无应力盘管式上升管余热回收装置的应用及效果_张鲁斌.pdf

60燃 料 与 化 工Fuel&Chemical ProcessesMar.2023Vol.54 No.2无应力盘管式上升管余热回收装置的应用及效果张鲁斌张建曹雪燕（内蒙古包钢钢联股份有限公司煤焦化工分公司，包头014010）摘要：主要介绍了包钢 5#、6#焦炉大修过程中引进无应力盘管式上升管余热回收装置的应用及运行情况。在 2年的运行时间里，该装置运行稳定，可对焦炉荒煤气显热进行高效、高品位的回收，提高了焦炉的节能率，具有显著的经济效益。关键词：荒煤气；无应力；盘管式；余热回收中图分类号：TQ520.5文献标识码：A文章编号：1001-3709（2023）02-0060-02Application of stress-free coil type waste heat recovery device from ascension pipe and its performanceZhang Lubin Zhang Jian Cao Xueyan（Coking Company of Inner Mongdia Baotou Steel Union Co.，Ltd.，Baotou 014010，China）Abstract：This paper mainly introduces the application and operation of the stress-free coil type heat recovery device form ascension pipe introduced in the revamping of No.5 and No.6 coke ovens of Baotou Steel.During the operation time of 2 years,the device operates stably and can efficiently recover the sensible heat of raw gas,which improves the energy saving rate of coke oven and has significant economic benefits.Key words：Raw gas;Stress free;Coil type;Waste heat recovery在焦炭的生产过程中，配合煤在焦炉中被隔绝空气进行加热干馏，生成焦炭的同时产生大量的荒煤气。650750 的焦炉荒煤气所带出的热量占焦炉支出总热量的361。通常通过在桥管处喷洒循环氨水将焦炉荒煤气中的显热带走，这会造成能源浪费。为了解决此问题，广大焦化从业者从六七十年代就开始对焦化上升管余热回收技术和设备进行研究与尝试，主要包括夹套式、盘管式、导热油式等几大流派，但这几类技术在实际应用时问题较多，导致相关技术研究进展缓慢。直到2014年新一代水夹套式上升管换热器在福建三钢试验成功，上升管余热回收技术再次走进各焦化企业的视线并进入快速发展期，同时该技术被列入国家十三五节能规划的重点推广目录。利用上升管余热回收技术可有效提高资源利用率。包钢5#、6#焦炉为250孔JN60-6型顶装焦炉，2019年11月原地大修复产。焦炉在大修过程中引进了无应力盘管式上升管余热回收装置，该装置与5#、6#焦炉大修工程同步投产，已正常运行2年多。1系统简介1.1工艺流程焦炉上升管余热回收装置由上升管换热器、除氧器、汽包、循环泵等组成。干熄焦除盐水经过除氧器除氧后进入汽包，再通过强制循环泵输送到上升管换热器中，在换热器内回收焦炉荒煤气显热，生成的汽水混合物返回汽包进行汽水分离。分离后蒸汽进入焦化现有蒸汽管网，冷凝液通过循环泵返回焦炉上升管换热器内循环使用2。焦炉荒煤气流程：焦炉炭化室上升管换热器桥管集气管化产回收系统收稿日期：2022-01-06作者简介：张鲁斌（1989-），男，工程师DOI:10.16044/ki.rlyhg.2023.02.01461燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 3 月第 54 卷第 2 期余热回收汽水工艺流程：干熄焦除盐水除盐水箱除氧给水泵除氧器汽包给水泵汽包强制循环泵上升管换热器汽包蒸汽管网1.2无应力盘管式上升管换热器无应力盘管式上升管换热器由内层、中层、外层3部分组成。内层为耐高温抗腐蚀的合金钢材质，采用翅片结构强化传热，提高了换热效率及换热器运行的稳定性。中层设有耐高温固定式盘管，其完全位于上升管内筒外，荒煤气通过内壁传递热量，杜绝了因盘管焊缝泄漏而造成除盐水直接进入焦炉炭化室的情况发生。外层为隔热和保护层，改善了原有上升管表面温度过高的现状；同时对中间层的换热盘管提供保护。每根上升管换热器的底部都设有液封和除盐水泄露排放装置，确保盘管泄漏时能被及时发现。1.3汽水循环系统汽包内的除盐水经强制循环泵后，进入上升管换热器，在上升管换热器内回收焦炉荒煤气显热，生成204、1.6 MPa饱和汽水混合物后进入汽包进行汽水分离。生成的1.6 MPa、204 的饱和蒸汽进入外部蒸汽管网。1.4加药装置加药装置包括1套磷酸盐加药装置（1箱2泵）及1套联氨加药装置（1箱2泵）。加药点设在给水泵前。为防止除盐水中微量的钙在汽包内形成坚硬的钙垢，在除盐水中加入磷酸三钠，使除盐水内微量的钙与磷酸三钠反应形成水渣从排污口排出。2无应力盘管式上升管余热回收装置的使用情况2.1运行情况（1）无应力的盘管结构消除了周期性热应力对焊缝的影响，极大地消除了焊缝破损的隐患，杜绝了焊缝处泄漏造成的取热介质进入焦炉炭化室的情况发生。5#、6#焦炉上升管余热回收装置自2019年12月投产运行已2年多，上升管换热器内壁及翅片结构整体良好，无石墨、焦油堵塞的现象。（2）改善炉顶操作环境。对安装余热回收装置的5#、6#焦炉及使用传统上升管的7#、8#焦炉上升管外壁及炉顶区域温度进行测量，测量结果如表1所示。对比测量结果发现，使用上升管余热回收装置后，炉顶区域温度约降低15，炉顶区域环境温度得到有效改善。表1上升管温度情况对比表（大气温度10）项目炉号上升管三通管壁温度/上升管底部管壁温度/上升管旁炉顶区温度/5#、6#焦炉上升管换热器11 191 313 40 31 197 310 41 49 196 350 40 51 138 286 30 61 195 321 40 81 195 359 39 平均温度185 323 38 7#、8#焦炉传统上升管11 225 359 48 31 213 350 50 49 207 341 49 51 198 330 58 61 223 362 55 81 213 358 56 平均温度213 350 53（3）上升管换热器出汽管设置在上升管上部，在生产过程中容易烧损管道保温层并对管道造成损伤，需对管道路由进行改造，避开上升管盖上方位置。（4）上升管设液封和泄漏排放装置的位置与焦炉纵向中心线平行，导致上升管根部位置空间较小，影响焦炉炉头部位立火道温度的测量，后期对液封和泄露排放装置进行改造，使其与焦炉中心线呈45斜角，增大上升管根部空间。（下转第65页）65燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 3 月第 54 卷第 2 期辐流式沉淀池的直径一般16 m，高效沉淀池的设计参数明显优于辐流沉淀池的参数，实际运行数据符合有关技术规范要求。参考文献 1 罗文悟，邓志平，汪汉生，等.湿法熄焦技术的现状及改进J.山东冶金，2005，27（6）：191-194.2 赵海霞.湿法熄焦工艺中废气污染物排放分析J.山西化工，2007，27（2）：69-71.3 余承烈，李新红，韩温堂.一种大肚圆形沉淀池：中国，ZL201620601341.9P.2017-02-08.4 余承烈.对混凝过程的几点新认识J.工业用水与废水，2003，35（5）：45-46.5 贺玉环，赵建平，余承烈.混凝动力学对混凝工艺实践的指导意义J.工业用水与废水，2006，37（1）：10-13.甘李军编辑（上接第59页）（上接第61页）（1）炭化室炉墙挖补、吊顶检修、揭顶检修等仅能够解决焦炉炉墙强度问题，解决不了炉墙窜漏问题，检修后炉墙窜漏更加严重。（2）焦炉炉顶一个燃烧室多个相连的看火孔窜出荒煤气，说明荒煤气通过烘炉孔进入水平烟道，并进入看火孔。出现这种现象只需要对烘炉孔进行喷涂密封即可，没有必要采用炉顶翻修的办法进行处理。（3）目前砖煤气道喷浆采用的高温黏结剂是一种胶体，液相物质达到50%，喷到硅砖管砖上降温幅度较大，造成管砖炸裂，出现较大裂缝。高温黏结剂受热后，体积收缩率在30%40%，重量失重率为28%35%，泥料很难有较长的挂料时间和较好的密封效果。采用高温黏结剂灌浆的办法只能保证砖煤气道一段时间严密，以后还会出现窜漏，同时还会导致管砖破损更加严重。张晓林编辑（5）干烧严重时，需整体更换上升管换热器。在使用过程中受停电、停水及阀门损坏等影响，上升管换热器被迫进行短时间干烧，最长干烧9 h，恢复通水后可以继续使用，但对上升管换热器结构有损伤。可能造成上升管换热器内部盘管焊缝处出现泄漏，此时需对上升管进行整体更换。（6）尽量缩短上升管换热器更换作业时间。可提前将新的上升管换热器、底座、三通、桥管连接好，采用整体更换的方法，作业时间可控制在3 h以内，对焦炉生产影响较小。2.2节能效果根据生产需求，5#、6#焦炉上升管余热回收装置可产生0.60.8 MPa，204 以上的过热蒸汽。测试期间焦炉满负荷生产情况下，蒸汽日产量为292.1 t，小时产汽量为12.17 t，吨焦产汽量为113.91 kg，节能效果明显。3结语无应力盘管式上升管余热回收装置能适应焦炉生产的工况特点。该装置解决了套筒式、普通盘管式上升管换热器在荒煤气回收过程中对焦炉生产的影响问题，实现了对焦炉荒煤气显热的高效回收，能进一步提高焦炉的节能率，具有显著的经济和环保效益，值得在焦化企业中推广。参考文献 1 郑晓明.焦炉上升管余热回收利用系统的应用及运行效果J.科技风，2020（7）：1.2 张怀东，许宝先，安占来.焦炉上升管余热回收技术J.冶金能源，2017，36（S1）：89-91.韩立影编辑