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上升管余热利用

发布时间:2020-05-23


一、焦炉上升管余热利用概况

    焦化室出口荒煤气温度约为650℃左右,荒煤气经上升管后进入桥管,在桥管段经喷洒的氨水冷却后进入集气管,此时荒煤气温度降低到85℃。由荒煤气带走的热量占炼焦总热量的36%,用循环氨水降温极大地浪费了高温热源并给后道工序带来了大量的冷却水消耗。

在目前大力提倡节能减排的背景下,充分降低碳排放。提出对焦化厂焦炉上升管进行余热利用回收改造,产生1.6MPa饱和蒸汽并网使用。

经过焦化厂大量试验数据及已完工程实际出气量测定,焦炉上升管余热利用项目产蒸汽能力为:Q正常=95-100Kg/吨焦。

1. 目前国内上升管余热利用的主要方式

1.1. 上升管夹套结构

上升管外壁上焊接环形夹套,在夹套下部通入软水,在夹套内水与热荒煤气换热,煤气温度降到450~500℃,水则吸热变成汽水混合物,在夹套上部排出并通过管道送至汽包,汽包内经过汽水分离后,低压饱和蒸汽(一般为0.4~0.7MPa)外供,而饱和水通过管道自流送入上升管夹套下部循环使用。由于夹套容易变形和炸裂此类应用未被推广。

上升管夹套结构与我国的汽化上升管相似, 区别在于吸收上升管荒煤气余热的介质是导热油或是蒸汽, 导热油循环使用。2006年,济钢和济南冶金设备公司在济钢6 m焦炉的5个上升管上进行了导热油回收荒煤气热量的生产试验。2013年唐山达丰焦化厂也安装了蒸汽换热夹套用于无水蒸氨。由于介质在有限换热面积下未发生相变,此方案投资大且回收热量有限。

夹套外层; 2 夹套内层; 3 进油口; 4 出油口; 5 泄油管; 6 换热绕带

1.2. 分离式热管回收

2008年,南京圣诺热管有限公司开发出了利用分离式热管回收上升管荒煤气热量的技术,并在上海梅山钢铁股份有限公司的4米3焦炉的一个上升管上进行了连续性试验。此方案的缺点是结焦严重,影响荒煤气导出。

1 上升管;  2 分离式热管吸热端;  3 上联箱; 4 下联箱;5 汽包;  6 分离式热管放热端;  7 出汽管; 8 补水管; 9 安全阀;  10 上升管外壳;  11 耐火砖层。

1.3. 外套管+盘管形式

外套管+盘管形式,与上升管汽化冷却原理相似,结构进行了改进。2012年武钢做了工业试验,此方案投资大,有爆管现象。

1.4. 插入式热管余热回收

2012年开始研发上升管余热利用装置,主要技术路线是不改变上升管结构利用插入式热管在狭小空间通过液体相变瞬间导出热量,经过5年的艰苦攻关克服了腐蚀、结焦、夹带等难题技术已经成熟并获得了国家发明专利。该系统的主要优点是投资小、传热效率高、换热量大、可以同生产同步施工不影响正常出炉,投用后对原有工艺没有影响等。

二、插入式热管换热器的突出优势

1、插入式热管换热器不需要更换上升管,安装、更换、操作时间短,安装、生产及维护期间不会影响焦炉的正常生产;

2、特有的安全处理方式——每个上升管都为单独的一套控制单元,能够实现自动检漏和干烧报警连锁;特有的水量控制,每个上升管瞬时进水量只有28ml/s,使进水量与出气量匹配,即使漏水也不会对焦炉产生影响;

3、插入式热管换热器安装在上升管内部,即使爆管也不会造成安全事故,系统可靠**极高(换整个上升管形式,如果极特殊情况下爆管,外部没有保护,有可能造****身伤害);

4、插入式热管换热器独有的单管温控调节,使岀汽稳定,通过温度变化微变形技术,有效防止管壁结焦;

5、插入式热管换热器导热效率高,利用相变快速导热;

6、插入式热管换热器采用特殊材质、结构及特有的处理工艺,具有使用寿命长、耐高温腐蚀、防结焦的特点;

7、插入式热管换热器价格低更换方便,运行费用低;

8、插入式热管换热器系统投资小、回收期短、效益相对于其它系统明显提高。




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