浅谈上升管余热回收在宁钢焦化厂的应用
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。
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的应用及运行效果焦炉上升管余热回收利用系统是指在焦炉运行过程中，将炉顶排出的高温烟气中的余热通过适当的设备进行回收和利用的系统。
焦炉上升管余热回收利用系统主要应用于冶金行业中的焦炉生产过程中。
焦炉是冶金行业中最重要的设备之一，通过对炼焦煤进行升温和干馏的过程，产生大量的高温烟气和副产品焦炭。
在焦炉生产过程中，炉顶排出的高温烟气中含有大量的余热，如果不加以回收利用，不仅会造成能源的浪费，还会对环境造成污染。
焦炉上升管余热回收利用系统的主要设备包括余热锅炉、烟气预热器、烟气分离器和余热蒸汽发生器等。
余热锅炉是利用高温烟气中的余热产生蒸汽，用于供热或发电；烟气预热器是通过将高温烟气中的余热传递给炉料进行预热，从而提高炉料的温度，减少燃料的消耗；烟气分离器则是用于分离烟气中的固体颗粒物，保护后续设备的正常运行；余热蒸汽发生器则是利用余热煤气产生蒸汽或热水，用于供热或其他工艺需求。
焦炉上升管余热回收利用系统的运行效果主要体现在能量回收和环境保护两个方面。
能量回收方面，通过将高温烟气中的余热回收利用，可以大幅度提高能源利用效率，减少焦炭生产过程中的燃料消耗，降低企业的能源成本。
环境保护方面，焦炉燃烧过程中产生的高温烟气中含有大量的有害物质和颗粒物，如果不加以处理和治理，会对大气环境造成严重的污染。
而通过焦炉上升管余热回收利用系统，可以将高温烟气中的有害物质和颗粒物进行分离和净化处理，减少对大气环境的污染。
焦炉上升管余热回收利用系统在冶金行业中的应用具有重要的意义。
通过回收利用炉顶排出的高温烟气中的余热，既可以提高能源利用效率，减少燃料消耗，还可以保护环境，降低污染物的排放。
随着我国工业化进程的加快，焦炉上升管余热回收利用系统将会得到更广泛的应用，为促进可持续发展做出更大的贡献。
钢铁厂炼焦炉上升管余热回收技术发展及应用
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）。
焦化厂上升管余热回收利用技术研究
焦化厂上升管余热回收利用技术研究
刘文凯
【期刊名称】《能源科技》
【年(卷),期】2024(22)3
【摘要】传统焦炉生产工艺荒煤气余热没有加以利用,造成能源浪费。
针对120万t/a焦化项目5.5 m捣固焦炉的结构特点,提出了一种“上升管余热回收利用”的改造方案,安装余热回收设备重新回收余热用于生产低压饱及蒸汽及过热蒸汽,并利用蒸汽完全替代粗苯管式炉。
研究结果表明:改造方案可以节省大量煤气,减少冷却水消耗,同时解决了燃烧排放问题和明火燃烧的安全隐患。
用蒸汽替代粗苯管式炉后,不再向空气直接排放氮氧化物和粉尘颗粒物,既是节能项目,又是安全环保项目,可为同类焦化行业提供参考。
【总页数】5页(P68-71)
【作者】刘文凯
【作者单位】国家能源集团煤焦化公司巴彦淖尔水务公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ520.5
【相关文献】
1.上升管余热利用技术在新钢焦化厂的应用
2.焦化厂粗煤气上升管余热利用实验研究
3.上升管余热回收技术在新钢焦化厂的应用前景
4.浅谈广西钢铁焦化厂上升管余热回收利用
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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。
上升管余热利用技术在新钢焦化厂的应用
冶金动力2017年第12期总第期1概述新余钢铁焦化厂对6m 焦炉上升管荒煤气余热回收利用工程项目。
项目内容为将新钢焦化厂2台6m 焦炉共126个上升管，替换为焦炉上升管换热器，同时配套建设回收余热的汽包及供水循环系统（包括汽包给水和换热器强制循环水路）、蒸汽利用系统（包括主蒸汽接入原有蒸汽管网和系统自用蒸汽）、检测控制系统。
该项目是利用上升管换热器余热利用技术，吸收荒煤气的显热产生0.5~0.7MPa （表压）的饱和蒸汽来进行蒸汽并网。
将从除盐水箱送来的除盐水经过除盐水泵送入除氧器，再经汽包给水泵送到汽包，之后通过强制循环泵进入新钢5#、6#两座6m 焦炉126组上升管换热装置，通过换热装置利用焦炉荒煤气显热加热水，出换热装置的是汽水混合物，返回汽包进行汽水分离，产生蒸汽并入焦化现有低压蒸汽管网。
2项目提出背景焦化厂的炼焦工艺中，煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏生成焦炭，同时生成大量650~800℃的焦炉荒煤气，该部分荒煤气带出显热约占焦炉热损失的35%~36%。
目前主流的炼焦工艺，为了降低焦炉荒煤气温度，需要喷洒大量循环氨水，将荒煤气温度降低后，在煤气初冷器中，再由循环冷却水进一步降低煤气温度到21℃左右，在这一系列过程中高温荒煤气带出显热无法进行利用。
国内相关单位经过多年的研发，已研究开发出的一种稳定高效的上升管换热器，回收利用焦炉荒煤气显热，产生参数稳定的蒸汽，并实现其在工业上的应用。
先后在三钢闽光焦化4.3m 焦炉、河钢邯钢焦化6m 焦炉、安钢焦化6m 焦炉进行了整体改造。
在新钢焦化厂6m 焦炉应用上升管换热器余热利用技术，已经属于相对成熟的技术流程。
3工艺流程除盐水自除盐水管道经除盐水箱通过除盐给水泵进入除氧器，除氧后的水通过锅炉给水泵送入汽包。
汽包内的水通过变频强制循环泵、系统循环下降管路进入上升管换热器与荒煤气进行热交换，产生的汽水混合物通过系统循环上升管路返回汽包进行汽水分离，产生的蒸汽通过蒸汽外输管线输送到热用户，冷凝水继续通过系统进行循环。
焦炉上升管余热回收方式
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的应用及运行效果
焦炉是钢铁生产过程中最常见的设备之一，在高温下将焦炭产生的废气排放到大气中。
这些排放废气中含有大量的余热，未经利用对环境造成了严重的能量浪费。
为了实现能源
的高效利用和环境的可持续发展，焦炉上升管余热回收利用系统被广泛应用于钢铁行业。
焦炉上升管余热回收利用系统主要由余热锅炉、余热烟道、热交换器和循环泵等组件
构成。
它通过将焦炉废气中的余热转化为蒸汽或热水，用于热能的再利用。
具体来说，焦
炉废气首先通过余热烟道进入余热锅炉，经过预热后进一步加热，将水蒸气产生。
然后，
蒸汽经过热交换器与冷却水进行热交换，将热量传递给冷却水。
经过热交换的冷却水被循
环泵送回焦炉进行冷却，达到节能减排的目的。
焦炉上升管余热回收利用系统的运行效果非常显著。
它实现了废气热能的高效利用，
将废气中的余热转化为可用的热能。
热能的再利用不仅可以提供稳定的热水和蒸汽供应，
满足钢铁生产过程中的热能需求，还可以减少对其他能源的依赖，降低能源消耗和生产成本。
焦炉上升管余热回收利用系统降低了环境污染和温室气体排放。
通过回收焦炉废气中
的余热，系统可以将排放到大气中的废气温度降低到较低的水平，减少了对周围环境的热
污染。
焦炉废气中含有的有害物质也被有效捕捉和处理，减少了大气污染的影响。
焦炉上
升管余热回收利用系统还能够减少温室气体（如二氧化碳）排放，对气候变化和全球暖化
有着积极的作用。
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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。
汽包内炉水通过强制循环泵供给110套上升管余热回收装置（上升管换热器），换热升温后回送至汽包，经闪蒸汽水分离后，蒸汽大部分供至厂区蒸汽管网，一小部分回系统除氧器自用，炉水继续进行循环换热。
其工艺流程见图1。
图1：宁钢焦化厂上升管余热回收工艺流程简图
2宁钢焦化厂上升管余热回收工艺设计特点
2.1规格型号
上升管换热器是上升管余热回收利用系统的核心设备。
宁钢焦化厂采用的是新型盘管式荒煤气换热装置。
该换热装置外形尺寸与现有焦炉上升管一致，与现有焦炉炉孔和桥管等装置完全匹配。
上升管换热器共计110个，分别布置在焦炉
机侧原上升管位置，荒煤气气流为下进上出，炉水为下进上出，二者进行顺流换热。
其规格型号见表1：
表1：盘管式上升管换热器规格型号
2.2采用双汽包设计
该工艺采用双汽包设计方式。
每个汽包可单独运行，单汽包额定蒸
发量满足两台焦炉满负荷工作需要。
正常运行状态下，两台汽包投入运行，汽包
总容积加大，汽水分离效果好；在汽包年检或单台汽包需要维修等情况下，可单
汽包运行。
2.3采用双管路设计
上升管强制循环换热系统采用双进水、双出水管道设计，两座焦炉
共用两根给水、两根回水管道。
单根管道流量为设计总负荷50%，在正常工况下，两条管路系统同时并列使用；在低循环倍率和管道计划检修工况下，单根给水管
道和单根回水管道可完全隔离，由另外的给水和回收管道维持系统工作。
此设计
可提高维护的方便性。
2.4采用双阀设计
上升管换热器进水、出水阀均采用双阀布置，用于上升管换热器与
系统在线隔离，以实现阀门日常开闭及事故状态检修的需要。
2.5换热温度监控设计
每个上升管换热器出口桥管上都设有温度监控，便于及时掌控上升管换热器
的工作状态，一旦某个换热器出现异常，系统将自动报警并提示需处理的管号，
可及时对该上升管进行检查维护。
3 在我厂的实际应用效果
3.1截至2023年3月，该套系统投运34个月产低压饱和蒸汽（0.5～1.0MPa）约26.59万吨，合吨焦产饱和蒸汽0.08吨。
其中约20.47万吨并入焦化蒸汽管
网供焦化生产使用，其余自用于本系统除氧器热力除氧。
系统运行情况见表2。
表2：上升管余热回收系统运行参数表（2023年1月）
3.2 正常生产状态下，该系统采用双循环泵、双管路、双汽包运行。
总循环水量400m3/h，产0.6MPa、160℃饱和蒸汽10.86t/h左右；当总循环水量超过400m3/h时，回水管路震动较大，不利生产。
3.3 汽包年检时，采用单汽包运行。
由于汽水系统采用双管路、单汽包采用双管进出设计，同时单根管路设计循环水量为200m3/h，在工作压力为1.0Mpa时
给水密度为882kg/h，按锅炉给水流速1.2m/s计算，汽包每个管路最大回水量为119.7m3/h，双管最大回水总量为239.4m3/h。
因此，单汽包运行时，蒸汽产量下降。
为确保汽包内部挡水板不发生脱落，故将循环水量控制在200m3/h左右。
在此状态下，产0.6MPa、160℃饱和蒸汽8.1t/h左右。
3.4经济效益显著
该系统年产低压饱和蒸汽（0.5～1.0MPa）约9.51万吨，外供蒸汽约6.12万吨，按单价55元/吨蒸汽计算的话，为公司节能增效402.6万元/年，具有可观的经济效益。
3.5节能、环保效益明显
按国家统计局标准折标煤计算方法，34个月节约标煤约26005吨，折合减少CO2排放约69173吨。
3.6 该系统投运后，上升管换热器未出现盘管开裂漏水情况，生产系统稳定。
3.7 该系统投运后，上升管表面温度从250℃左右降到70℃以下，大大降低了上升管的表面温度，改善了炉顶工人的操作环境。
3.8 该系统投运后，氨水喷洒量有所降低。
3.9 该种结构的上升管换热器内壁基本不结石墨，从而不需要人工清石墨，和原衬砖型上升管相比大大减轻了上升管操作工的劳动强度。
4 结语
焦炉上升管余热回收技术在宁钢焦化厂的应用，不仅可充分利用上升管荒煤气余热产生低压饱和蒸汽，创造可观的经济效益，还能产生不小的环保效益，同时还能降低上升管表面温度，改善炉顶操作的工作环境。
本工艺值得同行业借鉴和推广。
参考文献
1.余志彦上升管荒煤气余热回收利用技术在PW型焦炉上的运用，山东冶金第42卷第1期
2.张纪民李洪钧张汉卿等人 6m焦炉上升管余热利用技术的应用与实践，河南冶金第25卷
第5期。