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在炼焦过程中产生的大量荒煤气中蕴含着余热，其热量回收具有以下难点： 荒煤气中焦油蒸汽易结焦积碳；荒煤气中 H2S 及水蒸汽易导致腐蚀；焦炉上部装煤、侧边推焦，空间狭小；炼焦炭化室高温、荒煤气可燃，泄露后果严重；焦炉全年无休、全生命周期在线管理。

本项目提出的上升管换热器具有耐高温，防腐蚀，结构紧凑，抑结焦，高换热效率，模块化，易安装等优点。

1. 采用纳米导热层、耐磨耐腐耐高温合金层、金属导热层（无缝钢管）的三层保护结构材料，与荒煤气接触部分无任何焊缝，保证换热水不会漏入上升管内部，确保工艺安全。2. 换热器换热结构采用自行研发的几何态换热结构形式，将水封闭在三层以外的密闭空间进行换热。3. 在结焦过程中，特别是存在大量荒煤气的阶段，可实现荒煤气出口温度与进水流量的全自动控制调节，将荒煤气出口温度控制在450℃以上。 

焦炉荒煤气显热回收利用技术主要适用于钢铁和焦化行业。这些行业中的焦炉炭化室出来的荒煤气带出的大量余热，约占焦炉热量损失的36%。传统的冷却工艺采用喷洒循环氨水来冷却高温荒煤气，但这种方法浪费了大量的荒煤气余热，并消耗了大量的水资源和电力。焦炉荒煤气显热回收利用技术通过上升管换热器结构设计，采用纳米导热材料和耐高温耐腐蚀合金材料，适应了荒煤气运行的恶劣工况。该技术将换热和稳定运行有机结合，可以最大限度地利用荒煤气的余热产生饱和或过热蒸汽，从而减少循环氨水的使用量和循环泵电力消耗。

关欣 博士，副教授，硕士生导师。现任上海理工大学能源与动力学院新能源所副所长，主持参与国家、省部级科研项目 10 多项，上海市企业能源审计及 节能评估近 100 家。发表高水平论文近 60 余篇，获国家专利授权专利 24 余项， 发表 4 本关于能源诊断及节能的论著。主要进行太阳能热利用及强化换热的研究， 在太阳能光伏光热利用等方面的研究，已形成自主知识产权 8 项，提出了太阳能光伏热泵，太阳能直膨热泵，太阳能光伏热水系统，导光太阳能热发电系统，太阳能干燥系统，追踪太阳光聚焦系统等的设计和样机；在强化换热方面提出的新型板式换热器，液氮冷量回收装置，低温相变换热器，上升管余热回收装置，内部热耦合精馏换热器等，为低温余热回收领域催生了重大经济效益。

该焦炉荒煤气显热回收利用的经济效益十分显著，既能利用荒煤气的余热产生饱和或过热蒸汽，又能减少循环氨水的使用量和循环泵电力消耗，焦油和粗苯产率也略有提高。未来5年，预计焦化行业推广比例可达50%项目总投资为50亿元，可形成的年节能能力达185万tce，年碳减排潜力488万tCO2。

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