摘要：近年来，随着经济的发展，不可再生资源的回收利用号召力越来越强。随着国家“十二五”计划的逐渐推行，节能减排提倡力度的加大，以及保护环境、节约能源的实践性越来越强，人们逐渐地走向了节能减排之路。在焦化厂的生产过程中，产生了大量的余热能源，但是工厂和企业都没有很好地将其回收利用。本文就焦化余热回收技术应用展开探讨。
关键词：焦化余热；回收技术；应用
引言
我国的不可再生资源的使用正在逐步减少，其中焦化厂的生产中，对能量的消耗是整个焦化产业的6%。作为焦化厂中的较大能源消耗，在焦化生产的过程中，除了炼焦炉的自身散热，炼焦产品和焦炉废气、焦炉煤气的显热力度也很大，所以焦化厂应该在焦化生产过程中注重这三个环节，将余热回收利用率提升到最大。
1焦化余热可回收资源类型
（1）可燃性余热资源。可燃性余热是在工业生产装置中排放出的焦化余热资源，具有物理显热和化学热值的双重属性。可以在工业生产中作为可燃性物质，即为工业可燃性废料、废气、废液等物质。诸如炭黑尾气、焦炉气、高炉气、矿井瓦斯、转炉气、炼油气、纸浆黑液、木屑、甘蔗渣、可燃垃圾等均可视为可燃性余热资源。（2）载热性余热资源。在焦化生产作业中最为常见余热资源多为载热性余热，其中包括生产过程中排放的废气、废物、物料、工质等所产生的高温热源，以及焦化反应所产生的热能。诸如窑炉或锅炉烟道气便是载热性余热资源，亦或内燃机和燃气轮机等具有机械动力的排气。尤其在焦炭钢铁铸件过程中，炉渣高温显热过程所产生的载热性余热资源含量较高，在冷却水、凝结水、放散热风等操作中可直接带走热能，或以排放废气的形式消耗热能。（3）有压性余热资源。有压性余热资源也被称之为余压热能，在焦化生产中特指排气、排水等有压液体的热能资源。由于焦化余热温度是评估其可利用价值的重要方向，而温度高低也决定了余热资源的可回收利用价值。故焦化余热资源可依据温度划分高低。低温余热资源为T<230℃，中温余热资源为230℃≤T<650℃，高温余热资源为T≥650℃。
2焦化余热资源的回收技术应用路径
2.1干法熄焦余热回收技术的应用
干法熄焦的工艺流程为：红焦炭由推焦车推入专用灌包，由专用运输车和提升机运至干法熄焦炉入口，通过装入装置将红焦炭装入干法熄焦炉内，高温焦炭（950℃～1050℃）与逆向运动惰性气体（氮气）进行热交换，温度降至≤200℃，经排焦装置排出再经皮带运至用焦生产系统；与高温焦炭热交换后的氮气温度升至850℃～950℃，在循环风机的动力作用下，先后经一次除尘、余热锅炉、二次除尘、锅炉预热器、再经循环风机加压送至干法熄焦炉往复循环。与高温焦炭热交换后升温的高温氮气，在余热锅炉内热交换并经热管换热器（锅炉给水预热器）后温度降至130℃～135℃进入下一循环。余热锅炉产生压力9.5MPa温度540℃的蒸汽进入配套的发电机组发电并网。
2.2余热动力回收技术的应用
中高温余热资源是生产动力最高的可利用资源，可直接作为水泵、压缩机、风机的动力源，也可以作为带动发电机发电的热能类型。诸如在动力机械或焦化窑炉的排烟中，当热能温度达到500℃以上时，可改装余热锅炉设备，令其蒸汽热能可充分回收，推动汽轮机发电并产生动力。有效利用中温余热，可进一步提升动力回收效率，可借助低沸点介质依据循环能量转换达到有效回收余热动力的效果。
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2.3焦炉荒煤气余热回收技术的应用
目前看来，利用导热油对荒煤气余热进行回收的实例还并不是很多，但是在国内的钢铁厂曾经做过有关导热油的实验。在日本，他们将焦炉上升管与集合管进行改造，将焦炉煤气进行重整，利用水分和煤气的自身显热性能，向其中直接输入纯净的氧气。通过化学反应结合生成蒸汽。在这个过程中不产生焦油以及其他的副产物，可以大大降低污水排放量和用水量。但是如果不对焦炉煤气中的粗苯等粗产品进行回收，就会浪费很多的化学物质。我国科研人员通过实验探索发现，在这个过程中，用热管做成一个热交换器。将导热油通过夹管套和荒煤气之间让它们间接地交换热量，导热油加热之后就可以去除蒸氨、蒸馏等。可以将荒煤气的温度降低300℃左右。交换器应该安装在不影响炼焦生产并且方便荒煤气输送的合理位置。这种方法和其他方法比较起来显得就不太安全可靠，但是相对于经济比较，导热管的技术可靠。如果可以解决导热管的破裂或更换过程中对热交换的影响的问题，那么荒煤气的余热回收利用过程就可以采用这种方法，缩小生产设备的使用，缩小规模并节省投资。
2.4余热直接应用
首先，在预热空气的利用方面，可以直接将加热炉高温排烟时所需的预热空气作为应用层面，继而提高燃料本身的使用效率，是以节约燃料消耗为主的应用方向。其次，在干燥操作中焦化余热资源的直接应用效果也较为明显。可利用工业生产所排出的气体，作为干燥加工零部件的余热资源。诸如在铸工生产环境下，铸砂模型的干燥便可直接运用载热性余热资源气体，尤其可以在干燥沼气、天燃气等方面作为燃料储备。再次，焦化余热资源可直接应用于生产蒸汽或热水，可以利用T<230℃的低温余热资源作为维系生产工艺水温的热能，满足工艺生产对低压蒸汽或低温度热水使用需求。最后，余热资源可直接应用在制冷或供热等方面，可利用低温余热吸收制冷设备的蒸发器，并为热泵提供低温热源，进而达到有效控制供热或制冷的使用要求。
2.5焦炉烟道废气的余热技术的应用
（1）利用热管余热锅炉回收余热的方法。将炼焦废烟气从烟道引出经热管式余热锅炉系统热交换后，由引风机将废烟气排入大气。以安钢两座7m焦炉为例,按温度250℃流量15万m3/h的废气量，经热管式余热锅炉热交换后废气温度降至170℃以下外排至大气。可生产约9.7t/h、压力0.8MPa的蒸汽。若焦炉按年340天生产计，可产79152t蒸汽，相当于节约11307t标准煤。本回收余热工艺在国内已有成功实例。（2）利用“煤调湿技术”回收炼焦废气余热的方法。煤调湿技术就是通过间接或直接的换热方式将炼焦原料煤在装炉前去除一部分水分，使装炉煤水分保持稳定在6％左右，然后再装炉炼焦。第三代煤调湿技术的气力分级煤调湿工艺就是直接利用焦炉烟道废气在气力分级煤调湿装置中与炼焦原料煤直接换热，不但控制了炼焦煤的水分含量，还有效地回收了焦炉炼焦废气所带走的占炼焦总热量16％左右的余热。第三代煤调湿技术的工艺流程为：湿原料煤（含水分10％左右）由皮带运至流化床干燥机，与热风（焦炉烟道废气）直接接触进行热交换，煤被干燥后水分降至6.6％,大部分粗颗粒的煤直接运至焦炉煤塔，小部分经除尘器收集下来细颗粒的煤粉经处理后运至焦炉煤塔。热交换后的焦炉烟道废气由抽风机经烟囱排入大气。流程短，设备少且简单紧凑，占地面积少。济钢有成功的实例。
结语
焦化余热炉采用强制循环，即汽、水工质在管内依靠外力（给水泵、热水循环泵）驱动，可使受热面布置不受任何限制，且使受热面布置的十分紧凑。焦化炉余热锅炉受热面由省煤器段、蒸发器段两部分组成。在余热锅炉前设置省煤器段，用给水来进一步吸收废烟气中低位热量，可有效提高给水温度、增加焦化炉余热锅炉的蒸汽产量，也可提高蒸发器段受热面的有效利用率。
参考文献
[1]王新东，刘义，黄世平.焦化能源流高效集成关键技术研发与应用[J].化工进展，2018.
[2]韩慧珍．浅谈钢铁厂余热回收利用[J]．中华民居，2018.
论文作者:王军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：余热论文; 焦炉论文; 资源论文; 废气论文; 锅炉论文; 炼焦论文; 热交换论文; 《基层建设》2019年第5期论文;