焦炉上升管中荒煤气余热回收的结焦问题研究

焦炉上升管中荒煤气焦油蒸汽的结焦问题一直是阻碍其余热回收的关键因素。因为荒煤气中的焦油蒸汽在高温条件下存在着缩合结焦反应,生成的结焦物石墨化,并附在换热表面,使传热系数下降,热回收难以长期有效进行下去。研究了荒煤气中焦油蒸汽结焦特性,研究结焦沉积物形成的条件及影响因素,有利于最大程度回收利用荒煤气余热,并防止荒煤气在上升管内冷却时结焦。     

炼焦荒煤气上升管显热回收换热过程动态特性

煤焦油结焦是制约炼焦荒煤气上升管显热回收换热器长期高效安全运行的主要因素。通过调控荒煤气及上升管管壁温度抑制煤焦油析出是防止结焦的有效措施。基于多孔介质非热平衡模型,建立了内嵌螺旋盘管及多孔填料的荒煤气显热回收套管换热器的一维非稳态热传递模型。结合炼焦周期内荒煤气流量与温度瞬时数据计算得到荒煤气、上升管管壁、填料层、熔融盐温度动态变化,分析了填料层热容、填料层有效导热系数及熔融盐流量对其动态变化的影响,并提出了有效控制荒煤气及上升管管壁温度的方法。结果表明：荒煤气中煤焦油析出及结焦主要发生在炼焦后期荒煤气流量减小时;填料层导热系数是上升管换热器设计时考虑的重要参数,增大填料层导热系数可显著提高余热回收效率,但会使荒煤气与上升管管壁温降增大,设计时应在保证焦油蒸汽不发生冷凝的前提下尽可能增大填料层导热系数;炼焦后期,通过切断熔融盐取热,并合理设计填料层导热系数、填料层热容及熔融盐入口温度等可实现上升管管壁温度调控,从而避免荒煤气中煤焦油析出及结焦。     

焦炉余热综合利用研究进展

煤炭是我国主要化石能源,大力发展煤化工具有重要的战略意义,而煤焦化作为煤化工领域的一种重要技术得到了广泛的应用。目前的煤焦化技术耗能巨大,除高温干馏所需能量和炉体散热外,其余绝大多数能量最终转换成红焦显热、烟道气余热和荒煤气余热等待回收的热量。充分回收焦化厂所产生大量余热是当前煤焦化技术的研究重点。本文简述了以上3种形式热量的回收技术研究进展,指出干熄焦技术发展已日趋成熟,可回收大部分红焦显热;采用煤调湿技术、热管技术等可基本实现烟道气余热的高效回收;而回收荒煤气所带高温余热尚未形成成熟、可靠、规模化的技术方案。青岛科技大学开发的基于洗涤精馏的荒煤气余热回收技术,可彻底去除荒煤气中所夹带的焦粉,实现煤气、重质焦油与高沸点洗油的分离,并产生43.5kg高压蒸汽,是解决集中式热量回收的新思路,指出了荒煤气余热利用的新方向。     

中低温热解煤气热量清洁利用技术途径分析与策略建议

高温含焦油热解煤气携带大量显热与潜热,该部分热量高效回收利用对于整个工艺系统能效提升至关重要。为促进中低温热解过程余热资源高效回收利用,分析了激冷工艺、废热锅炉余热利用等中低温热解煤气冷却与余热利用方式的主要技术特点及不足;阐述了初冷器上段余热回收、循环氨水余热回收、上升管余热回收等高温热解煤气热量利用技术现状与特点。分析了含焦油高温热解煤气冷凝过程中焦油黏附问题、低温低压煤气热量捕捉与高效利用等中低温热解煤气热量回收利用过程中的主要技术难点。基于该技术难点及前期相变换热技术研究积累,以含焦油热解煤气冷凝-传热特性为科学基础,提出了热解煤气分级冷凝与相变换热相耦合的能量梯级回收利用一体化技术。即以焦油蒸汽不同组分露点差异与析出特性为基础,形成基于温度梯度的热解煤气分级冷凝工艺技术,逐级回收热解煤气所含热量,并实现不同馏程焦油产物在线分质回收;同时耦合复合相变换热技术,换热介质与热解煤气分级逆流换热,针对性回收热解煤气显热及低品位热解煤气潜热,实现含油热解煤气分级冷凝与热量梯级回收利用一体化,从而达到热解系统热效率与产品品质提升的双重效果。以100万t/a流化床热解工艺为例,提出了中低温热解煤气热量回收技术路线并进行了热量衡算。结果表明:该技术路线中低温热解煤气热量利用率可达到81. 17%,初步显示了其可行性。高效回收利用热解过程中的余热资源将是资源节约、环境友好热解产业发展的主要方向和潜力所在。     

武钢7.63 m焦炉上升管荒煤气温度变化规律研究

为研究武钢7.63 m焦炉上升管余热利用工程实施的可行性,对2~#炭化室上升管根部和桥管处荒煤气温度进行连续在线检测。分析发现：上升管根部荒煤气温度在整个结焦过程呈现类似Z字型周期变化规律,最高温度发生在推焦前烧石墨阶段,达1 300℃～1 400℃,整个结焦周期的平均温度约为771℃;桥管处荒煤气温度仍保持较完整的周期性规律;7.63 m焦炉单孔炭化室荒煤气产量为1 156.42 m³/h,一个结焦周期内单孔炭化室荒煤气可利用理论热量约13.76 GJ,工程理论吨焦产汽量(1.6 MPa低压饱和蒸汽)为108 kg。     

200万t/a独立焦化企业节能降耗的实践与探索

分析了某独立焦化企业为解决高能耗的突出问题实施的节能降耗实践情况,通过工艺路径优化,引进先进技术装备,大力实施焦炉烟气余热回收利用、大功率电机变频改造、初冷器余热回收利用、甲醇副产蒸汽发电、管式炉节能改造、乏汽回收、优化变压器运行等节能技术改造,取得了显著的经济效益和社会效益。分析探讨了焦化企业节能降耗的潜力和新途径,提出了实施干熄焦回收红焦余热、焦炉上升管荒煤气余热回收等节能降耗新方案。     

焦炉荒煤气余热利用技术

<正>本发明为焦炉荒煤气余热利用技术,涉及一种用于顶装焦炉或捣固焦炉的焦炉荒煤气余热利用方法及装置。本发明技术方案是将焦炉各个炭化室内的高温荒煤气通过上升管上部的三通管直接导出,不经氨水喷洒,通过接管与汇总管相连接,将各个炭化室内的荒煤气导入汇总管,再进入余热锅炉进行换热;换热后的荒煤气经氨水喷淋器降温后,送化产回收系统。本方法可将焦炉高温荒煤气的大量余热有效利用,余热利用率约60%~80%,可产生很好的经济效益。     

焦炉荒煤气余热回收技术应用分析

焦炉荒煤气含有大量的焦炉热量。纵观传统焦化工艺,处于集气管内的焦炉荒煤气需要利用喷氨水的手段将其冷却降温,这种做法既会损耗多量的电能,还会导致荒煤气热量的浪费。本文将结合焦炉荒煤气的特点,分析和探讨焦炉荒煤气余热回收技术。     

焦炉余热高效利用技术研究进展及在中鸿集团的应用

阐述焦炉余热高效回收利用技术的研究进展,并通过分析红焦显热、荒煤气显热和烟道气显热回收利用技术的应用现状,对焦炉余热回收利用的必要性进行了阐述。     

荒煤气上升管余热回收装置的传热实验研究

2台不同导流角度的新型螺旋夹套式余热回收装置用于4.3m焦炉上升管进行传热特性实验研究,测试了荒煤气在一个结焦周期内的温度波动及总体传热效果.结果表明,荒煤气的温度随着结焦时间呈现周期性波动,最高可达825℃,荒煤气温度波动对传热量的影响较大,但对总体传热系数影响不大.稳定氮气侧流量190m3/h,入口温度30℃,91 #装置(导流角度4°)的,havg为30.23W/(m2·℃),92#装置(导流角度3°)的havg为25.2 W/(m2·℃).针对荒煤气的流动特性和本实验装置结构特点所提出的传热模型同实验数据匹配较好,最大相对误差控制在±20％以内.     

利用循环氨水余热制冷的荒煤气初冷工艺优化

对现有利用循环氨水余热制冷的荒煤气初冷工艺存在的问题进行分析,通过对循环氨水分级处理,优化荒煤气初冷工艺,提高循环氨水进入制冷机组的温度,从而提高制冷机组效率,降低制冷机组造价,避免循环氨水喷头堵塞以及焦油在集气管内堵塞,保障了焦化生产过程的安全稳定顺行。     

焦化蒸氨废水余热回收利用新技术开发与应用

针对传统焦化蒸氨废水工艺余热未全面回收利用的问题,设计开发了蒸氨废水余热回收利用新技术。通过蒸汽、热水两用型制冷、采暖双工况吸收式热泵机组,可夏季回收蒸氨废水余热制取热水,作为制冷机驱动热源制取工艺冷却水,满足煤气净化回收系统冷却需要,冬季回收蒸氨废水余热并辅以蒸汽为热源生产取暖水,实现了蒸氨废水余热的综合利用,降低了工序能耗,具有较好的经济效益和社会效益。     

焦化厂粗煤气上升管余热利用实验研究

提出了一种以特殊高强度金属纳米材料作为导热内衬的上升管余热回收吸热装置,并使导热内衬作为控制焦油凝结析出的"温度开关",即当粗煤气温度高于500℃时可增强换热,低于500℃则表现为热的不良导体,不仅能以此最大限度地传热,而且能避免上升管内壁结焦.利用该吸热装置设计了一套余热回收系统,对其进行实验测试,得到上升管余热回收吸热装置的有效换热效率为79.16%,焦化炉年节能量为1.668×10~(11) kJ,确保了焦化生产工艺,提高了出汽率.     

导热油回收上升管荒煤气余热的工业实验研究

为回收焦炉荒煤气的高温余热,设计了螺旋管式上升管换热器,并开展了工业实验。结果表明,采用导热油作为取热介质时,上升管荒煤气出口平均温度在550℃以上,可避免煤气降温过程焦油质析出挂结问题;采用导热介质CS填充时,热回收率不低于80%。针对130×10~4 t/a的焦炉上升管,可产生热负荷不低于7 560 kW、温度大于240℃的导热油,为取代管式炉作为富油脱苯热源奠定了工业实施基础。     

焦炉多余热回收系统的分析及优化

为了研究焦炉多余热回收系统中能量的利用情况，依据分析理论，通过对某焦化厂实际案例的计算，对现有的余热回收方案进行分析，指出3个子系统运行过程中的能量回收的薄弱环节。结果表明：干熄焦、荒煤气、烟气余热回收系统的效率分别为55.16%、17.18%、51.75%，干熄焦系统的损主要为换热过程中产生的不可逆换热损失，荒煤气系统的损主要为出口损以及不可逆换热损失，烟道系统的损主要为烟气出口损。在此基础上依据各等级能量匹配利用的原则对原方案进行优化，并使用分析理论对其计算并分析。结果表明：优化过后的余热回收系统的总效率为58.72%，相比优化之前提高了11.07%，系统总不可逆换热损降低了155.49MJ/t干煤。     

焦炉上升管余热利用热力系统分析

阐述了目前上升管余热利用热力系统的组成、工艺流程、主要设备的选择,并对自然循环和强制循环优缺点进行了比较,吸收焦炉上升管内荒煤气余热产生低压蒸汽的热力系统切实可行。     

焦炉上升管取热器的动态传热特性试验

焦炉动态中试表明,盐浴盘管结构焦炉上升管取热器的内壁温度可控并可避免荒煤气中焦油蒸汽的凝结。在整个炼焦周期内,取热器内壁温度、荒煤气总换热系数、炭化室辐射换热系数前期相对稳定,后期减小;荒煤气辐射换热系数、炭化室辐射换热系数随高度增加均呈现减小的趋势。     

焦炉炭化室压力自动调节技术的应用

介绍了炭化室压力自动调节技术的应用情况。本项技术能回收大量的荒煤气,改善焦炉周边环境,解决装煤过程中烟尘外逸及炭化室结焦末期底部出现负压的问题,对延长焦炉寿命具有重要作用;实用性强、投资少,具有显著的经济效益。     

一种四机联合抽送焦炉荒煤气的工艺

文章根据现有工艺的实际情况,分析了各系统煤气输送能力的余量情况,讨论了三回收系统停产后,四台风机联合抽送焦炉荒煤气的工艺可行性,对煤气输送工艺及焦油氨水处理工艺的优化方案进行了讨论,对焦油氨水处理工艺优化方案进行了优劣比较,并对工艺优化后可能存在的生产问题提出了解决方法。     

大型焦炉荒煤气导出和外逸状况的剖析

根据荒煤气导出的影响因素,介绍了大型焦炉荒煤气导出使用的3种装置,同时分析了大型焦炉在结焦过程中和装煤操作时荒煤气的外逸状况。