焦炉烟道气余热回收新工艺介绍

中冶焦耐 ( 大连 ) 工程技术有限公司

ACRE Coking and Refractory Engineering Consulting(Dalian), MCC

随着炼焦生产的技术进步，节能减排将成为技术发展的方向，回收焦炉余热是一条重要途径，大型焦炉炼焦耗热量为 108kgce/t 焦，其中 250°C ～ 300°C 的烟道废气带走的热量为 18.4kg 标煤，约占焦炉总热量输出的 17% 。废气通过烟囱直接排入大气造成能量的巨大浪费，回收烟道废气余热将产生明显的经济效益，为焦化企业节能降耗做出重要贡献。

焦化行业是一个高污染、高能耗、生产装备及工艺相对落后的产业，如何使焦化企业实施清洁生产、发展循环经济，实现与社会的协调发展，特别是使焦化企业实现可持续发展，是所有焦化工作需要重点关注、思考和研究解决的重要课题。

能效输入输出分配图

现有烟道废气换热工艺

改造过程中需要在总烟道翻板阀前后各开一个孔，易受场地空间限制，施工难度较大。在生产运行时，主烟道翻板阀关闭，当换热系统出现故障时，风机停用，烟道翻板阀无法及时打开，造成翻板阀以前的主烟道气体无法排出，压力升高，影响焦炉正常的生产运行。

现有焦炉烟气废热回收装置，主要是在焦炉总烟道翻板阀前开 1# 孔，将总烟道内的高温热废气（ 220°C ）吸出，经调节阀进入废热回收系统，换热降温至～ 127 °C后经主烟道翻板阀后开的 2# 孔进入地下总烟道，经烟囱排入大气。

工艺流程

烟道废气换热新工艺 在焦炉总烟道翻板后开孔，高温烟道废气通过调节阀进入废热回收系统，换热后的烟道废气降温至～ 127 °C ，通过风机由烟囱下部的人孔送入烟囱排入大气。 该工艺的特点是：•充分利用烟囱原有的人孔，在焦炉主烟道上只开一个孔，施工难度低，较少受场地空间限制；•当换热器出现故障停用时，不影响焦炉正常的生产运行。

工艺流程

PA=-468.5Pa PB=-285.5Pa ，由于风机作用，烟道气进入换热系统后压头升高，保证了烟道废气全部进入换热系统。 在烟囱底部的烟道废气受到烟囱吸力和 A 点吸力共同作用， ΣP=166.5Pa ，方向沿烟囱向上，因此不会出现回流。

我国第一套煤调湿装置即重钢焦化厂煤调湿装置 1996 年 12 月投入生产试运行，该装置就是在主烟道翻板后开孔，将烟道废气抽出换热后低温烟气经人孔排入烟囱。

1997 年 1 月对烟道换热器进行标定，标定数据如下：

热交换器入口温度

热交换器出口温度

交换热量 万标立废气回收热量 (kcal)

3# 炉 205℃ 127℃1.58 0.27

工艺布置图

按照 2X55 孔的 6 米顶装焦炉（采用混合煤气加热，高炉煤气93% ，焦炉煤气 7% ）参数进行计算，主要参数为：

烟道废气产生量： Q=23.76X10^4 Nm^3/h

烟道废气温度： T1=220°C ； 换热后烟道废气温度： T2=127°C ； 年产焦炭量 ： Qc=110 万吨。

万标立废气回收热

量 (kcal)

废气温度差

（ °C ）

单位温差回收热

量（ kcal/°C ）理论计算 0.344X10^6 93 3700

重钢标定（实绩） 0.27X10^6 78 3462

重钢焦化厂煤调湿装置烟道换热器采用导热油进行间接热交换，由于技术的进步，目前的热管换热器换热效率要比当时使用的烟道换热器换热效率更高，因此理论计算出的可回收热量是完全能够保证的。

110 万吨的焦化厂年产生 0.8Mpa 的 170°C 的饱和蒸汽量：1.228X10^5t

折合标准煤 0.958 万吨全年消耗的电能折合标准煤 0.129 万吨净产生热量折算成标准煤的重量为 0.829 万吨吨焦节约煤量 7.54Kg ，占烟道废气热量的 41% ， 2012

年我国生产焦炭 40821 万吨，年产 50 万吨以上的焦化厂299家，这些焦化厂产量占总焦炭产量的 76.1% ，有31065 万吨的焦炭产能可以运用烟道废气换热系统进行余热回收利用，相当于 271.4 万吨标准煤的发热量。

翅片管 - 热管换热器 翅片管 - 热管式余热回收装置包括预热器、蒸发器、

过热器、汽水分离器、连接管。 焦炉烟道废气余热回收系统采用余热锅炉生产蒸汽，

过热器和蒸发器处烟气温度和饱和水温度都在 140℃ 以上，不存在露点腐蚀问题，设计中过热器和蒸发器采用翅片管效率高。预热器烟气温度 140 -160℃ ℃ ，水入口温度为 20℃ （常温除氧），这种条件下易产生露点腐蚀问题。预热器采用热管。最终采用翅片管和热管相结合的翅片管 - 热管换热形式。这样既提高了换热效率又避免了露点腐蚀。

结构示意图

焦炉烟道废气余热回收工艺设想

对于新建焦化厂可以将热管换热器直接安装在焦炉主烟道翻板阀和烟囱之间，烟道废气经热管换热器换热后直接排入烟囱，热管换热器采用模块化设计制造，当某一组热管换热器模块出现故障或需要检修时，取出该组换热器模块进行更换，其余模块正常运行，该工艺流程简单，动力消耗小，日常生产维护工作量小。由于热管换热器阻力原因，烟囱需要加高，会增加土建投资。

工艺流程

假定热管换热器阻力约为 500Pa ，换热后温度为150°C ，需要烟囱高度为 321m ，热管换热器阻力每下降 10Pa 时 ，烟囱高度会相应降低3.06m ，随着热管换热技术及加工制造水平的提高，当换热器阻力大幅度降低时，烟囱高度就会显著降低。

•焦炉烟道废气热回收装置具有投资省，见效快，运行维护成本低，经济效益明显的特点；•具有显著的社会效益。按照 110 万吨的焦化厂计算，该技术的应用，全年可减排 CO2 2.073 万吨，减排 SO2 0.0137 万吨（按节省 1吨标准煤可减排 CO2 2.5吨，减排 SO2 0.0165吨计算）；•该工艺过程简单，实施方便，既可随焦化项目同步施工，也可在现有项目基础上增建。

结论

谢谢！