幾經波折，終得碩果

 

　　2009年，為了大量換取荒煤氣的熱量，常州江南冶金科技有限公司開始組織研發人員進行焦爐上升管荒煤氣的余熱利用的上升管換熱器的研發，并按照傳統的思維方式設計并生產出一臺上升管換熱器，其主要的特征是，保持原有上升管的結構，在上升管內部加裝圓形盤管。結果，經過中試運行，出現很多問題：盤管經過高溫沖刷，盤管變形嚴重;荒煤氣溫度降得過低，盤管的內圈和外圈大量結焦和焦油吸附，且越結越多，越來越硬，無法清除，最終導致上升管通道堵塞;由于裝有除鹽水的管道位于上升管內部，一旦盤管泄露，大量的水會立即充滿整個上升管，容易引起爆炸，后果不堪設想。

 

　　經過分析發現，原因是盤管在上升管內部盤裝直接跟荒煤氣接觸，再加上荒煤氣出口溫度過低換取熱量過大，出現焦油凝析，容易結焦結灰，因此，此種換熱器安裝2天后即迅速拆除，宣告第一次研發失敗。但科研人員沒有氣餒，2010年~2012年，他們又先后對焦爐上升管荒煤氣的余熱利用的上升管換熱器的進行了多次研發，并設計生產了幾種換熱器型式：

 

　　第一種在上升管內部加裝列管式換熱器，兩端用法蘭連接，試運行一個星期后，同樣出現列管的外壁大量結焦和焦油吸附，且越結越多，越來越硬，無法清除，最終導致上升管通道堵塞，同時出現列管嚴重變形;10天后拆除。

 

　　第二種仍在上升管內部加裝U型管換熱器，一端用法蘭連接，另一端自由膨脹，這種設計考慮到焦爐運行過程中的溫差變化大的原因，試運行一個半月后，同樣出現以上情況，最終拆除。到此，第二次研發宣告失敗。

 

　　此后，公司人員總結經驗教訓，最終分析后確定在上升管內部進行換熱不可行，他們把研發的重點轉移到上升管的外側進行，并對荒煤氣組分進行了了解和分析，確定了兩個主攻方向，一個是換熱器材質的選擇，另一個是換熱結構的選擇。在對材料進行了分析和研究，大量查詢了國內外的資料后，研究人員經過多次實驗室試驗和分析，確定了現在的耐磨耐高溫耐腐蝕的合金材料;其次他們對換熱器的結構形式進行了多種設計，最終確定了一種形式，就是在換熱器的外壁，參照化工反應釜的原理，設計了半圓盤管，經過一段時間的試運行，最終還是因為荒煤氣在結焦過程中溫差變化原因，造成焊縫疲勞而裂開，宣告了此種設計的缺陷性，不得不第三次面對失敗。面對前三次的失敗，公司的好多研發人員都失去了研發信心，偶然間，公司生產的單晶硅生長爐的結構和技術運用，給他們帶來了觸發和靈感，單晶爐在生產過程中始終的運行溫度為1400~1700°，在如此高溫的情況下，需要對爐體進行冷卻，其結構值得借鑒。為此，科研人員依據單晶爐的冷卻系統，結合換熱效果，進行了特殊設計，形成了現在獨有的換熱器結構形式。納米導熱材料的選擇，更加增添了換熱器的可靠性。納米隔熱保溫材料的選擇，確保了換熱效果的良好。

 

　　功夫不負有心人，2013年，科研人員終于設計出一臺上升管換熱器，其技術原理是將焦爐荒煤氣利用上升管換熱器進行荒煤氣和水的熱交換，產生飽和蒸汽，可以將荒煤氣的部分余熱回收利用。為了驗證其有效性，公司在4.3米焦爐并且進行了為期6個月的中試，其中中試過程中人為進行了多次停電斷水試驗，未出現換熱器內外漏水現象，同時，逐步摸索出防止焦油凝析的最低溫度(大約380-400°C)，控制荒煤氣出口溫度不低于400°C，中試過程中，未對上升管內部結焦等進行處理，上升管換熱器內部未出現大量結焦和焦油吸附，拆除后解剖未發現異常，此中試用上升管換熱器現在公司產品陳列室保存并供研發之用。中試取得成功。此后，他們先后對5.5米焦爐和6米焦爐都進行了試驗，均取得了良好效果。

 

　　試驗推廣，前景廣闊

 

　　據不完全統計，截止2016年底，國內擁有焦爐1409座，擁有產能4.43億噸，如果都進行節能改造，按照每100萬噸產能的焦爐平均改造費用2000-2500萬計，市場規模約90-110億元，由此可見，江南冶金開發的余熱回收用上升管換熱器具有廣闊的市場空間，而且其系列延伸產品也是值得期待的。

 

　　2015年，公司在河北鋼鐵集團邯鋼分公司焦化廠成功進行了6米頂裝焦爐的上升管余熱利用改造，開創了國內大型焦爐上升管余熱利用的先河。2016年6月，在邯鋼焦化廠舉辦的焦爐荒煤氣顯熱回收利用技術現場交流會上，來自國內數十家鋼鐵、焦化企業和科研院所的代表一致認為，邯鋼焦化廠應用的余熱回收用上升管換熱器具有取熱充分、可靠性高、安全性強等優點，屬于國內領先水平，在焦化行業具有廣闊的推廣前景。到目前為止，該裝置在邯鋼焦化廠已經連續穩定運行了近18個月，為邯鋼帶來了1300多萬的經濟效益。

 

　　2016年，公司又對安鋼焦化6m焦爐、邯鋼邯寶焦化7m焦爐進行整體改造，成為國內第一家進行7米焦爐上升管余熱利用改造的廠家。

 

　　2016年7月，山西省長治市經濟和信息化委員會(國資委)主辦了焦爐荒煤氣余熱回收利用技術推介會，積極推動此技術工業化應用。

 

　　同年11月，焦爐荒煤氣顯熱回收利用技術通過了河北省焦化行業協會技術鑒定，鑒定結果為該技術節能減排效果顯著，整體達到國內外領先水平，在焦化行業具有廣闊推廣應用前景。12月，焦爐荒煤氣顯熱回收利用技術被選入國家發改委《國家重點節能低碳技術推廣目錄(2016年本，節能部分)》，并且獲得了中國煉焦行業協會第二屆科技大會“焦化技術創新成果獎一等獎”，

 

 

　　同時入選由《世界金屬導報》評選的2016年世界鋼鐵工業十大技術要聞，該技術得到了中國金屬學會的認可，獲準進入其成果轉化與推廣技術。

 

　　2017年4月，常州江南冶金科技有限公司獲國家工信部批準，牽頭并會同冶金標準信息研究院、邯鋼焦化廠等單位起草“焦爐荒煤氣顯熱利用技術規范”的行業標準。

 

　　此外，常州江南冶金科技有限公司還致力于焦化行業的廢水和廢氣處理，以及煙道氣余熱回收利用。目前公司正在與中國科學院以及某知名高校和企業共同合作研發焦爐煙氣的脫硫脫硝技術，并取得突破性進展。他們相信，產學研模式的開啟將為公司帶來全新的發展態勢，也讓公司能夠更好的為國家環保事業的發展貢獻一份力量。