焦炉上升管余热回收技术

焦炉上升管余热回收利用系统的应用及运行效果1. 引言1.1 研究背景燃煤火力发电是目前全球主要的能源产业之一，然而在燃煤火力发电过程中会产生大量的余热。

随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，余热回收利用已成为燃煤火力发电厂实现高效节能、减少排放的重要途径。

目前焦炉上升管余热回收系统在实际应用中还存在一些技术难题和需进一步提升的地方。

有必要对焦炉上升管余热回收系统的应用及运行效果进行深入研究，以探讨如何进一步提高系统的效益和环保效果。

这也是本文研究的重要背景和动机。

1.2 研究目的焦炉上升管余热回收利用系统的研究目的是为了有效地利用工业生产过程中产生的余热资源，降低能源消耗，减少二氧化碳排放，提高生产效率。

通过研究该系统的应用和运行效果，可以探索其对工业生产过程的影响，为工业节能减排提供技术支持和实践经验。

深入了解该系统的原理和运行机制，有助于进一步优化系统设计和运行方式，提高余热回收效率，降低生产成本。

在当前环境保护和节能减排的大背景下，研究焦炉上升管余热回收利用系统的目的旨在推动工业生产方式向更加环保和可持续方向发展，促进工业转型升级，实现经济效益与环境效益的双赢局面。

1.3 研究意义焦炉上升管余热回收利用系统是一种重要的能源节约技术，具有重要的研究意义。

焦炉作为冶金行业的重要设备，其能耗较高，且传统上升管系统存在大量的余热排放问题，导致能源浪费严重。

开发和应用焦炉上升管余热回收利用系统，可以有效提高能源利用率，降低生产成本，减少环境污染，具有重要的经济和环保意义。

焦炉上升管余热回收利用系统的应用可以推动传统焦炉工艺的技术升级和创新，提升企业竞争力，增强国家在冶金产业中的核心竞争力。

通过对该系统的研究和应用，可以促进工业节能减排的技术进步，实现资源的可持续利用和环境的可持续发展，对全社会产生积极的影响。

研究焦炉上升管余热回收利用系统的意义不仅在于提高能源利用效率和降低生产成本，更重要的是为推动我国冶金产业的绿色可持续发展，为建设资源节约型、环境友好型社会做出贡献。

夹套式焦炉上升管荒煤气余热回收工艺技术的改进与完善摘要：本文阐述了焦炉荒煤气余热回收运行过程中的常见问题及难点，通过对工艺装置进行技术改进和完善，有效解决易腐蚀、易析碳结、换热效率低、水利分布不均、冒黑烟等问题，实现了装置安全、稳定、高效运行，效益明显，对同类项目实施具有一定的参考和借鉴意义。

关键词：余热回收荒煤气上升管概述2018年9月底，由我公司设计、实施、调试的宣钢5#、6#焦炉荒煤气显热回收利用改造工程正式完工投运，实现了产生0.5~0.8公斤饱和蒸汽12t/h以上的良好节能效果。

经过历时10个月的生产跟踪和调试改进，掌握和完善了一系列施工和调试过程中的技术提升和工艺优化，在安全生产、环境保护、节能效果等方面得到进一步保障，为今后同类项目设计实施提供了技术积累和经验借鉴。

实施方案及组成焦化厂2×50孔6米焦炉年产焦炭100万吨，建于2008年，从炭化室经上升管逸出的750℃~850℃荒煤气通过喷洒大量70℃~75℃循环氨水将高温荒煤气冷却至82℃~85℃，再经初冷器冷却到22℃~35℃，荒煤气带出的热量被白白浪费。

针对这一现状，公司通对焦炉及荒煤气参数进行计算，设计一套由补水泵、缓冲水箱、加药装置、给水泵、汽包、强制循环泵、上升管换热器、调节阀组、管网及相关附属设施构成余热回收系统。

整个方案从设计到施工到投运计划总工期5个月，在保证不影响焦化正常生产的情况下进行节能改造。

工艺流程工艺过程是除盐水通过补水泵进入缓冲水箱，再经给水泵至汽包。

然后水从汽包通过下降管经强制循环泵至上升管换热器，吸热后的汽水混合物再经上升管至汽包，经汽水分离后，饱和蒸汽供入蒸汽管网，未汽化的水重新进入下一个循环。

换热器另一侧从炭化室逸出的750℃～850℃荒煤气经过本换热装置温度降至450℃～500℃后，经桥管、集气管进入化产车间。

工艺流程图如下：运行期间出现的问题和解决方案（1）当停电或强制循环泵停运后，二次恢复供水过程中，在管道末端上升管换热器易出现过热干烧和气阻现象。

浅谈上升管余热回收在宁钢焦化厂的应用摘要：本文主要介绍了宁钢焦化厂上升管余热回收技术的工艺流程、设计特点以及应用实践。

通过将1#、2#两座焦炉原有的传统上升管更换为新型荒煤气换热器生产低压饱和蒸汽，达到节能增效的目的。

关键词：焦炉上升管；荒煤气；换热器;余热回收0 前言宁钢焦化厂现有两座55孔JN60-6型焦炉，年产焦炭105万吨。

炼焦生产过程中，在生成焦炭的同时伴随产生大量的高温荒煤气（650-870℃）。

目前焦化厂冷却荒煤气普遍采用的方法是喷洒循环氨水法，使荒煤气温度降低至80-85℃。

这种传统的冷却工艺造成高温荒煤气带出的显热大部分被氨水汽化吸热所带走而无法有效利用，同时也增加了后续系统处理的热负荷。

故有效回收荒煤气显热、实现焦化能源资源综合利用是焦化行业共同探索的问题。

近年来随着节能技术的不断发展，合理利用焦炉荒煤气显热的上升管余热回收技术被不断研发并得到实践应用。

2019年9月,宁钢焦化厂上升管余热回收项目开工，该项目是将原有110套传统上升管更换为新型荒煤气换热器（配套上升管底座（衬砖、座砖）、桥管及衬砖（三通）、水封槽及盖)，同时配套建设蒸汽、供水、自动控制系统。

2020年5月底，该系统投入生产使用，目前整体运行平稳。

1 上升管余热回收工艺简介伴随着节能技术的不断发展，目前为止，具有工程适用价值的有夹套式上升管余热回收装置和盘管式上升管余热回收装置两种技术。

经过分析对比，宁钢焦化厂采用的是盘管式上升管余热回收工艺。

该工艺主要利用焦炉炭化室产生的高温荒煤气流经盘管式上升管换热器时发生热交换产生低压饱和蒸汽以实现对焦炉荒煤气的显热回收。

1.1荒煤气流程约650-870℃的荒煤气自焦炉炭化室经上升管余热回收装置冷却后温度降至450℃以上，再经桥管氨水喷淋降温至82-85℃，汇集到集气管后进入煤气初冷器。

1.2汽水工艺流程所需除盐水从干熄焦系统原200m3除盐水箱接入，通过除盐水泵将除盐水送至新增设的缓冲水箱，再由除氧给水泵将水送入热力除氧器进行除氧，除氧后的水通过汽包给水泵送入汽包。

1概述目前焦化工艺，仍然是为冷却高温荒煤气必须喷洒大量70～75℃的循环氨水，降低荒煤气温度后，进入煤气初冷器，再由循环水和制冷水进一步降低温度到21℃左右，回收化产品，而高温荒煤气带出显热无法利用。

安阳钢铁股份有限公司焦化厂9#、10#焦炉上升管荒煤气余热利用工程，是在两座60孔的7米焦炉120根上升管位置将原上升管全部改为上升管换热器，通过吸收流过上升管位置的荒煤气的余热，实现产生过热蒸汽（压力0.8MPa ，温度220～260℃），供焦化生产使用的目标。

2工作原理上升管换热装置利用高温荒煤气带出的显热加热水产生蒸汽，通过除氧水泵分别由除盐水箱将除盐水送到热力除氧器进行除氧。

除氧后的除氧水通过汽包给水泵向汽包给水，汽包通过强制循环泵向9、10#焦炉上升管换热器供水。

焦炉炼焦过程中，炭化室产生高温荒煤气，通过上升管换热器，流到集气管。

在上升管换热器中与水进行换热，水吸收荒煤气显热形成汽水混合物，汽水混合物流到汽包，在汽包处分离出饱和蒸汽进入上升管过热器进行再次换热，产生过热蒸汽外送到蒸汽管网。

当汽包压力超出额定压力，弹簧安全阀自动跳启。

焦炉上升管余热利用工程，利用安钢已有的就近的除盐水管网，将除盐水先引入除盐水箱，利用除氧水泵把除盐水送入热力除氧器进行除氧。

除氧后的水通过汽包给水泵送入汽包，再由强制循环泵压入上升管换热器吸收约750℃的高温荒煤气的热能，产生的汽水混合物再返回汽包（其中110个上升管换热生产饱和蒸汽）。

汽包内产生的饱和蒸汽通过汽水分离器分离后，去其余10个上升管过热器生产过热蒸汽，之后并入新建的分汽缸，通过分汽缸送往焦化厂现有蒸汽管网。

工艺流程图见图1。

3主要设备与工艺参数本装置主要由上升管换热器及汽包系统、供水系统2个工序组成。

主要设备有汽包、上升管换热器，除盐水箱等。

3.1汽包汽包为圆柱形，俩端为球形封头，封头上均装有供人员检查进出的人孔。

循环水通过汽包底部的下降管管座流出，汽水混合物通过横向布置的管座进入汽包。

焦炉荒煤气余热回收上升管技术与发展摘要：煤焦炉荒煤气通过上升管带出的占焦炉热能支出的36%左右，可回收的荒煤气450～850℃温度范围的余热量，按照GB/T1208-2018【1】标准评价，属于一级工业余能资源余热资源，实现荒煤气达标余热回收，具有实际工程的现实指导意义。

关键字：荒煤气余热回收上升管结构1、技术背景焦炉荒煤气研究涵盖了荒煤气物性研究【2】、荒煤气余热回收上升管结焦问题研究【3】、焦炉荒煤气显热回收利用的研究【4】、焦炉荒煤气新型余热回收系统设计及试验【5】及实践运行成果总结等100多篇专项及硕士论文等前期技术研究与与大规模技术应用，已经使焦炉荒煤气余热回收为焦炉的节能降耗做出了较好的技术总结。

然而，能够达到360kg/t焦的荒煤气余热，与目前只能回收到120kg/t焦以下的节能潜力形成了强大的技术升级的内在动力，随着“双碳”背景下，焦炉余热回收的技术升级已经进入时代的第二轮节能技术革命的重要需求之内。

2、焦炉上升管技术现状2.1当前荒煤气余热利用的主要技术夹套式技术，其技术优点式应用最早，市场占有早发优势。

但其内筒外压的压力容器属性和450～850℃的高品味属性形成的尖锐的矛盾，也包含了刚性失稳安全隐患。

为了消除其交变载荷疲劳破坏的压力容器属性，在所谓焦炉安全要求下，又发展了夹套内盘管和内插式结构的上升管结构。

夹套内盘管盘管结构是将取热器盘管至于上升管内壁和外壁之间的夹套内的结构，这样的结构严重降低了余热利用的传热系数，实际上也增加内壁角焊缝结构的疲劳破坏问题，也已经成为该技术发展的技术瓶颈。

内插式结构也因为其独立单管控制的仪表系统安全以及上升管维护受限。

2.2螺旋盘管式上升管技术为了消除当前技术瓶颈，发展了专利号：ZL 201611134100.9，专利名称《焦炉上升管防结焦高效余热回收装置及其防结焦方法》该技术上升管换热器由内到外同心布置防腐陶瓷层、螺旋盘管、保温层和上升管外壁，腐陶瓷层与螺旋盘直接耦合，采用多根盘管并列螺旋盘管结构，如此设计既增加了换热面积也强化优化了工质的取热流态，又减小了阻力。

钢铁厂炼焦炉上升管余热回收技术发展及应用摘要传统荒煤气冷却工艺造成大量显热流失浪费，同时消耗淡水资源带来环境压力。

在技术人员的多年努力下，上升管余热回收技术及装置已日臻成熟并得到了推广应用，创造了良好的经济和环保效益。

一、钢铁联合企业炼焦工序余热资源长流程钢铁生产工艺，高炉炼铁工序中作为还原剂的主要原料是焦炭。

用于还原铁矿石中的铁元素，生产出的生铁供给后续炼钢车间炼钢。

高炉内的化学方程式为：Fe0+C=Fe+CO。

钢铁联合企业一般自备炼焦炉系统生产焦炭满足生产需求。

焦炭由炼焦煤在炼焦炉碳化室中，隔绝空气高温干馏去除有机质、挥发分生成。

炼焦生产过程中有三种余热资源产生：红焦显热、烟道废气显热、荒煤气显热。

各自在焦炉总体热量消耗中所占比例分别为：37%、17%、36%本文讨论荒煤气显热的回收----上升管余热回收技术：二、炼焦炉上升管余热（荒煤气显热）回收的必要性红焦炭带出的显热及烟道废气显热，通过采用成熟可靠的干熄焦发电装置和烟道余热锅炉已实现有效回收利用。

但荒煤气的显热由于种种因素一直没有好的办法来回收。

传统工艺为便于后工序的煤气净化与处理，普遍的做法是:先在桥管和集气管喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，靠循环氨水大量气化，使荒煤气急剧降温至80～85℃；降温后荒煤气在初冷器中再用冷却水间接冷却至常温。

所得到的效果是:荒煤气被冷却，其中所夹带的粉尘被清洗除去，绝大部分焦油蒸汽冷凝、萘凝华(并溶于焦油)而被脱除，为煤气的输送、深度净化和化学产品回收创造了较好的条件。

上述过程对荒煤气的冷却和初步净化而言是高效的，但在热力学上却是不完善的。

第一、该回收的能量未回收。

荒煤气在桥管和集气管内急剧降温─增湿过程是高度不可逆过程，其物理显热损失达90%以上.第二、冷却水耗量大。

荒煤气从650～850℃降温至常温所放出的热量绝大部分是在初冷器中靠冷却水移除的（以两段循环水一段深冷水的横管初冷器为例，冷却水总比用量约43t/km3）。

焦炉上升管余热回收利用系统的应用及运行效果【摘要】焦炉上升管余热回收利用系统是一项重要的能源回收技术，可以有效地提高能源利用效率和降低生产成本。

本文介绍了焦炉上升管余热回收利用系统的工艺原理、系统组成、运行效果评价、应用案例和节能效果分析。

通过对该系统运行效果的评价和应用案例的分析，可以看出该技术在工业生产中具有重要的应用价值。

节能效果分析显示，焦炉上升管余热回收利用系统能够显著减少能源消耗并降低碳排放。

总结了该系统的重要性并展望了未来的发展前景。

焦炉上升管余热回收利用系统的不断完善和推广应用将为工业生产带来更多的节能效益，对于推动可持续发展具有重要意义。

【关键词】焦炉，上升管，余热回收利用系统，应用，运行效果，工艺原理，系统组成，评价，应用案例，节能效果分析，重要性，未来发展前景，总结1. 引言1.1 焦炉上升管余热回收利用系统的应用及运行效果焦炉上升管余热回收利用系统被广泛应用于焦化行业，其运行效果备受关注。

通过对余热的回收利用，可以有效提高能源利用效率，减少能源消耗，降低生产成本，实现节能减排的目标。

焦炉上升管余热回收利用系统还能改善环境质量，减少对大气环境的污染，符合可持续发展的要求。

在实际应用中，焦炉上升管余热回收利用系统能够有效提高热能的利用率，延长设备的使用寿命，提高生产效率。

通过科学设计和优化操作，系统可以实现较高的热效率，达到节能减排的效果。

系统运行稳定可靠，保障了工业生产的正常进行，为企业创造了经济效益和环境效益。

焦炉上升管余热回收利用系统在实际应用中取得了显著效果，有利于提高工业生产的可持续发展水平，实现经济效益和环境效益的双赢。

未来，随着技术的不断进步和应用经验的积累，焦炉上升管余热回收利用系统的应用前景将更加广阔，为推动工业节能减排、实现可持续发展作出更大贡献。

2. 正文2.1 工艺原理焦炉上升管余热回收利用系统的工艺原理主要是通过将焦炉排放的高温废热经过余热回收系统进行回收利用。

上升管荒煤气余热利用技术摘要：在焦炭的生产过程中，煤被焦炉中的隔离空气加热和蒸馏，产生焦炭并产生大量废气，这部分废气即荒煤气。

650℃～800℃荒煤气蕴含大量的余热资源。

本文介绍了焦炉荒煤气余热利用技术，以及两种上升管换热装置。

将荒煤气的显热利用起来用于生产饱和蒸汽、过热蒸汽等，既实现了节能减排，又进一步提高了能源利用率，不仅为环境保护做出了贡献而且创造了可观的经济效益，符合国家的节能政策。

关键词：焦炉上升管；荒煤气；余热利用引言随着干熄焦和焦炉烟道废气余热锅炉技术的成熟，煤在干馏过程中产生的高温荒煤气的余热回收与利用就成为历来是焦化行业节能关注的焦点。

理论计算和各种试验装置的试验数据均表明，每生产1吨红焦焦炉上升管段的高温荒煤气余热回收后至少能产生0.8MPa蒸汽0.1吨，2019年我国生产焦炭4.48亿吨，如其荒煤气余热全部得到回收利用，则至少可回收4480万吨0．8MPa蒸汽，折合标煤约424万吨，年可减排二氧化碳量1102万吨，二氧化硫量10.2万吨，氮氧化物量3.0万吨，节能减排潜力巨大。

1概述荒煤气余热利用技术是对于占焦炉支出热的36%的中温余热进行利用的技术。

利用上升管换热器回收荒煤气中的余热加热水，从换热装置出来的汽水混合物通过汽包进行汽水分离，产生蒸汽产品。

作为钢铁企业中的一个重要生产工序，焦炉生产过程中能源消耗占钢铁总能耗的7%～8%，焦化过程中每吨焦有50千克标煤可以进行回收利用。

上升管荒煤气余热在焦炉生产中热量支出排第二位，该余热资源进行回收后，可产生低压饱和蒸汽11.45万吨/a，同时，可节约氨水用电量96×104kWh/a。

目前，国内已经有多家焦化厂采用了上升管荒煤气余热利用技术，河北某大型钢铁企业焦化厂2x45孔6米焦炉采用上升管荒煤气余热利用技术生产压力0.8MPa，温度175℃的饱和蒸汽供厂区自用；江西某钢铁焦化厂2x63孔6米焦炉采用上升管荒煤气余热利用技术后，产生0.5~0.7MPa饱和蒸汽进行蒸汽并网；河南某焦化2x55孔6米焦炉采用上升管荒煤气余热利用技术生产过热蒸汽，每年可可产蒸汽约8.8万吨。

焦炉上升管余热回收方式一、引言焦炉是钢铁生产过程中不可或缺的设备，但同时也是能源消耗最大的设备之一。

在焦炉生产过程中，大量的余热被排放到大气中，造成了能源的浪费和环境的污染。

因此，如何有效地回收焦炉余热，成为了钢铁企业节能减排的重要课题。

二、焦炉余热回收方式1. 烟气余热回收焦炉烟气中含有大量的余热，通过烟气余热回收技术，可以将烟气中的余热回收利用，用于加热水或蒸汽等。

目前，常用的烟气余热回收技术有烟气余热锅炉、烟气余热换热器等。

2. 焦炉上升管余热回收焦炉上升管是焦炉生产过程中的一个重要组成部分，其中也含有大量的余热。

通过焦炉上升管余热回收技术，可以将上升管中的余热回收利用，用于加热水或蒸汽等。

目前，常用的焦炉上升管余热回收技术有水膜式余热回收、蒸汽回收等。

三、水膜式余热回收技术水膜式余热回收技术是一种常用的焦炉上升管余热回收技术。

该技术通过在焦炉上升管内部设置水膜，将上升管中的余热传递给水膜，使水膜中的水被加热，从而实现余热回收利用。

该技术具有回收效率高、操作简单、维护方便等优点。

四、蒸汽回收技术蒸汽回收技术是另一种常用的焦炉上升管余热回收技术。

该技术通过在焦炉上升管内部设置蒸汽发生器，将上升管中的余热传递给蒸汽发生器，使蒸汽发生器中的水被加热，从而实现余热回收利用。

该技术具有回收效率高、能够产生蒸汽等优点。

五、结论焦炉余热回收是钢铁企业节能减排的重要措施之一。

目前，常用的焦炉余热回收技术有烟气余热回收、焦炉上升管余热回收等。

水膜式余热回收技术和蒸汽回收技术是常用的焦炉上升管余热回收技术，具有回收效率高、操作简单、维护方便等优点。

在今后的钢铁生产中，应该进一步加强焦炉余热回收技术的研究和应用，实现能源的节约和环境的保护。

焦炉用上升管换热器余热回收阐释1 概述焦化厂炼焦生产实际上是典型的能源再加工和热能的回收再利用过程，焦炭和炼焦煤气是其主要的能源产品。

焦炭生产过程中，配合煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏，生成焦炭的同时产生大量的荒煤气。

从炼焦生产过程热平衡分布看，从焦炉炭化室推出的950℃～1050℃红焦带出的显热（高温余热）占焦炉支出热的37%，650℃～850℃焦炉上升管荒煤气带出热（中温余热）占焦炉支出热的36%，180℃～230℃焦炉烟道废气带出热（低温余热）占焦炉支出热的16%，炉体表面热损失（低温余热）占焦炉支出热的11%。

其中占焦炉支出热最多的两项中，焦炭带出的显热，目前已有成熟的干熄焦装置回收并发电，而对焦炉上升管荒煤气带出的显热，虽然国内有多人进行了研究，但至今未形成成熟、可靠、高效的回收利用技术。

本文研究开发了一种新型焦炉荒煤气上升管换热器，采用新型耐高温材料与独特的换热结构，既充分回收了荒煤气的热量，又控制了上升管内壁的结焦。

2 中试研究内容本文研究开发的上升管换热器在江苏沙钢集团焦化厂6m焦炉进行中试试验研究。

在推焦前2小时拆除焦炉上原有上升管，更换成上升管换热器，中试采用一根上升管换热器，主要考察上升管换热器的换热效果（即蒸汽产量）、内壁结焦情况、漏水情况及干烧情况。

3 中试设备及工艺流程3.1 中试设备中试设备包括上升管换热器和集成式中试组合装置。

3.1.1 上升管换热器。

上升管换热器为多层组合装置，内壁为导热层，中间为换热器，最外层为隔热保护层。

3.1.2 集成式中试组合装置。

其中包括缓冲水箱、汽包补水泵、汽包、强制循环泵、进水电磁阀、缓冲水箱液位计、汽包液位计、汽包安全阀、蒸汽流量计、荒煤气进出口热电偶、控制电柜以及配套管路。

第一，汽包筒体为圆柱形，两端为椭圆形封头，循环水通过汽包底部的下降管管座流出，汽水混合物通过侧面回水管座进入汽包。

在汽包内部，汽水混合物受到挡板阻隔折流以利于水位的稳定并使汽水更好地进行分离。