[發明專利]一種回收焦爐荒煤氣余熱的上升管及上升管余熱利用方法

在審

• 申請號: 202010144520.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111238247A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 印文寶;姜士敏;金勇;陳玉龍
• 申請（專利權）人: 鞍山華泰環能工程技術有限公司
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;C10B27/06
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 孫翠賢;馬敬

本發明實施例提供一種回收焦爐荒煤氣余熱的上升管及上升管余熱利用方法。其中，上升管包括自下向上依次相連的底座、上升管殼體和上升管蓋；上升管殼體由內筒和外筒套裝而成；內筒和外筒之間形成換熱通道；內層鋼板內砌筑上升管內襯；外筒開設換熱工質入口和換熱工質出口，換熱工質入口和換熱工質出口與換熱通道連通；換熱工質入口位于上升管殼體的下部，換熱工質出口位于上升管殼體的上部；通過換熱工質入口向換熱通道內通入換熱工質，換熱工質為煤氣或空氣或氫氣；換熱工質在換熱通道換熱后，由換熱工質出口排出。通過本方案可以解決現有采用除鹽水為換熱工質的上升管存在容易泄漏破壞焦爐炭化室爐墻的問題。

技術領域

本發明涉及焦化工藝余熱回收技術領域，特別是涉及一種回收焦爐荒煤氣余熱的上升管及上升管余熱利用方法。

背景技術

煉焦工業是高污染、高排放和高耗能的基礎工業，為鋼鐵工業生產重要的焦炭原料。焦爐是焦化企業高耗能的核心熱工設備，供入焦爐的能源介質主要是焦爐煤氣、高爐煤氣和發生爐煤氣等工業燃氣。工業燃氣在焦爐內燃燒所釋放的熱能，主要用于配合煤的干餾，接近73％的熱能轉化為產品焦炭的化學能和荒煤氣的熱能。

焦爐生產過程中，通過上升管的通道，將高溫荒煤氣從炭化室引至煤氣集氣管。上升管本體包括上升管底座、鋼板制作的圓筒形上升管殼體、橋管殼體、上升管內襯和上升管蓋等附屬構件，其中圓筒形上升管殼體可根據上升管整體高度情況分為若干管節并通過法蘭連接。上升管內部襯有耐高溫的耐火磚或耐火澆注料。

目前，正常生產中焦爐，溫度高達700℃～900℃的高溫荒煤氣經上升管內的圓筒形通道后，被吸入集氣管，高溫荒煤氣的部分熱量通過上升管內襯和上升管殼體的鋼板。上升管表面溫度高達80～300℃，相比平均環境溫度25℃存在較大溫差，荒煤氣攜帶的部分顯熱通過上升管殼體鋼板外表面，以對流和輻射的方式散失到周圍環境中。損失掉的熱能不僅造成了能源的浪費，而且散失到環境中的熱能導致爐頂環境溫度高，影響生產操作和檢測工作的開展。

由上述分析可知，回收上升管表面散失的熱量具備可觀的經濟和環境效益。

1970年代，日本鋼鐵企業便將上升管筒體制作成夾套的形式，即兩層鋼板制作成中空的結構，并采用導熱油作為換熱工質，通過導熱油流經夾套空間，以對流和導熱的方式回收荒煤氣經上升管內襯和殼體鋼板傳遞的熱量。

但是，大型焦爐炭化室爐墻采用硅磚砌筑，硅磚存在晶型轉化點，硅磚在600℃以上的熱振穩定性能優異，劇烈的溫度波動易使硅磚產生龜裂、剝蝕和炸裂等形式的損壞，導致焦爐壽命縮短。導熱油為液態介質，存在很大的蒸發潛熱，當上升管夾套因焊接質量和耐久性等原因產生滲漏的時候，大量導熱油勢必流淌或者濺落在炭化室爐墻上，大量的蒸發潛熱導致爐墻溫度急劇降低，而導致硅磚破壞。因此該技術在工業沒有大面積地推廣應用。

近年來，在節能減排和改善操作環境的壓力下，上升管表面熱損失的回收和利用技術越來越受到重視和研究。一些以除鹽水為工質的余熱回收技術在工業上得到應用。

雖然水由于比熱大且蒸發潛熱大，是目前發現并大量應用于工業的最好的換熱工質之一。但是，在焦爐一代爐齡大于25年且焦爐爐墻采用硅磚材質的約束條件下，不論上升管殼體夾套結構制造工藝如何進步和提高，都存在著耐久性的問題，一旦發生泄漏勢必對焦爐爐墻造成不可挽回的損壞。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種回收焦爐荒煤氣余熱的上升管及上升管余熱利用方法，用以解決現有采用除鹽水為換熱工質的上升管存在容易泄漏破壞焦爐炭化室爐墻的問題。具體技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供了一種回收焦爐荒煤氣余熱的上升管，包括自下向上依次相連的底座、上升管殼體和上升管蓋；

所述上升管殼體由內筒和外筒套裝而成；所述內筒和外筒之間形成換熱通道；所述內層鋼板內砌筑上升管內襯；