焦炉上升管荒煤气余热利用技术
《资源节约与环保》2019年第3期摘要：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：焦炉荒煤气；上升管换热器；余热利用引言随着我国能源供求矛盾的日趋突出和能源结构不合理问题的严重困扰，除广开能源供应渠道、大力开发利用新能源等措施外，节能新技术、新工艺和节能设备的开发和应用，对于提高我国能源利用效率、促进“十三五”节能减排目标的实现，也具有十分重要的现实意义[1]。炼焦化学工业是我国国民经济的重要组成部分，焦炭的生产过程为：配合煤在焦炉里隔绝空气的条件下加热干馏，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等过程制成焦炭，过程中产生大量荒煤气。焦炉荒煤气的温度650℃～800℃，这一部分热量属于中温余热，占焦炉支出热的36％[2]。从80年代初期国内就开始尝试回收焦化荒煤气带出的这部分显热，但至今未形成成熟、可靠、高效的回收利用技术，焦炉荒煤气余热资源没有得到有效回收利用的现象，造成大量能源浪费[3]。1荒煤气余热利用技术简介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（见表1）。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。除此之外，还有多家焦化厂正在进行改造，上升管荒煤气余热利用技术已经成为一种相对成熟的技术，应用到实际生产中也达到了很好的效果。2工艺系统简介2.1工艺流程荒煤气自焦炉碳化室经上升管荒煤气余热回收装置进行换热，烟气温度降至450℃以上。除盐水通过除氧给水泵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。在汽包内进行汽水分离，蒸汽从汽包输出，输送到厂区蒸汽管网，分离后的水在汽水系统中通过强制循环泵进入上升管余热回收装置进行再次热交换。工艺流程见图1：表1炼焦过程中热平衡分布情况
图1工艺流程图2.2烟气系统煤在高温干馏的过程中，经历了从湿煤—干煤—塑性状态煤—半焦—焦炭的变化，此间以气态形式析出的热解产物称为荒煤气。荒煤气自炭化室经上升管换热器进行余热回收后，温度降至450以上，再经桥管氨水喷淋降温至82-85℃，汇集到集气管后经初步冷却器降温至22-35℃[4]，最后去化工车间处理。2.3汽水系统接自除盐水站的除盐水，通过除氧水泵将除盐水送入热力除氧器进行除氧，然后通过汽包给水泵将水送入汽包。水在汽包与上升管余热回收利用装置之间通过强制循环泵进行强制循环换热，之后进入汽包，在汽包内进行汽水分离，蒸汽从汽包输出，输送到厂区蒸汽管网，水继续循环进入上升管余热回收利用装置进行再次热交换。汽水系统设置两台汽包，一备一用；四台强制循环泵，两用两备。此外，每套汽水系统需设置三台取样冷却器，分别用于汽包水取样、除氧水取样和饱和蒸汽取样。焦炉上升管荒煤气余热利用技术
樊响1,2刘江1,2杨飞1,2（1北京市钢铁冶金节能减排工程技术研究中心北京1000292北京中冶设备研究设计总院有限公司北京100029）
23DOI:10.16317/j.cnki.12-1377/x.2019.03.019《资源节约与环保》2019年第3期2.4除氧系统和磷酸盐加药系统为了保证系统正常运行不受氧腐蚀，提高设备使用寿命，汽包补水进入热力式除氧器进行除氧处理，氧含量≤0.05mg/L。汽包水采用磷酸盐处理，磷酸盐溶液通过计量泵直接加入到汽包。配置一套磷酸盐加药装置，加药量由人工控制。系统设置三台取样冷却器，分别用于炉水取样、除氧水取样和饱和蒸汽取样。2.5冷却水系统和排污疏放水系统系统中强制循环水泵、除盐水泵和补水泵的冷却水均接自厂区内部供水母管，回水送入原冷却塔进行冷却，实现循环再利用，回水返回原母管回水管道。每套余热回收系统设置1台2m3定期排污扩容器和1台0.8m3的连续排污扩容期，汽包本体和除氧器的排污经管道进入排污扩容器，冷凝水由积水坑内潜污泵排入厂区污水管道，统一处理后重复利用。紧急放水接至缓冲水箱循环利用。3主要设备参数简介以2x55孔6米焦炉为例，上升管荒煤气余热利用系统设备参数见表2。在荒煤气余热利用系统中，设置两台汽包，一备一用，其特点在于，当设备进行检修时，或者正在使用的汽包出现了问题，汽包需要年检的情况下，启用备用汽包。其优点为：避免了上升管换热器的干烧，延长了上升管换热器的使用寿命；防止炉顶温度过高，影响工人的操作；生产蒸汽不会间断，不影响其他生产的进行。上升管换热装置存在夹套式和盘管式两种形式。表2设备参数表
3.1夹套式上升管基本参数和特点工作压力（汽水管路）1.0MPa（G）设计压力（汽水管路）1.6MPa（G）工作温度（汽水管路）175℃设计温度（汽水管路）240℃进口荒煤气温度：650℃～870℃出口荒煤气温度：大于450℃材质：15CrMo数量：112台（其中2台库备）夹套式上升管管壁由多层材料构成，由内到外依次为：①纳米导热层。②耐高温耐腐合金。③导热体。④几何态换热体。⑤纳米保温层。⑥外保护层。为了防止漏水，上升管内侧的水夹套采用的材质为特殊合金，这种合金在2600℃以上高温时熔化成型。为了增加其抗应变性，在高温熔化成型后需与外层无缝钢管加工融合，充分利用了特殊材料的耐磨和耐高温性，又利用了钢管的强度，二者有机结合形成防漏保护层。上升管换热器的主体部分为无缝完整结构体，这种结构体是通过特殊设计和加工制造而成，呈异性几何态规律排列，无缝钢管形式的金属导热体保证无水渗漏。换热器壁导热和绝热的纳米材料与特殊合金二者的高温熔合，具有防腐、耐高温、不挂结的特性，纳米导热材料的选择和应用最大程度避免大面积结焦。几何态换热体是独立受压结构，位于内层和外层之间，独立于整个结构，利用蓄热导热材料保证换热效果稳定可靠。纳米保温层材料的选择和应用不仅保证了热交换效率而且降低了环境温度。3.2盘管式上升管基本参数和特点工作压力（汽水管路）1.0MPa（G）设计压力（汽水管路）1.6MPa（G）工作温度（汽水管路）175℃设计温度（汽水管路）240℃进口荒煤气温度：650℃～870℃出口荒煤气温度：大于450℃材质：15CrMo数量：112台（其中2台库备）盘管式上升管换热器管壁由多层材料组成，从内到外依次为：①纳米导热层。②耐高温耐腐合金。③导热体。④独立换热盘管。⑤大空间流态型导热层。⑥纳米保温层。⑦外保护层。盘管式上升管换热器内壁采用耐高温进口纳米导热材料，耐热温度为1800℃，经过500℃的高温后内表面形成均匀光滑而又坚固的釉面，无死角，不易造成结焦，即使结焦，也不易附着，而且易于清除[5]。通过进水流量和出口荒煤气温度的自动调节控制，一定程度上控制了上升管的除盐水进出口温度差，出口荒煤气温度的合理控制（不低于450℃）减缓焦油的凝析形成，及其他成分的附积[5]。新型导热材料的应用，确保了换热过程中温度的稳定。3.3两种上升管换热器的对比表3夹套式和盘管式上升管对比表
24《资源节约与环保》2019年第3期
电商扶贫”，将光伏扶贫作为扶贫的重要方法。2017年8月，宝鸡市政府发布《宝鸡市产业发展规划》，瞄准国际国内新能源产业发展趋势，将光伏产业作为重点扶持产业，集中力量发展太阳能光伏应用系统，打造太阳能光伏产业链，将宝鸡建设成陕西省太阳能光伏应用系统制造基地及建设宝鸡光伏应用系统技术中心，并重点在光伏离/并网发电逆变器、控制器、光伏储能电池、光伏装备制造等关键领域的核心技术上取得突破，并占领相关领市场。5宝鸡市光伏项目的市场前景分析新型能源产业是宝鸡市能源利用结构的薄弱环节[11]，就太阳能产业来说，截止2018年，宝鸡市分布式光伏发电项目总发电总容量为735.95KW，市场远未饱和[12]。由于光伏项目的回收成本及利润率低于其它农业项目，且并网程序复杂，影响了农户建设的积极性。宝鸡市本地企业承建项目不足10%，后续服务体系还未建立，制约着宝鸡市光伏产业的发展。李超[13]等人认为应当大力发展太阳能光伏项目在农业中的应用，如针对宝鸡市68%的耕地都是旱地的情况而修建的2000余个集雨窖多在偏远山区，许多集雨窖因没有供电配套设施而没有发挥应有作用，可以考虑用太阳能光伏发电解决灌溉用电。其实，随着宝鸡市建设关天副中心特大城市步伐的加快，蔬菜基地建设持续快速发展，安装太阳能杀虫灯、光伏太阳能薄膜生态大棚，既实现能源自给，又能达到保护农村生态环境，减少食品安全事故的目的。此外，针对养殖基地提供能源供给，在养殖场屋顶建设光伏电站，为牲畜、养殖场所提供热量和电力，以确保顺利过冬。在光伏扶贫方面，应根据地区特征，将光伏与温室大棚、林业、畜牧业、渔业等结合起来，体现“光伏+”的经济性和可持续性，为农民增加收入。目前，宝鸡市千阳县围绕脱贫攻坚目标而大力发展光伏项目，现已成为全省政府注资建设规模最大的光伏扶贫县[14]。随着建设光伏发电系统的成本的持续下降，建设单位还可以积极地优化工艺和设计，有针对性地拓展工商业供电市场，为客户提供安全、持续、可靠的光伏供电方案。结语首先，本文从影响光伏发电的两个主要自然因素，即从太阳辐照量和温度方面分析了在陕西省宝鸡市发展太阳能光伏产业的利弊。虽然宝鸡市的太阳能资源不丰富，但由于平均气温较低、日常时间较长的原因，在宝鸡市开展太阳能项目比其它的处于相同太阳辐照水平的低纬度及同纬度城市要有利得多。其次，通过对宝鸡本地的太阳能市场分析，可考虑将光伏与农、林、牧、渔等结合起来，开展光伏扶贫项目和针对工商业供电的分布式项目。再次，更为重要是依靠宝鸡市政府大力发展太阳能产业的契机和本地区的现有基础，发展光伏产业核心技术，打造光伏应用系统技术中心、形成光伏产业关键设备及零部件的制造基地，利用宝鸡市紧靠西北、华北及西南等太阳能资源极为丰富的地区的优势，将宝鸡市的光伏技术及产品推向这一广阔市场。参考文献[1]袁小康，谷晓平，王济.中国太阳能资源评估研究进展[J].贵州气象，2011，35（5）：1-4.[2]杨贵恒，张海呈，张颖超，等．太阳能光伏发电系统及其应用[M]．北京:科学出版社，2005.[3]陶苏林，戚易明，申双和，等.中国1981~2014年太阳总辐射的时空变化[J].干旱区资源与环境，2016，30（11）：143-147.[4]王峥，任毅.我国太阳能资源的利用现状与产业发展[J].资源与产业，2010,12（2）：89-92.[5]刘爽.太阳能资源利用与太阳能建筑发展[J].科技与社会，2007（6）：39-40.[6]吴林荣，江志红，鲁渊平，等.陕西太阳总辐射的计算及分布特征[J].气象科学，2009，29（2）：187-191.[7]王春娟，杨婷婷.陕西宝鸡市近50年农业气候资源特征分析[J].西北农林科技大学学报：自然科学版,2012，40（11）：53-58.[8]2017年宝鸡市国民经济和社会发展统计公报[R].宝鸡：宝鸡市统计局，国家统计局宝鸡调查队，2018.[9]2017年广州市气候公报[R].广州：广州市气象台，2018.[10]中央气象台全国天气预报[EB/OL].http://www.nmc.cn/,2018-11-20.[11]张苏林.新型能源产业是宝鸡经济崛起的强大引擎[J].西部财会，2012（8）：77-79.[12]马云飞，刘会茹，仝尚伟，等.浅谈宝鸡市农村可再生能源利用的现状与对策[J].资源节约与环保，2018（1）：54-54.[13]李超，李官民.光伏产业在宝鸡市现代农业中的应用[J].现代农业科技，2015（19）：222-223.[14]王李琳.从宝鸡看光伏发电扶贫工作的现状、问题和对策[J].新西部，2018（14），29-30.作者简介唐平（1986-），男，博士，研究方向为材料科学、新能源及储能技术。结语上升管荒煤气余热利用技术能够有效的回收焦炉荒煤气的显热，降低烟气温度，生产蒸汽产品，不仅有效的提高了焦化厂的能源利用率，创造了经济效益，而且降低了炉顶温度，改善了作业环境，达到了节能减排的效果。两种类型的上升管换热器，可满足不同工况焦化厂的需求。该技术的节能效果显著，在焦炉荒煤气余热利用领域具有广阔的前景。参考文献[1]宋肖的.工业余热回收热管换热器的实验研究[J].2013.[2]王文青.上升管余热利用技术在新钢焦化厂的应用[J].冶金动力，2017，12（214）.[3]姚礼鹏.炼焦荒煤气上升管余热回收研究[J].2016.[4]尹维权.焦炉上升管荒煤气余热回收利用技术分析[J].酒钢科技，2017，（3）.[5]江曙光.焦炉显热回收概述及荒煤气余热利用实例分析[J].河北冶金，2017，（7）.作者简介樊响（1982-），男，北京，硕士，北京中冶设备研究设计总院有限公司，主要研究方向：余热发电及钢铁企业能源资源综合利用。（上接第19页）
（详细方案）焦炉烟道气余热利用脱硫脱硝一体化技术方案-1
（详细方案）焦炉烟道气余热利用脱硫脱硝一体化技术方案-1
0 引言
本方案是在原烟道旁设置旁路烟道，安装余热回收系统设备—热管蒸发器，将其烟气余热进行回收利用，降到170℃左右进入下道工序或排空，余热回收系统设备—热管蒸发器可产出表压0.8MPa压力的饱和蒸汽，可用于生产、生活使用或者发电。
脱硫塔是烟气脱硫和产生硫酸铵盐的装置。烟气中的SO2在脱硫塔中被除去。烟气中的二氧化硫与自喷淋层逆流而下的 PH值为5.5~5.9的硫酸铵和亚硫酸铵反应生成硫酸氢铵和亚硫酸氢铵，生成的硫酸氢铵和亚硫酸氢铵回流到塔釜过程中与添加的氨水发生反应，生成硫酸铵和亚硫酸铵，使其保持吸收二氧化硫的能力。塔釜溢流至氧化室的亚硫酸铵被空气中的氧气氧化为硫酸铵，生成的硫酸铵溶液通过干燥系统干燥后生成固体硫酸铵外售。
经脱硫塔处理后的烟气进入脱硝塔，与臭氧混合，使烟气中的NOx被氧化，氧化后的烟气更容易被尿素溶液吸收，在吸收塔内，烟气与尿素水溶液进行对流接触，NOx 与尿素反应生成氮气、二氧化碳、水。脱硝塔塔顶的气体主要成分为二氧化碳和氮气，直接排入大气，脱硝塔塔底的工艺水重新配制尿素溶液，循环利用。
采用湿式-氨法脱硫，强制氧化-尿素还原法烟气脱硝，工艺技术先进、成熟、可靠，运行所需原料市场供应充足。项目实施后可实现减少污染物排放和资源浪费，达到有效的目的，实现节能减排，具有良好的经济效益和环境效益。焦炉烟气脱硫脱硝一体化工程工艺流程框图
工艺原理
1、氨法脱硫 氨法脱硫是利用二氧化硫[SO2]与氨[NH3]在常温下反应，生成亚硫酸铵[(NH4)2SO3],然后氧化生成硫酸铵[(NH4)2SO4]的原理,对烟气中的二氧化硫进行治理。该法不仅避免了双碱法、石灰石-石膏法等工艺会产生大量石膏[CaSO4]混合物无法处理的弊端，还有另一个优点就是脱硫效率随着烟气含硫量增加而增加，对二氧化硫[SO2]含量大于1000mg/Nm3的烟气，其脱硫效率可达到98%以上。
钢铁企业余热资源的回收与利用
钢铁企业余热资源的回收与利用
摘要：本文首先分析了钢铁企业余热回收的现状，接着分析了钢铁企业余热资源的回收与利用的措施，希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词：钢铁企业；余热资源；回收；利用；措施
引言：
当烟气从出口排出时的余热温度在100℃以下，那么将会产生大量的潜热，将这些潜热转换为热量在钢铁行业可以得到有效的应用。类似的余热利用数不胜数，每年通过余热的利用，钢铁行业可以节约大量的蒸汽等物质，由此可见，余热回收能够有效的节约能源成本，促进钢铁行业的发展，同时也能为我国的节能减排工作做出突出贡献。
1钢铁企业余热回收的现状
当前，我国的钢铁企业在进行作业的过程中主要有几种产生余热的形式，分别是高温烟气、冷却介质、炉渣、高温凝结水等。目前，我国很多钢铁企业在进行钢铁生产的过程中都会通过对于余热的利用来进行低压蒸汽的生产，这种余热回收手段也是最基础、最广泛的余热回收利用手段。但是，仅仅只有这一种余热利用回收手段仍然显得我国钢铁企业在进行余热回收利用的过程中没有体现其应有的技术水平，余热回收率过低，仅仅有30%左右。这其中又以高温余热的回收利用率最高，可以达到40%以上，而低温余热的回收利用率却很少，只有1%左右。但是如果针对世界上其他先进国家进行观察，我们能够发现先进国家的钢铁企业在进行运转的过程中，对于余热的回收利用率往往非常高，普遍在85%以上甚至90%以上。由此可见，当前我国在钢铁企业余热回收方面仍然处于初级阶段。
2钢铁企业余热资源的回收与利用的措施
2.1烧结环冷系统余热回收利用 在钢铁生产的烧结工序中，烧结矿在经过环冷机冷却时，会产生大量温度较高的热烟气，如果这部分烟气直接排入大气，不仅会造成较大的能源损失，还会对大气造成严重污染。烧结工序的能耗仅次于炼钢工序，约占总能耗的9%-15%，所以对烧结环冷机中的余热进行回收利用具有很大的节能空间，并且可产生较大的经济效益。在烧结机生产线中都会配备相应的环冷机，对于烧结矿经过环冷机时产生的高温烟气可以采用两种余热回收利用措施。利用循环风机将烧结环冷机一段和二段混合的高温烟气引入余热锅炉，利用余热锅炉生产蒸汽发电。对于三段与四段的高温烟气，其与经过中压过热器后混合的烟气再经过加热器后重新返回环冷机用于冷却烧结矿，提高余热利用效率。但是余热发电方式增加了热能转化为电能的环节，且电能并网难度较大。还可以采用余热驱动机械方案，因为余热锅炉会产生压力和温度不同的两种蒸汽，所以可分别将这两种蒸汽用于汽轮机的主蒸汽和补汽，利用汽轮机驱动水泵、风机、压缩机，可降低因为增加能量交换而产生的损失。在实际应用的过程中，每种方法都存在各自的优缺点，所以还需要根据钢铁企业的生产实际进行相应的改造。在环冷系统余热回收利用中，受到各种因素的影响会降低余热回收利用率，所以要根据实际情况进行调整。比如环冷系统漏风会降低余热回收量，可完善烧结环冷风机的密封装置，从而提升余热产汽能力。
焦炉余热回收系统及实用性分析
焦炉余热回收系统及实用性分析
摘要：根据我国提倡的节能减排政策，从焦炉生产的整体工艺上进行思考，结合国内外焦化企业的总体设计，论述焦炉的余热回收系统的优缺点和应用的必要性。
关键词：焦炉 余热回收 优缺点
焦化企业在生产过程中，焦炉本体、烟气管道、成熟焦炭等产生大量可回收的热能，在国家提倡节能减排政策的大背景下，如果能高效回收利用这些能源，既能满足企业的生产和生活需要，又能够减少企业排放。是一项利国、利企、利民的工程。
1 焦炉的余热资源
焦炉的余热资源大约70%来自成熟焦炭和高温干馏产生的荒煤气，15%来自炙热的炉体，15%来自烟道废气。由于焦炉炉体受到周围化产工艺及炼焦工艺设备的影响，因此这部分的余热资源还无法进行回收利用。其他三部分均可进行回收利用。
2 余热资源的回收和利用
2.1 荒煤气余热回收技术
从焦炉炭化室经上升管逸出的650～750 ℃荒煤气带出的热量占炼焦耗热总量的32%左右。 2.1.1 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20世纪70年代初首先在首钢、太钢等企业的单集气管焦炉上使用。但是有些企业不知道什么原因就放弃了这项技术，不再使用。
技术优点:投资少,使用过程中所消耗的费用低。
技术缺点:(1)回收的热量仅为荒煤气部分余热,且在上升管根部由于煤气聚冷易造成焦油析出,最终引起结石墨严重。(2)虽然他的技术不断完善,但是其本身的管理风险还是很大的，易发生如上升管夹套内压过大或漏水等突发情况,均会对焦炉造成很大的危害。(3)若不采用新的工艺技术匹配,回收热量产生的低压饱和蒸汽利用途径受到极大限制。
2.1.2 导热油夹套技术
日本新日铁公司于1982年开发了利用导热油回收焦炉荒煤气余热的技术,并将回收的热量用于炼焦煤的干燥,形成了第一代炼焦煤调湿技术。
技术优点:安全性高,回收热量可在一定范围内精确调整,上升管结石墨现象比汽化冷却方式少。
煤焦化行业剩余煤气发电技术应用
煤焦化行业剩余煤气发电技术应用
摘要：我国是世界焦炭产量最大的国家，但每年在炼焦过程中浪费了大量的焦化煤气，如果能够积极利用这一资源，每年可以节约数千万吨标准煤。焦化煤气发电是一种比较便捷的综合利用方式，利用焦炉富余煤气发电，在节能减排的同时还可以创造很高的经济效益，较好的解决了因煤气放散而浪费能源、污染环境和外购电能的矛盾。该技术成熟，建设周期短，投资少，回收快，机组集成度高，操作简单。因此，选用专业的煤气发电机组风险小，见效快，能有效起到降本增效作用，还可以有效回避甲醇及化肥生产的市场风险，基于焦炉煤气的综合利用对于缓解我国能源紧张具有重要意义。
关键词：焦炉煤气 ；余热发电；节能
煤气是煤焦化生产工艺的重要产品之一。如何高效合理的利用剩余煤气是企业生产降低污染排放、提高经济效益的一个重要课题。在焦化生产的工艺流程，分析了剩余煤气发电技术在焦化生产中的具体应用。通过对企业生产用电负荷技术及电量平衡分析、发电机组的功能机技术参数配置、电力系统主接线、一次线、二次线配置等方面介绍了发配电部分的各项具体功能概况。论述了炼焦剩余煤气发电的技术可行性。同时，还结合了当前的焦化行业形势分析充分利用剩余煤气的必要性。验证了焦炉剩余煤气发电技术在焦化行业是一个值得推广和容易实施的的节能环保项目。
一、焦化煤气的不合理利用造成问题
在目前生产焦炭的工艺流程中，绝大多数的项目没有回收利用焦化煤气，不是采取火炬头排空燃烧，就是直接放散。不仅造成了资源的严重浪费，对环境也产生的巨大污染。在一些产焦地区，大气污染已经达到了触目惊心、无法忍受的程度，空气中弥漫着呛人的烟雾和硫化氢的臭味，造成当地呼吸道疾病的蔓延，肺癌发病率持续走高，严重危害到当地人民群众的身体健康，对社会稳定和经济持续发展都构成了极大的威胁。如何能够有效利用炼焦伴生煤气资源，对于中国的可持续发展是一个非常重要的课题，它不仅仅是治理环境污染，更主要的是节约资源，提高能源利用效率，解决目前的电力、煤炭供应紧张局面，维持国家社会和经济的可持续发展。资源的大量浪费挥霍和环境的急剧恶化，是资源供应的大限即将临至，到那时让我们的孩子们守着一片荒芜的国土将如何面对他们的未来，如果我们现在立即行动也许还能亡羊补牢，国务院发展研究中心已经建议国家将节约资源与环境保护和计划生育共同列入“基本国策”，国务院主持的国家中长期能源发展规划中也确立“节能优先”的宗旨，要落实这一决策，有效回收利用焦化煤气是一项必不可少的工作。
焦炉上升管荒煤气余热回收系统中汽包尺寸的确定
焦炉上升管荒煤气余热回收系统中汽包尺寸的确定
提出了焦炉上升管荒煤气余热回收系统中汽包直径和直筒段长度设计计算的方法，并就实际工程进行举例，列举了汽包选择需要注意的问题。
标签：汽包；蒸汽空间体积负荷；荒煤气；余热
1 概述
汽包是焦炉上升管荒煤气余热回收系统的重要组成部分，它的主要作用如下：
（1）接受从除氧器或给水预热器来的给水，向过热器输送饱和蒸汽，与循环上升管、循环下降管连接构成闭路循环。
（2）汽包中存有一定数量的饱和水，因而具有一定的蓄热能力。当焦炉上升管荒煤气余热回收系统工况发生变化时，可以减缓汽压变化的速度。蓄水量越大，越有利于负荷发生变化时的运行调节。
（3）汽包内具有一定的蒸汽容积，将进入汽包的汽水混合物加以分离，并从蒸汽中分离出汽水混合物携带的各种有害介质，从而获得满足一定品质要求的饱和蒸汽。
（4）汽包内部安装有给水、加药、排污、分段蒸发和蒸汽净化等装置以改善蒸汽品质。
2 汽包体积的确定
汽包内部空间在正常水位以上部分称为蒸汽空间；以下部分称为水空间或水室。蒸汽空间的体积称为蒸汽空间体积或蒸汽体积；水空间的体积称为水体积。
（1）汽包体积（一般不计算封头体积）按下式计算：
V=AL
式中：V-汽包体积，m3；A-汽包圆面积（指按内径计算的面积），m2；L-汽包直筒段长度，m。
（2）蒸汽空间的体积按下式计算：
V1=A1L
式中：V1-蒸汽空间体积，m3；A1-蒸汽空间的横断面积，m2。
蒸汽空间的横断面积按下式计算：
式中：h1-蒸汽空间高度，m；D-汽包直径（指内径），m。
（3）蒸汽空间体积。蒸汽空间体积应能满足汽水分离和蒸汽干燥的需要，其大小可由蒸汽空间体积负荷和蒸汽空间高度决定。通过蒸汽空间单位体积的蒸汽体积流量，称为蒸汽空间体积负荷，用RV表示。
RV=qmν”/V1
式中：RV-蒸汽空间体积负荷，m3/（m3·h）；qm-蒸汽质量流量，kg/h；ν”-蒸汽比容，m3/kg。
上升管余热回收利用常见故障及排除刘志成1杨国魏先奎郝海云
上升管余热回收利用常见故障及排除 刘志成1 杨国 魏先奎 郝海云
发布时间：2023-04-25T08:29:41.334Z 来源：《中国电业与能源》2023年4期 作者： 刘志成1 杨国 魏先奎 郝海云
[导读] 重庆钢铁股份有限公司炼铁厂焦化工序5#、6#焦炉上升管余热回收项目于2022年3月初步建设完成开始项目试生产调试。在调试期和运行过程中系统运行多次发生故障，产生的过热蒸汽温度无法满足化产单元粗苯蒸馏需求，为了系统稳定运行，尽快实现项目目标，工
程技术人员开展项目研究排除常见故障。
（1 重钢钢铁股份有限公司炼铁厂 400081）
摘要：重庆钢铁股份有限公司炼铁厂焦化工序5#、6#焦炉上升管余热回收项目于2022年3月初步建设完成开始项目试生产调试。在调试
期和运行过程中系统运行多次发生故障，产生的过热蒸汽温度无法满足化产单元粗苯蒸馏需求，为了系统稳定运行，尽快实现项目目标，
工程技术人员开展项目研究排除常见故障。
关键词：焦炉上升管；余热回收；故障； 措施
前言
重钢炼铁厂焦化工序现有三组六座焦炉，二期5、6#焦炉为2×60孔6米顶装焦炉，配套独立的化产设施于 2012 年建成投运。其中5、6#
焦炉对应二期化产单元，化产单元的管式炉主要用于加热富油和产生过热蒸汽，每生产1吨180℃前粗苯消耗1t-1.5t蒸汽。5、6#焦炉上升管
余热回收利用项目于2021年10月开工建设，2022年3月初步建设完成开始项目试生产调试，产生的在调试期和运行过程中系统运行多次故
障，过热蒸汽温度无法满足化产粗苯蒸馏需求，针对发生的故障，工程技术人员开展技术研究，采取措施排除故障。
1 上升管余热回收技术路线及工艺流程
自外部管网送来的除盐水进入系统除盐水箱，经除氧器给水泵加压送至热力除氧器，除氧后含氧量≤15μg/L，再经汽包给水泵加压送入
汽包，汽包内的水经下降循环管进入强制循环泵，强制循环泵加压送入焦炉上升管换热器，在上升管换热器内被高温荒煤气加热为汽水混
焦化厂焦炉烟道废气余热利用途径及设计方案
1 / 8 焦化厂
焦炉烟道废气余热利用途径及设计方案
1、热管技术：
用热管余热锅炉回收焦炉烟道废气余热生产蒸汽技术，因其投资省，见效快而快速发展。
烟道废热余热回收生产蒸汽的工艺原理：热流体的热量由热管传给放热端水套管内的水，并使其汽化，所产汽—水混合物经蒸汽上升管达到汽包，经集中分离后再经蒸汽主控阀输出。
由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。
焦炉烟道废气余热生产蒸汽的工艺流程：
在焦炉主烟道翻板阀前开孔，将焦炉主烟道废气引出，经调节型蝶阀入余热回收系统，换热降温后约170 ℃的烟气通过风机抽送，再经开关型蝶阀排入主烟道翻板阀后的地下主烟道，最后经焦炉烟囱排入大气。
锅炉水被加热后汽化，经汽包并计量后并入蒸汽管网，供各生产车间使用。
余热回收系统由软化水处理装置、除氧器、水箱、除氧给水泵、锅炉给水泵、热管蒸汽发生器、软水预热器汽包、上升管、下降管等组成。 2 / 8 其核心技术是热管技术回收烟气中的显热，将软化水加热成水蒸气，其工艺流程图如图图所示。
焦炉烟道废气余热回收生产蒸汽系统是一项节能减排工程，产生的饱和蒸汽可并入焦化厂蒸汽管网，供低压蒸汽用户使用。
2、煤调湿：
煤调湿是将炼焦煤在装炉前除去一部分水分，保持装炉煤水分稳定在6%左右，然后装炉炼焦。
利用焦炉烟道废气煤调湿工艺不但可以节省能源，减少废气、废水、废热的排放，而且可以提高装炉煤堆密度及炼焦初期升温速度、缩短结焦时间，从而实现节能降耗的目的。
煤调湿装置的热源主要有导热油、蒸汽和焦炉烟道废气等。相比较而言，以导热油和蒸汽为热源的煤调湿工艺存在设备繁琐、运行费用高等问题；以焦炉烟道废气为热源的煤调湿工艺可以利用废气余热干燥入炉煤，热效率高，节能效果好。
目前以焦炉烟道废气为热源的煤调湿工艺主要有流化床式、风动选择式和沸腾流化床式等。 3 / 8 2.1、流化床煤调湿：
焦炉用上升管换热器余热回收阐释
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。饱和蒸汽由汽包上部的管座引出汽包，为了最大程度上获得干燥的饱和蒸汽，在出口管前的蒸汽空间装有汽水分离器，以分离蒸汽中剩余的水分。
荒煤气显热回收换热器
荒煤气显热回收换热器
摘要
炼焦过程中，产生大量750℃-800℃荒煤气，传统工艺是采用循环水喷淋急冷，使荒煤气瞬间降温至80-90℃，荒煤气显热全部被浪费。为可靠稳定的回收荒煤气显热，本文从以往荒煤气换热器存在的问题及荒煤气本身的特性出发，并通过换热器的换热过程方程分析，提出一种荒煤气显热回收上升管换热器。
关键词：荒煤气 ；换热器；结焦
1概述
随着炼焦技术的发展，煤焦化工艺中的余热利用也越趋完善，红焦蕴含的余热通过干熄焦技术回收用于发电，焦炉大烟道废气余热也通过热管换热器得到有效回收用于产生高温热水或低压蒸汽用于蒸氨，而荒煤气显热回收却因存在结焦及换热器可靠性问题而进展缓慢。随着国家对节能环保行业的支持力度增加，荒煤气显热的回收也越来越受到行业重视。
2荒煤气特性及显热回收中存在的问题
荒煤气显热回收换热器安装在焦化炉顶部荒煤气出口处，替换原焦炉上升管，通常将此换热器称为上升管换热器。上升管换热器内壁容易结焦、石墨化，甚至完全封堵荒煤气流通烟道，这不仅很大程度降低换热器换热能力，还可能严重危及碳化室及后端工艺的运行安全。上升管换热器在运行中，由于交变热应力影响，容易出现焊缝拉裂、漏水、漏气等问题，导致其使用寿命较短，可靠性差。
2.1荒煤气结焦特性
荒煤气结焦是指荒煤气中的焦油气在换热器换热面凝结并石墨化的过程。冷凝在荒煤气上升管换热界面的焦油滴，遇到高温荒煤气时，焦油发生热解和热缩合反应重新汽化，生成石墨温度越高，石墨的沉积量越大。荒煤气结焦需要的条件为：
2.1.1荒煤气中焦油露点温度，常压下为400-500℃[3]。当荒煤气温度低于焦油露点温度时，焦油气冷凝析出为雾状液滴，焦油液滴与换热器壁面碰撞时黏附在换热器壁面上。
2.1.2换热界面温度较低，荒煤气中的焦油蒸汽在温度较低的换热器壁面冷凝析出在。换热界面温度在300℃以下时，焦油大量析出，换热界面温度大于350时，焦油析出物较少。
浅谈炼焦煤气初冷器余热利用技术
浅谈炼焦煤气初冷器余热利用技术
炼焦过程产生的荒煤气在上升及集气管经循环氨水喷洒降温至82℃，再到煤气初冷器进行冷却至22℃，以将煤气中的水蒸汽、焦油、萘、氨等杂质冷凝冷却下来，实现化产品的回收，降低煤气处理工序负荷。现北营焦化厂一区煤气初冷器采用横管式，分为三段，自上而下依次为高温水段、中温水段和低温水段。高、中温段采用中温循环水冷却，煤气的热量为中温循环水带走，通过凉水架排入大气中，既浪费了热量，又增加了中温循环水系统的功耗及循环水用量，而初冷器低温段又需要消耗低温水，增加了燃气或蒸汽高品位能源的消耗，不符合企业低碳绿色转型发展的要求，且一区现有制冷机负荷不能满足生产需求。
1.改造的必要性
北营焦化厂一区初冷器为三段结构。根据初冷器换热面积及煤气量计算，采暖段循环水温度通过科学调节，水温可高达70～73℃，在夏季可利用此温水通过新上超低温制冷机系统实现制冷。在冬天可直接用于供暖，既回收了循环水余热，又实现了采暖水的闭路循环，既降低了新水消耗，又降低了循环水系统用电负荷，提高了经济效益，降低了生产成本；过度季节仍可使用循环水冷却，保证煤气冷却效果。新机组设计可以替代原两台蒸汽型机组，达到减少蒸汽耗量目的。北营焦化厂一区初冷器换热面积及煤气量等基本参数，见表1。
2.余热回收工艺流程、技术方案
针对北营焦化厂一区现有制冷机无法满足工艺要求的实际情况，由于目前初冷器一段改造困难，根据厂区现状，研究开发余热制冷机技术。经探讨及现场核实，在气液分离器与大循环之间加设换热器，换出73-66℃的热水，根据热量计算，可换出700t/h的热水，可选出350万大卡制冷量的机组。不足部分增加循环氨水换热器，利用循环氨水的余热，循环氨水温度不能太低，控制在73℃以上，夏季氨水循环量为500t/h，温度在85-83℃左右，可换出73-66℃的热水700t/h，同样可选出350万大卡的机组一台，两台热水型机组可完全替代现有的两台350万大卡的蒸汽机组。其工艺流程示意图如图1所示。