近年來，焦化企業不斷研究開發余熱余能的回收利用，其中，焦爐荒煤氣余熱回收利用就是一大亮點。馬鋼煤焦化公司5號焦爐第一套荒煤氣余熱回收利用裝置，于2016年7月22日投入運行。該裝置從可行性研究到投產運行，要制定完整、科學的方案，才能確保其質量、功能達到相關技術要求。

　　1概述

　　1.1焦爐上升管余熱概述

　　焦化行業要堅持綠色發展，有效降低能耗、物耗和污染物排放量，進一步發展循環經濟，重點是加強節能環保關鍵技術、工藝、裝備研發和推廣應用，構建高效、清潔、低碳、循環的綠色發展體系。焦爐荒煤氣余熱回收利用裝置的應用就是一大亮點，是焦化企業節能減排新舉措之一。因為焦爐荒煤氣帶走的熱量占煉焦過程中熱量損失總量的36%。

　　1.2焦爐荒煤氣余熱回收技術的應用實踐

　　20世紀90年代初，已有焦化企業采用上升管汽化冷卻裝置來冷卻荒煤氣溫度，它的應用經歷了發展、停滯、再研發、再停滯的過程。此后，國內相關研究院所、焦化企業在總結水套上升管教訓的基礎上，做了大量探索研究。目前進入工業化，運行較為成功的案例如下：

　　福建三鋼焦化廠2×65孔4.3m搗固焦爐上升管換熱器技術，于2014年11月投產，產生飽和蒸汽(平均產汽量7.2t/h、壓力0.6MPa、溫度165℃;荒煤氣溫度由770-550℃降到560-450℃，降幅200℃左右;上升管外殼表面溫度由原來170-230℃降低到50-80℃)。

　　邯鋼焦化廠2×45孔6m頂裝焦爐上升管換熱器技術，5號焦爐于2015年11月投產，6號焦爐于2015年底投產，產生飽和蒸汽(噸焦可回收0.6MPa蒸汽100kg左右，上升管表面溫度在65℃左右)。

　　馬鋼煤焦化公司5號焦爐50孔6m頂裝焦爐荒煤氣余熱回收技術，于2016年7月投產，產生飽和蒸汽(設計參數：產汽量3.6-5t/h、產汽壓力0.4-0.8MPa、產汽溫度150-175℃)。

　　截至2016年7月，焦爐荒煤氣余熱回收裝置，國內只有三家企業四座焦爐投用，焦爐荒煤氣余熱回收技術，將成為近期我國煉焦企業研發的熱門課題。其建設、開工、運行操作、環保及效益方面的技術，需要行業認真總結和研究，不斷優化與提高。

　　2馬鋼煤焦化公司5號焦爐荒煤氣余熱回收裝置的配置與技術創新

　　焦爐在煉焦過程中，炭化室產出大量的荒煤氣，經過焦爐上升管、橋管、集氣管冷卻集合后，送入化產系統進行凈化處理。在一個結焦周期內，單孔炭化室產出的荒煤氣近10000m3，荒煤氣經過焦爐上升管時溫度高達650℃以上，含有大量的顯熱并且管壁上結有較多的焦油。為降低焦爐荒煤氣溫度便于后續焦化工藝處理，現有傳統工藝采用噴氨水急冷的方式，使荒煤氣溫度急劇降至80-85℃。該工藝不僅浪費大量荒煤氣顯熱，而且消耗大量電能冷卻荒煤氣，對焦油石墨化也沒有有效的處理方法和防止手段。

　　2.1配置情況

　　工藝路線包括：荒煤氣路線、給水路線、汽水路線。

　　荒煤氣余熱回收系統由六部分組成：上升管部分、給水部分、強制循環部分、汽包部分、排污部分、水系統取樣部分。

　　荒煤氣余熱回收系統附屬設備包括：除鹽水箱、汽包給水泵、汽包、強制循環泵、上升管蒸發器、定期排污膨脹器、連續排污膨脹器、取樣冷卻器、電動葫蘆等。

　　2.2技術創新

　　上升管蒸發器結構為夾套型，中心管路為圓柱形荒煤氣通道，管壁夾套為汽水通道，上升管蒸發器整體是合金無縫鋼管，無焊縫可避免出現事故時水流入炭化室的情況發生，上升管蒸發器下部設置除鹽冷卻水進水口和排污口，上部設置汽水出口。

　　上升管換熱器內管壁，經過特殊工藝處理，涂覆有LED保護層作為主要受熱面，其內壁采用耐腐蝕和耐高溫的材料，解決了上升管內壁耐腐蝕(氧化、還原、H2S酸化等)和耐高溫的問題。上升管換熱器外壁，采用抗腐蝕和氧化的不銹鋼材質，最大程度地適應了焦爐的運行環境。

　　上升管換熱器進水管路采用分組、梯級管徑配置，保證了每個上升管換熱器進出水量相對平均，一定程度上均衡了上升管進出口荒煤氣的溫差，并且上升管換熱器內壁表面均勻光滑，無死角，不易凝結，從而盡可能地降低了焦油在內壁的凝結。

　　3方案的制定與實施

　　焦爐荒煤氣余熱回收系統在建設開工前，要制定完整、規范的崗位技術操作規程。

　　按照固定式壓力容器使用要求，該系統安裝制件完成，在使用前需進行熱態調試，使其汽包、上升管蒸發器、管道及受壓元件均勻受熱，以保證該系統整體性能達到要求，直到轉入正常生產。

　　蒸發器裝置及附屬汽水管道安裝結束后，按規范要求必須通過一次水壓試驗。其目的是檢查系統中熱力設備和管路在冷態條件下承壓部件是否嚴密(包括全部焊口和法蘭密封面)，剛度及強度是否滿足設計要求。

　　飽和蒸汽并入蒸汽管網之前必須進行吹掃，以清除管道的雜質，否則蒸汽運行后，銹皮、焊渣、灰物等雜質的存在將影響蒸汽品質，并隨蒸汽被帶到各設備，造成閥門堵塞及閥門密封面損壞，影響系統工況正常運行。

　　為確保崗位職工盡快適應新工藝、新設備的崗位需要，保障荒煤氣余熱回收系統安全生產、日常操作、設備維護工作的有效開展，要重視焦爐荒煤氣余熱回收系統崗位人員的培訓。

　　4運行效果

　　馬鋼煤焦化公司5號焦爐荒煤氣余熱回收裝置，于2016年7月22日投入運行。運行后，按照預期效果能夠連續穩定回收荒煤氣顯熱、穩定產出蒸汽。

　　具體運行效果如下：

　　5號焦爐配置：6m頂裝焦爐，1×50孔，年產焦46萬噸。該裝置目前平均產生160℃、0.5MPa飽和蒸汽3.8t/h(約合73kg/t焦)。

　　直接效益(蒸汽)：以年產飽和蒸汽約3.4萬噸，公司內部價60元/噸計，年產經濟效益204萬元，總成本年約4萬元，折合直接效益：200萬元左右。

　　工序能耗效益：降低工序能耗約10kg/t焦。

　　減碳效益：按年產焦46萬噸、可產生0.5MPa飽和蒸汽約3.4萬噸，折合標煤0.11萬噸、減排二氧化碳近0.88萬噸。

　　上升管換熱器出口荒煤氣溫度控制在450℃以上，減緩石墨的形成及其他成分的附積，降低工人勞動強度，提高勞動生產率。

　　目前，國內正在應用的荒煤氣余熱回收裝置，尚需要在穩定經濟運行上進一步優化，堅持有效、安全、可靠的原則，提高換熱效率，逐步推廣應用到7m乃至7.63m大型焦爐上，解決大型焦爐上升管集結石墨及清掃的難題。