焦炉上升管荒煤气余热利用技术

第６期 收稿日期：２０１８－０２－０２作者简介：姜　崴（１９７３—），山东乳山人，本科，高级工程师，１９９７年毕业于太原理工大学精细化工专业，目前从事工艺设计方面的工作。

焦炉荒煤气余热回收技术应用分析姜　崴（山西国控环球工程有限公司，山西太原　０３００２４）摘要：焦炉荒煤气含有大量的焦炉热量。

纵观传统焦化工艺，处于集气管内的焦炉荒煤气需要利用喷氨水的手段将其冷却降温，这种做法既会损耗多量的电能，还会导致荒煤气热量的浪费。

本文将结合焦炉荒煤气的特点，分析和探讨焦炉荒煤气余热回收技术。

关键词：荒煤气；余热回收；应用分析中图分类号：ＴＱ０８３．４；ＴＱ５２０．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）０６－０１０９－０１ 我国焦炭产量在世界范围内处于前列，然而整体科技水平不高，许多焦化企业面临着亏损。

我国焦炭大部分被用来炼铁。

焦炉荒煤气携带着大量的热量，不合理利用的话会造成巨大的损耗。

鉴于这一现实情况，焦化企业要积极调整工艺结构，优化和完善焦炉荒煤气余热回收技术。

１　焦炉荒煤气以及煤焦油结焦的特征荒煤气内含有多种成分，不仅含有净煤气，还含有硫化氢、煤焦油、水分等成分。

硫化氢作为荒煤气中的成分之一，在干燥状态下不会对金属造成腐蚀和破坏。

然而，当焦化企业利用换热器回收荒煤气时，由于换热器壁面与荒煤气之间的温度差异，会导致水蒸气凝结或煤焦油凝结，使得可融入水的硫化氢在水蒸气或煤焦油之中溶解，进而对换热器的金属壁面造成严重的腐蚀破坏，对设备的安全使用造成威胁，可能导致严重的安全隐患。

煤焦油内含有多种成分，根据沸点的高低可分为沥青、蒽油、洗油等成分。

实践证明，煤焦油的凝结温度为４５０℃，凝结之后的煤焦油会顺着换热器的避免往下流动，当流动到换热器的底部时，凝结后的煤焦油在炭化室的高温辐射下得到再一次分解，其中煤焦油中的固体成分将在换热器表面附着，导致积碳现象。

当换热器避免的温度远远低于煤焦油的温度时，煤焦油会迅速冷凝成为结焦，这些现象都是制约焦炉荒煤气余热回收技术发展的难题，攻克焦炉上升管换热器运行问题有助于促进荒煤气余热回收技术的发展。

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。

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。

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）。

莱钢科技2011年2月作者简介:孙业新(1972-),男,2005年毕业于鞍山科技大学化学工业专业,硕士。

工程师,首席研究员,主要从事焦化工业技术研究工作。

焦炉荒煤气余热回收技术概述孙业新(技术中心)摘 要:详细介绍了几种焦炉上升管荒煤气余热回收技术,通过分析对比认为分离式热管换热技术是最合理的技术,值得推广和应用。

关键词:荒煤气 余热回收 热管0 前言焦炉炼焦所耗热量约70%被成熟焦炭和高温干馏产生的荒煤气带走,随着国内外干熄焦(CDQ)技术的发展和普及,红热焦炭所含余热已有了成熟的回收途径,但荒煤气热能回收技术目前尚处于探索阶段,除不回收化产品的热回收焦炉外,其它形式的焦炉荒煤气携带的热能大部分至今未得到有效回收利用。

从焦炉炭化室经上升管逸出的650~750e 荒煤气带出的热量占炼焦耗热总量的32%左右。

常规工艺下为冷却高温荒煤气必须在连接上升管与集气管的桥管处喷洒大量70~75e 的循环氨水,而且最终还要在初冷器中利用大量循环水冷却。

长期以来,针对荒煤气余热利用,国内外研究人员均作了大量工作,形成了多项技术。

1 上升管汽化冷却技术上升管汽化冷却技术(简称JSQ ),为中国首创技术,于上世纪70年代初首先在首钢、太钢的71孔、65孔单集气管焦炉上使用,后经历了近30年发展、提高、停滞及坚持的过程,并在武钢、马钢、鞍钢、涟钢、北京焦化厂、沈阳煤气二厂、本钢一铁、平顶山焦化厂等多家企业得到应用,但大多数企业因种种原因在运行一段时间后就拆除了,据悉国内运行时间最长的本钢一铁也由于2008年4米3焦炉的拆除而中止了该技术的使用。

上升管汽化冷却技术为:在于上升管外壁上焊接一环形夹套,在夹套下部通入软水,在夹套内水与热荒煤气换热,煤气温度降到450~500e ,水则吸热变成汽水混合物,在夹套上部排出并通过管道送至汽包,汽包内经过汽水分离后,低压饱和蒸汽(一般为014~017M Pa )外供,而饱和水通过管道自流送入上升管夹套下部循环使用,并按实际情况向汽包内补充水和排污。

焦炉上升管余热回收利用系统的应用及运行效果作者：郑晓明来源：《科技风》2020年第07期摘;要：焦炉荒煤气的产生会吸收掉大量的热量，约占其总释放热量的36%左右，与红焦显热所吸收的热量较为接近。

现阶段，焦化技术是通过将低压氨水施洒在荒煤气表面的方法来针对荒煤气进行降温处理，而这种方式则可能会导致大量热能的浪费现象，所以针对这一现象进行改进，并将热能实现回收利用则是之至关重要的。

而上升管余热回收利用系统则能够很好地实现这一点，将荒煤气显热进行回收利用，提高能源利用率。

本文主要阐述了上升管余热回收利用系统的结构，并分析了该系统的应用及运行实践。

关键词：焦炉上升管;余热回收利用;运行效果焦炉荒煤气余热的回收和利用一直以来都是焦炉炼焦过程中对于能源利用方面所重點关注的问题。

当前，绝大多数焦化厂都会利用循环氨水来对荒煤气进行降温，氨水会将荒煤气表面热量进行吸收以及进行蒸发，达到散热的效果，但这种方式却不利于荒煤气余热的回收和利用。

通过运用焦炉上升管余热回收利用系统，不仅能够利用除氧水来针对荒煤气进行降温，同时在除氧水吸收热量后转变为蒸汽，又能为能源的回收利用提供便利。

一、焦炉上升管余热回收利用系统的结构组成焦炉上升管余热回收利用系统的结构分为上升管换热设备、除氧器、除氧泵等，通过干熄焦除盐水来当作汽包进水，之后经过除氧泵将除盐水进行出样，随后将盐水输送到汽包，汽包中的水通过循环泵系统来输送到上升管中，这时候换热器将会回收荒煤气显热，而生成的气体及液体将会送回汽包中，气爆棚中生成的饱和蒸汽再利用汽水分离器进行处理，以及送至蒸汽管网。

上升管换热器内部以及外壁都设有保温系统，换热器利用并联的方式进行设计，分散在焦炉机中上升管附近的部位。

而荒煤气的流向则为由下至上，进水也是由下至上，荒煤气流向与进水形成顺流换热。

所有的换热器进水部位都要设计相关的控制阀，能够按照其运作的情况来进行换热器的切换操作。

汽包的标准蒸发量为18t/h，能够按照焦炉的运作情况来进行调整，确保其能够在制定的设计参数中。

2020年9月第51卷第5期燃料与化工Fuel&Chemical Processes焦炉荒煤气余热回收技术应用彭光文曾昌南罗劲志麦林(柳州钢铁股份有限公司焦化厂,柳州545002)摘要:介绍了焦炉荒煤气余热回收技术的工艺流程及技术特点,同时介绍了该技术在柳钢焦化厂的应用情况。

该技术可以充分利用现有资源,安全可靠,整体运行比较稳定,应用后经济效益约为560万元/a。

关键词:上升管;余热回收;荒煤气;换热器中图分类号:X784文献标识码:B文章编号:1001-3709(2020)05-0053-03Application of waste heat recovery from crude gasPeng Guangwen Zeng Changnan Luo Jinzhi Mai Lin(Coking Plant of Liuzhou Iron&Steel Co.,Ltd.,Liuzhou545002,China) Abstract:In this paper,process flow and technical features of waste heat recovery from crude gas are introduced.Its actual application in Coking Plant of Liuzhou Iron&Steel is also summarized.This technology is characterized with full utilization of resources available,safety,reliability and stability in the system operation,which brings economic benefit by about5.6million Yuan per year after put into production.Key words:Ascension pipe;Waste heat recovery;Crude gas;Heat exchanger收稿日期:2020-01-25作者简介:彭光文(1984-),男,高级工程师基金项目:燃料与化工Fuel&Chemical Processes Sep.2020Vol.51No.5升管荒煤气废热回收装置的汽包中,以回收其废热和冷凝水。