我國(guó)煉焦行業(yè)焦化工序能耗占到鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的15%，而煉焦?fàn)t的能耗是煉焦工序總能耗的70%以上，能源成本已達(dá)煉焦工序成本的53%以上，煉焦煤在焦?fàn)t中被隔絕空氣加熱干餾，生成焦炭，同時(shí)產(chǎn)生大量揮發(fā)出來(lái)的荒煤氣。從焦?fàn)t炭化室推出的950～1050℃紅焦帶出的顯熱占焦?fàn)t支出熱的37%;650～800℃焦?fàn)t荒煤氣帶出顯熱占焦?fàn)t支出熱的36%;焦?fàn)t煙道廢氣帶出熱占焦?fàn)t支出熱的17%;爐體表面熱損失占焦?fàn)t支出熱的10%。對(duì)于焦炭帶出的顯熱和焦?fàn)t煙道廢氣熱能已有成熟可靠的干熄焦裝置及焦?fàn)t煙氣余熱鍋爐回收并發(fā)電，而目前焦化行業(yè)對(duì)荒煤氣帶出的顯熱，從上世紀(jì)70年代末期，國(guó)內(nèi)首先開(kāi)始回收嘗試。至今，雖然經(jīng)過(guò)努力，仍未形成成熟、可靠、高效的裝置。目前焦化工藝，仍然是為冷卻高溫荒煤氣必須噴灑大量70～75℃的循環(huán)氨水，降低荒煤氣溫度后，進(jìn)入煤氣初冷器，再由循環(huán)水和制冷水進(jìn)一步降低溫度到21℃左右，回收化產(chǎn)品而高溫荒煤氣帶出顯熱無(wú)法利用而白白浪費(fèi)，所以努力降低煉焦工序能耗尤為重要。

二、概況

煉焦?fàn)t能源支出示意圖如圖1所示，其中紅焦帶出的顯熱占到總能耗的37%，通過(guò)干熄焦技術(shù)進(jìn)行回收利用?；拿簹鈳С龅娘@熱占到總能耗的36%，此項(xiàng)技術(shù)就是將~800℃的荒煤氣降低到~520℃，回收荒煤氣的余熱生產(chǎn)蒸汽供焦化廠自用。

近年來(lái)，南京滬友冶金機(jī)械有限公司開(kāi)展了工藝技術(shù)創(chuàng)新研究。通過(guò)分析原有裝置所有弊病的前提下，對(duì)材料、結(jié)構(gòu)、工藝上作系統(tǒng)研發(fā)，在高效率、長(zhǎng)壽命、高穩(wěn)定、高可靠、低成本上取得了突破，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出新型的余熱回收裝置，該裝置已經(jīng)完成工業(yè)化試驗(yàn)。

新研究開(kāi)發(fā)的余熱利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)熱裝置及固態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)的使用方法與過(guò)去的技術(shù)有根本性的區(qū)別，不會(huì)漏水到焦?fàn)t炭化室，確保焦?fàn)t生產(chǎn)安全。

三、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

南京滬友公司多年以來(lái)開(kāi)展煉焦荒煤氣余熱利用關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用工作，回收荒煤氣余熱生產(chǎn)低壓蒸汽供焦化廠生產(chǎn)自用，或配套螺桿發(fā)電機(jī)組發(fā)電。采用HYWHR煉焦荒煤氣余熱回收項(xiàng)目，焦?fàn)t生產(chǎn)可以：

1：每生產(chǎn)1噸焦炭可以回收余熱生產(chǎn)0.6~1.6MPa的蒸汽110kg，回收能源11kgce/t焦;

2：減少焦?fàn)t循環(huán)氨水量35%，減少煤氣初冷器冷卻水35%;

3：降低煤氣初冷器的熱負(fù)荷，提高焦油收率;

4：降低荒煤氣集氣管、吸氣管的阻力，降低煤氣回收車間電耗;

5：明顯降低上升管表面溫度，顯著改善爐頂職工工作環(huán)境;

6：上升管內(nèi)部石墨生長(zhǎng)量明顯減少，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

四、工藝流程及特點(diǎn)

煉焦荒煤氣余熱回收工藝原理如圖2所示，循環(huán)泵將水送到煉焦?fàn)t上升管換熱器，在上升管換熱器里與荒煤氣間接換熱，加熱后的水在汽包里閃蒸生產(chǎn)低壓飽和蒸汽，此蒸汽送入焦化廠低壓蒸汽管道。

上升管換熱裝置由內(nèi)壁、導(dǎo)熱體、換熱裝置、外壁構(gòu)成，荒煤氣通過(guò)裝置內(nèi)壁傳熱給導(dǎo)熱體，導(dǎo)熱體經(jīng)過(guò)換熱裝置傳熱給軟水，過(guò)熱水在汽包產(chǎn)生蒸汽，可回收荒煤氣顯熱達(dá)36%。

特殊設(shè)計(jì)的上升管換熱器從本質(zhì)化上消除了漏水到焦?fàn)t炭化室的可能性，確保焦?fàn)t安全。系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有每個(gè)上升管換熱器的溫度監(jiān)控系統(tǒng)和萬(wàn)一漏水報(bào)警、排出系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)控每個(gè)上升管換熱器的工作溫度情況和每個(gè)炭化室的荒煤氣溫度，實(shí)現(xiàn)每孔炭化室的火落計(jì)算機(jī)管理，支撐提升焦?fàn)t調(diào)溫管理;如果換熱器水管萬(wàn)一出現(xiàn)漏水，漏出的水順排出管道排到焦?fàn)t排水溝中，并在3分鐘之內(nèi)進(jìn)行聲光報(bào)警，并提示出故障點(diǎn)，操作工只需關(guān)閉相應(yīng)號(hào)的換熱器進(jìn)出水閥門即可，不需對(duì)焦?fàn)t生產(chǎn)做任何調(diào)整和影響。

上升管換熱器是項(xiàng)目的核心，不同于其它工藝的水夾套、導(dǎo)熱油、熱管的傳熱形式。我公司在低熱應(yīng)力的換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面取得了一系列技術(shù)突破。其特點(diǎn)是：

1：將荒煤氣溫度劇烈變化的區(qū)間轉(zhuǎn)變?yōu)榫徛兓膮^(qū)間，使換熱管工作在一個(gè)溫度變化很小的區(qū)間，防止水管破壞;

2：上升管腔體是與大氣相通的非承壓結(jié)構(gòu)，使換熱管外圍處于0壓力狀態(tài)，防止水管漏水后水進(jìn)入炭化室;

3：耐高溫耐腐蝕合金無(wú)縫內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，有效地阻止了水向爐內(nèi)泄露，從而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上本質(zhì)化地確保不漏水到焦?fàn)t炭化室：

4：換熱器內(nèi)筒采用特殊加工工藝處理，具有良好的自潔功能，消除內(nèi)部結(jié)焦堵塞現(xiàn)象，不再需要人工清掃。

5：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)易于監(jiān)控內(nèi)筒和換熱管工作狀態(tài);

6：系統(tǒng)對(duì)每個(gè)上升管換熱器進(jìn)行檢測(cè)，一旦出現(xiàn)故障即可報(bào)警和自動(dòng)處理;

7：外排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即使萬(wàn)一漏水，水也是排到下水道中，不會(huì)進(jìn)炭化室。

六、項(xiàng)目投資與收益：

1、經(jīng)濟(jì)收益：

以年產(chǎn)110萬(wàn)噸焦?fàn)t為例，兩座焦?fàn)t建設(shè)一套裝置，投資回收期1年半左右。年產(chǎn)蒸汽12萬(wàn)噸，小時(shí)產(chǎn)汽量13.7噸/小時(shí)，產(chǎn)汽收益1920萬(wàn)元/年，煤氣回收車間工序節(jié)能收益348萬(wàn)元/年，生產(chǎn)成本及設(shè)備折舊232萬(wàn)元/年，國(guó)家節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)360萬(wàn)(300元/噸標(biāo)煤，1.2萬(wàn)噸標(biāo)煤/110萬(wàn)噸焦)，年總效益2036萬(wàn)元/年。

2、環(huán)保效益：

項(xiàng)目實(shí)施后，還可以改善焦?fàn)t環(huán)保條件，降低吸氣管阻力，減少焦?fàn)t荒煤氣外泄，有利于焦?fàn)t清潔化生產(chǎn)，改善焦?fàn)t爐頂職工勞動(dòng)環(huán)境，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

七、工業(yè)性試驗(yàn)及標(biāo)定：

2015年11月柳州鋼鐵股份有限公司焦化廠和南京滬友冶金機(jī)械有限公司在柳鋼2號(hào)焦?fàn)t進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，目前上升管單管標(biāo)定已經(jīng)完成，噸焦產(chǎn)蒸汽(0.62Mpa，162℃)110kg，單管蒸汽壓力可達(dá)1.6Mpa，201℃。