焦炉余热回收世界难题破解 上升管高效集成技术国际领先

2月2日，由南京华电节能环保设备有限公司研发的介质浴式焦炉上升管荒煤气余热高效回收集成技术在南京通过江苏省经信委组织的新技术鉴定，该技术可帮助焦化行业节省10%~15%的能耗，攻克了焦炉余热余能回收利用的最后一道难关。

中国焦化行业协会首席专家温燕明、镇江焦化煤气集团公司教授级高工万红根等业内专家组成的鉴定委员会认为，该技术属国内外首创，达到国际领先水平，还可为其他行业的高温、高含尘、高腐蚀性工业烟气的余热回收提供了技术方案。

鉴定意见显示，焦炉上升管高温荒煤气热回收是世界难题，也是目前焦化行业节能减排的关键共性技术。华电公司开发的这项分布式余热回收技术模式，采用介质浴结构—热媒盘管内循环的间接余热回收工艺，解决了在高温、高含尘、高腐蚀性焦炉荒煤气余热回收中，广泛存在的换热面结焦、介质泄漏、温度交变热应力疲劳、爆管等问题，实现了能量的梯级高效利用和焦炉的经济安全持续稳定的运行，为焦化行业的绿色转型提供了技术支撑。

华电公司总工程师李菊香介绍，该技术已在徐州华裕煤气有限公司130万吨/年焦炭装置的5.5m焦炉上成功应用，实现了连续8多月整座焦炉上升管荒煤气余热回收利用的整机系统平稳运行，达到了高效余热回收和生产高品质蒸汽的目标。

焦炉是焦化企业生产的关键设备和能量聚集点。焦炉的支出热主要由三部分组成：一是焦炉炭化室出焦时所推出的红焦带出的高温余热，约占37%;二是焦炉上升管排出的高温荒煤气带出的中温余热，约占33%;三是焦炉烟道排出的废气带出的低温余热，约占17%。

其中，红焦带出的高温余热目前已通过干熄焦技术予以回收并发电;烟道气排出的低温余热也已采用煤调湿、煤干燥、热管技术予以回收;但对于焦炉顶部上升管排出的800℃荒煤气，其带出的热量在焦炉输出显热中位居第二，该项中温余热是焦炉余热余能回收利用的最后一道亟待攻破的技术难关。

李菊香介绍，该技术改变传统间壁式换热器的结构模式和传热方式，采用介质浴结构—导热油盘管内循环间接取热，在有限的上升管高度及径向空间内，对上升管内的荒煤气进行余热回收，可持续稳定产出0.8～4.0MPa的中、高压过热蒸汽，满足余热发电等要求。

该技术的实施攻克了焦炉节能的最后一道难关，有助于焦化行业节省10%~15%的能耗，可极大减少焦炉上升管荒煤气冷却降温的喷氨量及后续的荒煤气处理量，有助于推动冶金、煤化工等行业的节能减排，促进我国工业节能技术及装备产业的优化升级。

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焦炉荒煤气具有强烈的刺激性气味，成分极其复杂，含有大量的焦油蒸气、苯蒸气、H2S气体、大量的固体粉粒等。当温度低于450℃时，焦油蒸气就会大量冷凝析出，而温度高于800℃时又会积碳生长石墨，附在换热表面，两者均会使传热系数下降、热回收难以长期有效进行下去。焦油蒸气凝结问题一直是阻碍焦炉上升管余热回收的关键因素。

国际上，前苏联哈尔科夫炼焦厂最早对焦炉上升管进行改装，回收高温荒煤气的热量用于加热采暖用水。1982年，日本新日铁公司开发了利用导热油-联苯醚回收荒煤气热量的技术，并形成了第一代炼焦煤调湿技术，但之后的使用情况未见报道。

国内最初采用的是上升管汽化冷却技术，2006年也曾出现过以导热油作介质的上升管换热技术，但都因为未解决热应力疲劳、壁温控制等问题，致使焊缝撕裂、焦油蒸气凝结和介质泄漏而失败。高效合理地回收焦炉上升管荒煤气余热，产生较高品位的中高压蒸汽，成为世界性的难题。

据统计，我国年焦炭产量44778万吨，全国焦化企业612家，焦炉总数超过2000座，上升管荒煤气余热高效回收集成技术具有很好的市场推广前景和巨大的节能潜力。