐冷煤氣站為例,根據下段煤氣凈化冷卻系統設備配置的不 同,兩段爐冷煤氣站可分為水冷凈化工藝和環保節能工藝,其工藝流程如圖1、圖2、圖3所示。風冷凈化工藝中發生爐下段煤氣的初級冷卻,是在旋風除塵器及風 冷器中,通過外界空氣與高溫煤氣的間接換熱實現的;環保節能工藝的主要工藝特點體現在通過余熱鍋爐對煤氣進行初級降溫冷卻,充分利用下段高溫煤氣的顯熱生 產煤氣站生產用水蒸氣;水冷凈化工藝煤氣站中發生爐下段煤氣的初級冷卻,是在激冷器中,通過水與煤氣的直接接觸,進行順流及逆流換熱來實現的。

據文獻【1】介紹,水冷凈化工藝煤氣在激冷器冷卻過程中,部分直接冷卻 水被高溫煤氣(450-550℃)汽化為水蒸汽,這部分水蒸氣在煤氣間接終冷器中隨煤氣溫度的降低,再次冷凝為含酚廢水,這部分水蒸氣的存在增加了間接終 冷器的冷卻負荷,間接終冷器的冷卻水需求量明顯多于風冷凈化工藝和環保節能工藝,冷卻水泵的電力消耗約為風冷凈化工藝和環保節能工藝的2倍,以Φ3.2m 兩段爐冷煤氣站為例,水冷凈化工藝的間接終冷器配套冷卻水泵功率為30KW,保證煤氣同等終冷效果的前提下,環保節能型和風冷型凈化工藝的間接終冷器配套 冷卻水泵功率僅為15KW。




圖1 水冷凈化工藝兩段式發生爐煤氣站工藝流程




圖2 風冷凈化工藝兩段式發生爐煤氣站工藝流程




圖3 環保節能型兩段式發生爐煤氣站工藝流程

二、合理簡化凈化工藝

發生爐煤氣站的煤氣凈化和冷卻工藝,需要根據燃氣用戶的實際要求量體裁衣,不能脫離實際而生搬硬套工藝方案。有些燃氣用戶對煤氣的潔凈度和輸送壓力 要求介于冷煤氣和熱煤氣之間,這就需要合理簡化煤氣凈化工藝,在節省設備投資的同時,電力消耗、設備維護等運行成本也能夠得到有效節控。

文獻【2】介紹了一種干餾爐半冷煤氣站的工藝,工藝流程如圖4,其煤氣 溫度約為80℃左右,就煤氣潔凈度、煤氣熱值、焦油回收、資源的節約利用、設備的操作維護等方面,干餾爐半冷煤氣站都優于一段爐熱煤氣站和兩段爐除焦熱煤 氣站,而且克服了一段爐熱煤氣站和兩段爐除焦熱煤氣站煤氣加壓困難的問題,煤氣可以遠距離加壓輸送;與冷煤氣站相比煤氣含焦油量和含水量相對較大,干餾爐 半冷煤氣站適合于對煤氣潔凈度要求不高,但煤氣輸送距離較遠的場合,其電力消耗遠低于一段爐、兩段爐或干餾爐冷煤氣站,以Φ3.2m爐型(一臺套)煤氣站 為例,干餾爐半冷煤氣站的動力電消耗僅為冷煤氣站的1/2。




圖4 干餾爐半冷煤氣站工藝流程圖

文獻【3】就煤氣飽和水對燃燒過程的影響程度與終冷增壓的電力消耗,綜 合計算了將煤氣站煤氣出站溫度控制在35℃、45℃、55℃、65℃和100℃時的五個終冷增壓工藝方案的相關數據,指出經過初級冷卻的煤氣,其溫度降至 80-100℃后,不經過進一步終冷而直接增壓輸送的工藝,是電耗最低、環境效益最好的方案。假如煤氣不需要脫硫(煤氣濕法脫硫工藝要求煤氣溫度為 35-45℃),冷煤氣站煤氣凈化冷卻工藝中可以考慮省略間接終冷器,煤氣不經過終冷程序直接由煤氣增壓機加壓輸送至用戶,如此便可節省為間接終冷器配套 的冷卻水泵和冷卻塔的電耗。但當采取無終冷直接增壓的工藝方案時,煤氣輸送過程中,其溫度會降低,當煤氣溫度降至其臨界飽和狀態對應的溫度以下時,便會有 冷凝水析出,所以必須在用氣點前采取有效措施將析出的冷凝水捕除,以減少該冷凝水對煤氣燃燒的不利影響。

三、煤氣發生爐節能監測設備配置的優化選型

(1)水泵的合理選擇

發生爐煤氣站的水泵,一般應用于軟化水供水系統、酚水供水系統、循環冷卻水供水系統、焦油循環系統及濕法脫硫系統中。水泵流量及揚程參數的選取不宜 過大,一般按10%余量考慮,中小規模煤氣站通常選擇兩臺(一用一備)或三臺(兩用一備)水泵,采用母管供水方式,大規模煤氣站通常以分組形式,采用兩組 以上水泵分別向相應組別的發生爐供水(焦油),每組系統采用母管供水方式。

(2)空氣鼓風機和煤氣增壓機的合理選擇

煤氣發生爐在氣化過程中所需的空氣氣化劑由空氣鼓風機供給,發生爐煤氣站生產的合格煤氣一般需要經過煤氣增壓機增壓后輸送至用氣點,需要根據所需空 氣量、爐底鼓風壓力和空氣管道布置情況選擇空氣鼓風機型號和臺數,根據煤氣輸送量和用氣點壓力要求以及廠區煤氣管道布置情況選擇煤氣增壓機的型號和臺數。

選用風機時,首先根據所需要風機的風量、全壓這兩個基本參數,通過風機的有因次性能表確定風機的型號和機號,力求使風機的額定流量和額定壓力,盡量 接近工藝要求的流量和壓力,從而使風機運行時使用工況點接近風機特性的高效區。在選擇空氣鼓風機和煤氣增壓機臺數時,應盡量避免采用風機并聯或串聯的工作 模式,當不可避免時,應選擇同型號、同性能的風機聯合工作。

煤氣站空氣鼓風機和煤氣增壓機的配置必須結合用氣點對煤氣需求量變化要求,如果煤氣站分期建設,應在一期建設選型時,適當將空氣鼓風機和煤氣增壓機加大,即考慮到二期風機并網時的風機并聯系數。

四、煤氣發生爐節能監測在節電技術的應用

(1) 電機變頻技術的應用

風機、水泵在啟動時,電流會比額定電流高5-6倍,不但會影響風機、水泵的使用壽命而且消耗較多的電量。但在實際使用過程中,風機、水泵電機有時要 以較低或者較高的速度運行,使用變頻器可實現電機軟啟動、補償功率因素、通過改變設備輸入電壓頻率達到節能調速的目的,而且能給設備提供過流、過壓、過載 等保護功能,降低設備的故障率,提高設備的自動化程度,采用變頻調速節電裝置可解決大量的電能浪費。

(2) 照明節電技術的應用

煤氣站的照明包括各操作控制間和室外凈化區的照明,對其采取有效的節控措施有助于節約煤氣站系統的整體耗電。LED燈利用給半導體芯片施加電壓使之發光,其安全性高,節能效果顯著,并且具有較長的使用壽命,煤氣站室內外的照明可采取LED燈照明的節電方式,萬昳【4】設計的智能照明控制系統,可根據室內有人無人和自然光照強度情況,在確保燈具正常工作的條件下,給燈具輸出最佳照明功率,從而達到節省電能的目的,該系統節電率可達20-40%。

(3)結論

對發生爐煤氣站進行系統設計規劃時,須要在滿足用戶基本應用要求的前提下,通過合理選擇凈化冷卻工藝,優化設備選型,應用有效的節電技術等措施,盡可能節約和控制系統電耗,降低運行費用,如此,即有利于提高企業的經濟效益,又有助于實現我國的減排目標。