《焦炉上升管余热高效回收技术创新与应用》

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该项目属炼焦化工领域,焦炉余热回收技术领域。

炼焦化学工业属于典型的能源流程产业,炼焦过程中红焦显热和荒煤气余热是热量损失最大的两项,其中红焦显热已有成熟的干熄焦装置回收发电,而对焦炉荒煤气带出的热量,虽然从上世纪70年代末期国内就开始尝试回收,但至今未形成成熟、可靠、高效的回收利用技术。传统生产工艺中,荒煤气通常以能量流的形式排出,造成了荒煤气热量的白白浪费。在中国工业企业清洁生产、节能减排的背景下,对焦炉荒煤气余热的回收利用研究成为中国炼焦企业研发的热门课题。近年来国内外焦炉荒煤气余热回收大部分研究集中在导热油夹套管、热管、锅炉和半导体温差发电等技术,主要采用“焦炉上升管汽化冷却装置”吸收荒煤气所携带的热量,产生蒸汽以实现热能的回收利用。国内该技术的研发已有较长时间,但在吸热介质、热交换装置材料、系统安全稳定性、运行成本、操作维护等方面存在一系列问题,尚未实现长期稳定可靠的工业化应用。

为了合理有效地利用荒煤气所带出的这部分热量,改善焦炉生产操作状态及提升产品质量,实现焦炉生产节能减排、绿色创效,河钢集团邯钢公司与常州江南冶金科技有限公司合作开展了焦炉上升管余热利用项目研究,项目实施过程中开发了以下关键创新技术:(1)自主设计、开发了焦炉上升管荒煤气显热回收系统,主要分为换热强制循环系统和补水系统,实现了荒煤气余热的高效、安全回收利用;(2)研发了新型高效的上升管余热回收换热装置,有效消除了周期性热应力的破坏问题,具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、使用寿命长等优点;(3)开发了焦炉上升管换热器运行状态监测装置,有效避免了上升管换热器出现泄露或断水干烧事故;(4)开发了焦炉上升管荒煤气显热回收自动控制系统,确保系统高效、稳定运行。项目投用后,邯钢5、6#焦炉上升管的荒煤气温度由之前的750℃左右冷却至450-500℃,每小时可回收0.6MPa、165℃的饱和蒸汽10~12吨,同时吨焦降低工序能耗9-11kgce,年减排二氧化碳2.5万吨,二氧化硫70.5吨。

邯钢5、6#焦炉上升管余热回收是国内首家投产并大规模应用焦炉荒煤气余热回收技术的项目,经济效益和环保效果显著,具有完全自主知识产权,项目研发进程中共获得国家发明专利1项、实用新型专利9项,发表论文2篇;该项目的成功投运引起国内焦化生产企业的广泛关注,拟在安钢、新余钢铁、涟源钢铁等多家焦化厂推广应用,河钢邯宝焦化厂4座7米焦炉正在施工安装。

该项目是焦化领域在节能、环保生产方式上的一次大胆尝试与探索,对于加快中国钢铁工业节能减排技术创新步伐,提升炼焦工序余热资源利用水平和降低工序能耗,有着积极的推动作用,具有里程碑式的示范意义及推广价值。该项目不但从工艺开发、设备制造方面攻克了多项技术难题,提高了上升管换热器的换热效果及使用寿命,而且能显著降低焦化生产过程中碳、硫的排放,对改善大气环境具有积极作用。

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