冯敏超  张丽

(唐山科技职业技术学院)

摘  要  采用先进的上升管荒煤气显热回收装置及经济可靠的水汽循环技术，荒煤气显热回收效率高达40%，回收热量产生低压蒸汽并入焦化现有蒸汽管网，有利于企业节能降耗减排，减轻环境污染。

关键词  焦炉；上升管；显热回收；水汽循环；节能

1   引言 

炼焦煤在焦炉中隔绝空气加热，经高温干馏生成焦炭，同时产生大量挥发性气体即荒煤气[1]。生产中红焦带走的显热占炼焦耗热量的37%，荒煤气带走的显热占36%：烟道废气带走的热量占17%，炉体表面热损失占10%[2-3]。焦炭带走的显热普遍采用干熄焦装置回收发电。荒煤气带走的显热，当前还没有成熟、可靠、高效的回收利用装置[3-4]。

唐山市某焦化厂利用焦炉上升管荒煤气显热回收装置生产0.4-0.9MPa饱和蒸汽，用于低压蒸汽发电，煤调湿，供暖等。焦炉上升管显热回收利用装置分为内壁、导热剂、汽化装置、外壁四部分，焦炉荒煤气通过装置内壁传热给导热剂，导热剂再传热给汽化装置，产生蒸汽集中至汽包。

2  上升管显热回收利用装置

2.1  工艺流程

工程主要是利用荒煤气显热回收产生蒸汽，采用干熄焦除氧水、除盐水站现有除氧水、除盐水作为供水源，提供给上升管显热回收利用装置。总平面是以焦炉机侧上升管及焦炉端台新建钢结构平台及周边进行配套布置的。主要生产及轴助生产设施包括上升管显热回收利用装置及配套水、汽循环管路，蒸汽冷凝回收系统，运行监测及控制系统和低压变配电系统等，工艺流程如图1所示。

系统将除氧水、除盐水站的除氧水，除盐水输送至中问缓冲水槽，再从中间缓冲水槽补水给汽包并保持一定水位，然后汽包内水通过强制循环泵输送至各上升管显热回收利用装置。水在汽包与上升管换热装置之闻强制循环，各上升管显热回收利用装置产生的水汽混合物集中至汽包，汽包进行汽水分离产生蒸汽并入蒸汽管网及外输。汽包位于炉端端台新建钢结构平台上。

厂区热力外线包括有低压蒸汽管道、除氧水及除盐水管道、循环冷却水管道等，均采用架空敷设。管道需要保温，保温层采用复合氧化铝，保护层采用厚度为0.2mm的不锈钢皮护层。 

2.2  上升管显热回收利用装置

上升管显热回收利用装置由内筒、导热剂、汽化装置、外筒构成，下部连接有底座，上部连接有桥管三通。内筒为耐高温腐蚀材质，抗氧化、渗碳、渗氮。在焦炉荒煤气环境下年腐蚀为0.01mm。换热管道为合金材质，在内、外筒之间，被固体导热粉末包裹，内外之间筒腔体外接单向呼吸阀。此结构形式克服了以往换热装置的弊病，消除了周期性热应力破坏情况。

由于焦化厂可能存在大停电情况发生，出现换热装置断水干烧情况，因此备用柴油发动机应急供电。

2.3  控制系统

生产控制系统由过程控制、作业管理及过程管理三部分组成。工艺生产中各操作参数通过计算机控制系统进行指示、，调节、记录、报警及联锁等实现控制。

3  运行效果

3.1  荒煤气显热回收情况

（1）荒煤气显热（以一座6m年产110万t焦炉为例计算） 

荒煤气量：7313kg

荒煤气比热：1.65kJ/m3·℃，平均温度为650℃，密度：0.45kg/m3。

荒煤气显热：7313kg×1.65k/m3·℃×650℃÷0.45kg/m3=17429317kJ。

（2）水汽化吸收热量（以中试结果为例计算）

水温：40℃左右：产生蒸汽温度165℃；蒸汽发生量：137kg/h。

水由40℃至165℃的蒸汽时变化：

165℃时蒸汽焓为：2763kJ/kg。

40℃时水的焓为：173kJ/kg。 

吸热量为：2763-173=25903kJ/kg。

一炉焦时（周期20h)水汽化吸热为：

2590kJ/kg×137kg/h×20h=7096600kJ

（3）热回收率

7096600kJ/17429317kJ=40.72%

 3.2  节能减排情况

（1）工序能耗

吨焦降低工序能耗大于10kg标煤：减少循环氨水循环量20%-30%；减少蒸氨工段冷却系统电耗及用水量。

 （2）减碳收益

以一座年产150万t焦炭的7m焦炉为例，可产生0.6MPa饱和蒸汽18万t，折合标煤1.65万t，可减排C024.9万t。

 3.3  改善焦炉炉顶职工操作环境

焦炉炉顶上升管表面温度由200~280℃降低到70℃，减少热幅射，改善职工操作环境。

4  结语

采用先进的上升管荒煤气显热回收装置及经济可靠的水汽循环技术，荒煤气显热回收效率高达 40%，回收热量产生低压蒸汽并入焦化现有蒸汽管网，有利于企业节能降耗减排，减轻环境污染。目前该装置运行稳定，节能减排效果明显，经济效益显著，运行至今未见明显结石墨和焦油现象，局部形成时结焦末期打开上盖均可迅速清除，上升管内壁光亮且光滑。该项目为焦炉上升管荒煤气余热回收利用技术推广与应用提供了经验，并对焦化厂的发展有着重要的意义。

5  参考文献

[1]  赵勇，黄海清，沈毅，等.荒煤气在焦炉上升管内的流动与传热研究[J].燃料与化工，2019,50(05)：1-4.

[2]  彭光文，曾昌南，罗劲志，等.焦炉荒煤气余热回收技术应用[J].燃料与化工，2020,51(09)：53-54.

[3]  尹维权.焦护上升管荒煤气余热回收利用技术分析[J].酒钢科技，2017(03)：3-7+12.

[4]  王文青.上升管余热利用技术在新钢焦化厂的应用[J].治金动力，2017,12(02)：45-46.