有机热载体余热锅炉耦合相变换热器解决焦炉烟气结露性堵塞的研究

焦炉烟气中的NH4HSO4等杂质不仅会造成余热锅炉堵塞和腐蚀,还会给焦炉后续节能环保设备的运行带来危害,直接影响企业经济效益和设备稳定运行。通过对NH4HSO4形成的机理分析,提出一种有机热载体余热锅炉和相变换热加热器耦合的工艺设计替代传统余热锅炉,提高烟气换热面的壁面温度,降低烟气酸腐蚀和堵塞的风险。某焦化厂应用该工艺进行改造后,系统实现了安全稳定运行,年产生直接经济效益910万元。

焦炉上升管换热器内筒用310S不锈钢高温腐蚀行为研究

焦炉上升管余热利用作为焦化工序节能减碳、降本增效的重要手段,其换热器内筒材质是关系到上升管安全稳定运行及寿命的关键。选取310S耐热钢,在焦炉上升管内进行了14天的挂片试验,通过观察挂片前后组织与表面氧化腐蚀情况,得出:310S钢板经挂片试验后表面出现厚度约3~5μm的氧化层,氧化层含Cr、Fe、O、Si、Al等元素;且表层有明显的渗氮现象;钢板表层未观察到高温硫化反应现象,也未观察到硫化物腐蚀开裂特征;无明显的组织转变及组织粗化现象,组织中的部分孪晶消失,偏析程度减轻。

某焦炉上升管荒煤气显热回收改造

焦炉上升管荒煤气带出热量占焦炉支出总热量的36%,增设荒煤气显热回收系统是实现热能回收,降低能源消耗、碳排放和生产成本的有效措施。荒煤气显热回收系统采用外置双曲线螺旋管换热器与强制、自然双循环系统相结合的工艺技术,可在保证安全的基础上,最大程度回收荒煤气显热。

炼焦荒煤气上升管显热回收换热过程动态特性

煤焦油结焦是制约炼焦荒煤气上升管显热回收换热器长期高效安全运行的主要因素。通过调控荒煤气及上升管管壁温度抑制煤焦油析出是防止结焦的有效措施。基于多孔介质非热平衡模型,建立了内嵌螺旋盘管及多孔填料的荒煤气显热回收套管换热器的一维非稳态热传递模型。结合炼焦周期内荒煤气流量与温度瞬时数据计算得到荒煤气、上升管管壁、填料层、熔融盐温度动态变化,分析了填料层热容、填料层有效导热系数及熔融盐流量对其动态变化的影响,并提出了有效控制荒煤气及上升管管壁温度的方法。结果表明:荒煤气中煤焦油析出及结焦主要发生在炼焦后期荒煤气流量减小时;填料层导热系数是上升管换热器设计时考虑的重要参数,增大填料层导热系数可显著提高余热回收效率,但会使荒煤气与上升管管壁温降增大,设计时应在保证焦油蒸汽不发生冷凝的前提下尽可能增大填料层导热系数;炼焦后期,通过切断熔融盐取热,并合理设计填料层导热系数、填料层热容及熔融盐入口温度等可实现上升管管壁温度调控,从而避免荒煤气中煤焦油析出及结焦。

焦炉荒煤气上升管余热回收技术的应用研究

焦炉生成焦炭的同时产生大量的荒煤气,带走相当可观的热量,而当前焦化行业采用的荒煤气余热回收装置主要有两种形式,分别为“盘管式”和“夹套式”。基于此,对山西焦化厂采用的“盘管式”上升管余热回收项目的工艺组成、特点、运行效果、经济效益进行分析。

焦炉荒煤气余热回收技术现状与应用前景分析

焦炉荒煤气离开炭化室平均温度在700℃左右,携带了焦炉热量的35%。传统焦化工艺中,焦炉荒煤气在集气管内通过喷氨水冷却至80℃左右,不仅要消耗大量电能,还造成荒煤气热量的浪费。文章通过分析焦炉荒煤气特性、煤焦油结焦特性,并跟踪荒煤气换热器技术的研究、应用进展,为焦炉荒煤气余热回收技术推广提供参考,并对今后荒煤气换热器技术发展方向和荒煤气余热回收工艺提出相关建议。

中低温换热式焦炉气合成天然气新工艺

焦炉气经净化、加热之后,采用不循环一次性通过或少量循环、不补加蒸汽的2种不同试验工况,直接进入中低温换热式反应器进行甲烷化反应,合成的天然气减压后送煤气管网,催化剂床层温度通过汽包压力控制。2种不同工况经72 h考核,CO转化率达100%,CO2转化率达～99%。

焦化厂上升管换热器设计研发

邯钢西区焦化厂1号焦炉上升管内径560 mm,高度2 950 mm,荒煤气平均温度为766℃,流量为492.7 Nm3/h。根据该上升管的结构和荒煤气的特点,在不改变原有焦炉结构的基础上,设计出一种新型的螺旋盘管式上升管换热器,该换热器能够很好的回收焦炉荒煤气高温显热,有效解决了传统换热器介质易漏、热应力不稳定、内部易堵塞、焦油凝析与石墨结附带来的安全问题。

焦炉双联火道传热过程建模与仿真

针对具有废气循环的5.5 m焦炉立火道传热过程,分析了焦炉燃烧室内立火道的传热机理及双联火道的气体交换过程,构建了上升火道及下降火道传热过程的仿真模型。基于实际推焦装煤计划表,结合双联火道气体交换过程,利用仿真模型对炼焦生产过程中双联火道炉墙的表面温度特性进行了仿真分析。仿真结果表明,立火道墙面温度呈周期变化,下降火道炉墙表面温度以均匀间隔梯度分布,上升火道炉墙表面上部温度较高且基本相等;宏观上双联火道炉墙表面温度曲线呈现"W"型。

换热式转化炉在焦炉煤气制甲醇中的应用

简述了换热式转化工艺流程,并对换热式纯氧二段转化与纯氧二段转化进行了比较,焦炉煤气采用换热式串纯氧二段转化可以提高设备的安全性和可靠性,提高生产能力。

盐浴结构焦炉上升管换热器的传热特性

通过数值模拟及实际动态试验,研究了盐浴结构焦炉上升管换热器内的温度场和荒煤气流场,得到了换热器内温度和荒煤气速度的变化规律。研究结果表明,上升管换热器内荒煤气的流动处于层流入口段状态;沿上升管换热器径向,荒煤气温度在内筒壁及其扩展的直翅片附近迅速下降,在中心处的变化较小;直翅片的温度场呈现下部高、上部低、翅顶高、翅根低的趋势;整个炼焦周期内,上升管换热器的内筒壁温可控,可避免荒煤气中焦油蒸气的大量凝结。

上升管余热回收技术在包钢6 m焦炉的应用

在焦炉炭化室内的配合煤转化为焦炭过程中产生大量700~800℃的荒煤气,这部分气体蕴含大量的余热,结合焦炉生产产生余热实际情况,选用适合本单位的新型余热回收装置,并应用到生产实际中,实现节能减排,发展循环经济的目的。

焦炉荒煤气上升管余热回收换热器换热特性研究

为了研究焦炉荒煤气上升管余热回收换热器的换热特性,建立新型荒煤气余热回收换热器的换热数学模型。基于所建的焦炉荒煤气余热回收换热器换热模型对其换热特性与动态调节特性进行初步理论研究。获得了荒煤气流量、导热油流量与填料层有效热导率对换热器换热特性的影响规律与不同荒煤气上升管出口设定温度下,导热油流量及其出口温度随荒煤气流量的变化规律。所的结果对焦炉荒煤气余热回收换热器换热特性的认识及换热器的设计、动态调节具有重要的指导意义。

换热式两段焦炉用SiC换热器的研制及应用

为了研制性价比更优的换热式两段焦炉用非氧化物结合SiC材质的换热器,以国产碳化硅颗粒和细粉、氧化铝微粉、硅粉为原料,酚醛树脂为结合剂,经等静压成型后,氮化烧成制备了非氧化物结合SiC材料,并研究硅粉加入量(质量分数分别为15%、20%、25%、30%)对非氧化物结合SiC材料性能和显微结构的影响。结果发现,添加25%(w)硅粉制备的非氧化物结合SiC材料的致密度、常温强度和高温强度均最优;生产的换热器在旭阳焦化三孔炉上投入使用2年多,运行情况依然正常,使用效果良好。

焦炉荒煤气新型余热回收系统设计及试验

荒煤气带出热量占焦炉输出热量的30%左右,温度高达850℃左右,其余热回收具有较高的效益。通过设计出一套上升管螺旋盘管换热系统并进行试验研究,根据试验数据和结果表明完整炼焦周期内,每产1 t焦炭可回收2.5 MPa的蒸汽90 kg,过程不可逆火用损仅为28.76%,且无漏水、无结焦问题。

焦炉荒煤气显热回收换热器传热特性的实验研究

为了研究不同的换热器类型在焦炉荒煤气显热回收装置的传热效果,依据相似与模化原理,搭建了空气-水传热实验台,通过传热实验,对比分析了夹套管与螺旋盘管两种换热器在不同工况下的传热系数,并根据实验数据计算拟合出空气侧的传热关联式。结果表明:夹套管与螺旋盘管的换热系数随空气流量的增大而增大,受工质侧水流量的影响不大。螺旋盘管的换热系数受上升管内筒筒壁和螺旋盘管管壁之间的空气层热阻影响较大。在相同的工况条件下,夹套管的换热系数是螺旋盘管的1.5倍,结合现场参数进行热力计算,夹套管比螺旋盘管每小时可以多产生1.7 MPa的蒸汽57.1 kg。

焦炉烟气脱硫脱硝系统热管换热器腐蚀原因分析

针对迁安中化公司焦炉烟气脱硫脱硝系统热管换热器腐蚀的问题,对换热器低温段炉管及翅片的腐蚀产物进行了XRD、扫描电镜、能谱分析,结果表明,炉管及翅片发生了严重氧腐蚀、轻微硫腐蚀和氯腐蚀。分析认为腐蚀与经脱硫脱硝系统后烟气中含有体积分数6%~10%的O2和15%~20%的水分有关,建议将热管换热器低温段材质更换为耐氧、硫腐蚀的2205不锈钢,以满足脱硫脱硝系统的长期稳定运行。

焦炉煤气中低温换热甲烷化工业试验分析

介绍了焦炉煤气中低温换热甲烷化合成天然气新技术的5 000 m3/d规模工业试验过程,以72 h考核数据为基础,对试验数据进行了整理和分析,得到了焦炉煤气合成天然气的优化操作条件:合成压力0.4MPa^0.8 MPa,温度250℃,蒸汽压力3.3 MPa,热点温度460℃,在此操作条件下,不补加蒸汽,反应气不循环,CO转化率达100%,CO2转化率可达99%。该技术具有自主知识产权,可为焦炉煤气加工利用提供新的途径。

黑体材料在炼焦炉上升管余热回收增效中的应用研究

焦炉荒煤气带出的热量占焦炉总热量支出的三分之一多,其回收利用具有重要的节能增效价值。介绍了黑体材料的特性及辐射传热的工作原理,通过利用Fluent模拟软件进行数值模拟计算和实施中试试验,从理论和试验两方面研究了黑体材料在炼焦炉上升管余热回收中的应用。结果表明,利用黑体材料对辐射热量的高吸收特点,在上升管换热器内壁涂覆高性能黑体材料,可以使上升管换热器相对常规换热器平均小时产汽量提高9.9%左右,从而达到高效节能的目的。

上升管余热利用技术在新钢焦化厂的应用

焦炉生成焦炭的同时产生大量的荒煤气,带走相当可观的热量,针对焦炉荒煤气上升管换热器余热利用技术,介绍了该技术在新钢焦化厂的设计与应用。