[01303990]一种抗粘结荒煤气的热管式余热回收系统

(1)课题来源与背景

课题来源于企业横向课题：上海宝山钢铁股份有限公司《荒煤气换热器内壁纳米不粘涂层工艺开发及应用》;江苏中天能源设备有限公司《换热管外壁不粘涂层涂装技术开发》。

目前，焦炉荒煤气（650～750℃）带走的显热约占炼焦供热量的36％，大量显热被桥管喷洒的冷凝氨水吸收，荒煤气温度降到80～90℃后进入回收煤气净化系统，不仅消耗大量氨水，增加系统动力消耗，恶化焦炉操作环境，而且荒煤气的显热未能回收利用，造成能源浪费，增加焦化废水产生量和处理量，增大环境污染和处理成本。

因此焦炉荒煤气显热回收研究一直是焦化行业节能减排的研究热点之一。现有技术中，申请号为2010101998799的中国专利申请中公开了一种回收焦炉荒煤气余热的方法及装置，该装置采用半导体模块发电模式，吸收上升管中荒煤气的量。但是，该装置的半导体模块发电所能承受的温度和吸收的热量有限，导致荒煤气的热量没有得到充分利用。申请号为2009102308213的中国专利申请中公开了一种焦炉荒煤气余热利用技术，该技术将焦炉在各个碳化室的高温荒煤气汇总进入余热锅炉换热，换热后的荒煤气经氨水喷淋降温后，送回回收系统。

该系统通过集中换热取热，具有较高的效率，但是通过余热锅炉换热存在安全隐患，如果整个系统密封不严密，则容易引起系统中氧含量过高，引发爆炸。

焦炉荒煤气余热回收目前主要有两种研究模式：

（1）一是在上升管处安装换热装置，使用换热介质吸收荒煤气的余热，这种换热方式降低了荒煤气的温度，容易引起荒煤气中焦油等组分的冷凝，从而导致上升管的堵塞;更加重要的是，上升管下方即是高温的炭化室，现有技术中在上升管处安装的换热装置普遍是以水、蒸汽等流体作为换热介质，一旦发生泄漏必然会影响焦炉生产，从而导致生产事故的发生概率大大上升。

（2）二是采用将荒煤气集中引出，另外设置集中的余热回收系统，如余热锅炉术，此种结构模式由于其系统复杂、荒煤气的可燃性、焦油析出结焦等因素，导致系统的气密性要求很高，系统安全运行受到很大挑战，同时由于结焦周期差别大，存在压力控制系统复杂、技术设备要求高和投资大等问题，导致集中式回收荒煤气余热技术没有取得成功商业应用。

综上所述，如何克服现有焦炉荒煤气余热回收技术在实践中的种种不足，更加安全、经济、高效地回收荒煤气余热资源，是现有技术中亟需解决的技术难题。

技术原理及性能指标

抗粘结荒煤气的热管式余热回收系统，属于炼焦工艺过程荒煤气余热回收利用技术领域。本发明的抗粘结荒煤气的热管式余热回收系统，包括上升管、热管换热装置和异型连接管，上升管的顶端竖直向上设有上升管延伸段，该上升管延伸段通过热管换热装置与异型连接管连通;上升管内不设有任何换热装置。热管换热装置包括绝热箱体，绝热箱体的入口位于该绝热箱体的侧面，绝热箱体的出口位于该绝热箱体的底面，且绝热箱体的入口与绝热箱体的出口之间通过倾斜设置的底部绝热板连接，且该底部绝热板可拆卸地固定在绝热箱体的底面。荒煤气经过上升管进入热管换热装置，该装置内部热管式换热管涂有不粘涂层，在换热的同时，有效避免焦油粘结问题，最终达到安全、经济、高效地回收荒煤气余热资源。

技术的创造性及先进性

传统的焦炉荒煤气余热回收的问题容易引起荒煤气中焦油等组分的冷凝，从而导致上升管的堵塞;或者系统复杂、技术设备要求高和投资大等问题。本研究中开发的装置内部热管式换热管涂有不粘涂层，在换热的同时，有效避免焦油粘结问题，最终达到安全、经济、高效地回收荒煤气余热资源。

（4）技术成熟程度、适用范围和安全性。这一技术在相关项目中已进行了模拟实验验证，结果表明上述装置具有显著的效用。这一装置显著提高了荒煤气的余热回收效率，同时避免了焦油粘结堵塞的问题。该技术主要应用于炼焦工艺过程荒煤气余热回收利用技术领域。技术安全性程度高。

（5）应用情况及存在问题。目前该技术主要应用于两项企业横向课题中，获得了良好的效果。该技术的推广应用需要进一步宣传。

（6）历年获奖情况[1] 2015第八届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛全国三等奖全国大学生节能减排社会实践与科学竞赛委员会

[2]2016第九届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛校赛三等奖安徽工业大学学科竞赛委员会

[3]2017第十届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛校赛三等奖安徽工业大学学科竞赛委员会

[4] 2018“创青春·挑战杯”安徽省大学生创业大赛省赛金奖共青团安徽省委、安徽省教育厅、安徽省人力资源和社会保障局、安徽省科学技术协会、安徽省学生联合会

[5] 2018第十一届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛校赛一等奖安徽工业大学学科竞赛委员会

[6] 2018第四届“互联网+”大赛校赛一等奖安徽工业大学学科竞赛委员会