我國煉焦行業(yè)焦化工序能耗占到鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的15%，而煉焦爐的能耗是煉焦工序總能耗的70%以上，能源成本已達煉焦工序成本的53%以上，煉焦煤在焦爐中被隔絕空氣加熱干餾，生成焦炭，同時產(chǎn)生大量揮發(fā)出來的荒煤氣。從焦爐炭化室推出的950～1050℃紅焦帶出的顯熱占焦爐支出熱的37%;650～800℃焦爐荒煤氣帶出顯熱占焦爐支出熱的36%;焦爐煙道廢氣帶出熱占焦爐支出熱的17%;爐體表面熱損失占焦爐支出熱的10%。對于焦炭帶出的顯熱和焦爐煙道廢氣熱能已有成熟可靠的干熄焦裝置及焦爐煙氣余熱鍋爐回收并發(fā)電，而目前焦化行業(yè)對荒煤氣帶出的顯熱，從上世紀70年代末期，國內(nèi)首先開始回收嘗試。至今，雖然經(jīng)過努力，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，進入煤氣初冷器，再由循環(huán)水和制冷水進一步降低溫度到21℃左右，回收化產(chǎn)品而高溫荒煤氣帶出顯熱無法利用而白白浪費，所以努力降低煉焦工序能耗尤為重要。

二、概況

煉焦爐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%，通過干熄焦技術(shù)進行回收利用?；拿簹鈳С龅娘@熱占到總能耗的36%，此項技術(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，南京滬友冶金機械有限公司開展了工藝技術(shù)創(chuàng)新研究。通過分析原有裝置所有弊病的前提下，對材料、結(jié)構(gòu)、工藝上作系統(tǒng)研發(fā)，在高效率、長壽命、高穩(wěn)定、高可靠、低成本上取得了突破，已經(jīng)開發(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。

新研究開發(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)的使用方法與過去的技術(shù)有根本性的區(qū)別，不會漏水到焦爐炭化室，確保焦爐生產(chǎn)安全。

三、產(chǎn)品優(yōu)勢

南京滬友公司多年以來開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)電機組發(fā)電。采用HYWHR煉焦荒煤氣余熱回收項目，焦爐生產(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：減少焦爐循環(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)部石墨生長量明顯減少，減輕職工勞動強度。

四、工藝流程及特點

煉焦荒煤氣余熱回收工藝原理如圖2所示，循環(huán)泵將水送到煉焦爐上升管換熱器，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，荒煤氣通過裝置內(nèi)壁傳熱給導(dǎo)熱體，導(dǎo)熱體經(jīng)過換熱裝置傳熱給軟水，過熱水在汽包產(chǎn)生蒸汽，可回收荒煤氣顯熱達36%。

特殊設(shè)計的上升管換熱器從本質(zhì)化上消除了漏水到焦爐炭化室的可能性，確保焦爐安全。系統(tǒng)還設(shè)計有每個上升管換熱器的溫度監(jiān)控系統(tǒng)和萬一漏水報警、排出系統(tǒng)，通過監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)控每個上升管換熱器的工作溫度情況和每個炭化室的荒煤氣溫度，實現(xiàn)每孔炭化室的火落計算機管理，支撐提升焦爐調(diào)溫管理;如果換熱器水管萬一出現(xiàn)漏水，漏出的水順排出管道排到焦爐排水溝中，并在3分鐘之內(nèi)進行聲光報警，并提示出故障點，操作工只需關(guān)閉相應(yīng)號的換熱器進出水閥門即可，不需對焦爐生產(chǎn)做任何調(diào)整和影響。

上升管換熱器是項目的核心，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)計方面取得了一系列技術(shù)突破。其特點是：

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入炭化室;

3：耐高溫耐腐蝕合金無縫內(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)計上本質(zhì)化地確保不漏水到焦爐炭化室：

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)計易于監(jiān)控內(nèi)筒和換熱管工作狀態(tài);

6：系統(tǒng)對每個上升管換熱器進行檢測，一旦出現(xiàn)故障即可報警和自動處理;

7：外排水結(jié)構(gòu)設(shè)計，即使萬一漏水，水也是排到下水道中，不會進炭化室。

六、項目投資與收益：

1、經(jīng)濟收益：

以年產(chǎn)110萬噸焦爐為例，兩座焦爐建設(shè)一套裝置，投資回收期1年半左右。年產(chǎn)蒸汽12萬噸，小時產(chǎn)汽量13.7噸/小時，產(chǎn)汽收益1920萬元/年，煤氣回收車間工序節(jié)能收益348萬元/年，生產(chǎn)成本及設(shè)備折舊232萬元/年，國家節(jié)能獎勵360萬(300元/噸標煤，1.2萬噸標煤/110萬噸焦)，年總效益2036萬元/年。

2、環(huán)保效益：

項目實施后，還可以改善焦爐環(huán)保條件，降低吸氣管阻力，減少焦爐荒煤氣外泄，有利于焦爐清潔化生產(chǎn)，改善焦爐爐頂職工勞動環(huán)境，減少職工勞動強度。

七、工業(yè)性試驗及標定：

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械有限公司在柳鋼2號焦爐進行工業(yè)性試驗，目前上升管單管標定已經(jīng)完成，噸焦產(chǎn)蒸汽(0.62Mpa，162℃)110kg，單管蒸汽壓力可達1.6Mpa，201℃。