[发明专利]一种焦炉荒煤气余热回收利用方法及专用换热式上升管

说明书

技术领域

本发明涉及一种焦炉荒煤气余热回收利用方法及专用换热式上升管，属于焦炉荒煤气余热回收利用技术领域。

背景技术

就热能利用而言，自英国工业革命数百年来，在工业领域积累了丰富的背景技术。然而，这些背景技术自焦炭企业使用碳化室法烧制焦炭以来，上升管内高温焦炉荒煤气的余热就一直未能有效利用，只能用循环氨水降温把热量白白浪费。例如，与荒煤气换热、采用水夹套法等，都没有成功。近些年来，采用热管技术和导热油技术都不能长周期稳定运行，主要问题是：这些背景技术都没有克服过焦炉煤气换热的困难，出现换热面粘结焦油，絮状物堵塞，换热面漏水影响焦炭生产；或是当换热系统其它部分故障停止工作时，碳化室法，一炉焦没有生产完，是不能在中途短时间内停炉的，所以出现热管爆管，导热油过热结焦等问题。这些现状在2010年9月14日《中国冶金报》中所刊登的一篇由丰恒夫撰写的“炼焦荒煤气余热回收任重道远”文章中作了详细的说明，该文共包括三部分的内容：一是炼焦荒煤气余热利用的必要性；二是我国炼焦荒煤气余热利用进程；三是加快炼焦荒煤气余热回收技术的研发。在本部分强调了“其二是选择稳定、可靠、高效导热材质。炼焦高温荒煤气热量的回收，需要良好的导热材质将热量快速导出，然后提供给水、导热油或其他换热介质。荒煤气在上升管内筒以较快速度通过，要求整个热传导过程必须快速，且能最大限度回收荒煤气余热。材质的导热系数必须大于钢铁的导热率（80瓦/米）且不发生物理、化学质变，对钢铁无腐蚀。从”对钢铁无腐蚀“的角度判断，其所称需要的高效导热材质指的是导热介质。

发明内容

本发明目的是提供一种焦炉荒煤气余热回收利用方法及专用换热式上升管，使换热面不腐蚀、粘结焦油或絮状物堵塞，而在换热系统其它部分停止工作时，上升管内的换热器件完好无损，其它部分随时投入工作，上升管内换热器件可随时启动工作，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种焦炉荒煤气余热回收利用方法，采用气体作为换热介质，需要加热的气体直接或经循环机加压后，进入上升管内的换热器；在上升管内的换热器中，气体被荒煤气加热，荒煤气被气体冷却后流出上升管；被加热的气体从上升管内换热器流出后，进入下一工序或进入余热利用换热器，放出热能后进入循环机加压后，又进入下一次循环，如此循环往复，焦炉上升管内煤气热能不断的由气体从上升管中带出，被余热利用换热器进行利用。

鉴于循环机的工作温度要求，被加热的气体进入余热利用换热器，放出热能后，先进入冷却器冷却至循环机工作温度后，再进入循环机加压；如果此时作为换热介质的气体温度过低，进入上升管后遇到高温煤气，容易产生冷凝堵塞，通过加热器对循环机加压后的气体进行加热，把气体加热到120-250℃。

对气体先冷却、再加热，冷却是为了适应循环机工作温度的要求，再加热是为了防止产生冷凝堵塞；如果循环机能够在高温环境下长期工作，则不需对气体先冷却、再加热，被加热的气体进入余热利用换热器放热后，只要气体温度在120-250℃之间，就可以通过循环机加压后直接进入上升管内的换热器，这样的节能效果最佳。

如果进入上升管内的气体是一种需要加热的工艺气体，只要其在工作温度压力下，化学性质稳定可靠不破坏传热面，进入上升管前自身的温度在120℃-250℃之间无需加热，可直接换热。换热后，进入下一道工序，如果其温度低于120℃-250℃，则需安排加热器加热到此温度范围以防止传热面凝结焦油或絮状物堵塞等。

所说的气体换热介质，包括氩气Ar、二氧化碳CO?、氮气N2等或者是它们的混合物，这些气体在工业中易廉价获得，且高温下不与换热面产生氧化、腐蚀等化学变化，在工作状态下下是气体的介质，也可以是在高温下与换热面反应较慢的气体如水蒸气等。

焦炉一般都有上百支上升管，如果同时回收利用上升管内煤气的热能时，可以采用如下方式：

其一，并联方式，多只上升管，每个上升管内换热器并联布置，用一个循环机，把气体加压后进入给气总管，给气总管连接每个给气支管，每个给气支管分配的气体进入到所连接的上升管内换热器中，换热后气体进入回气总管，通过回气总管进入到余热回收换热器，回收余热后再进入循环机加压，如此循环往复回收热量；因为每支上升管内煤气都有稳定的流量和温度，把这些热量回收利用也需要相匹配的气体量进入上升管换热器内，所以要求循环机、余热回收换热器等设备容量足够大，其气体流量相对于单只上升管的气体流量而言，是全部单支上升管进气量的总和。