上升管余熱回收技術(shù)研究與開發(fā)

安徽工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境研究所上升管余熱回收技術(shù)研究與開發(fā)交流內(nèi)容一、研究背景二、不粘涂層的試驗研究三、單管試驗方案四、工業(yè)試驗方案五、效益分析六、結(jié)論一研究背景鋼鐵工業(yè)能耗巨大，占13%，4億噸標(biāo)煤以上；節(jié)能取得重大進展，TRT,CDQ,CCPP,CMC,SHR；能源浪費巨大，余熱利用率40-50%；重點余熱浪費：高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、荒煤氣；荒煤氣顯熱：焦?fàn)t單元熱流平衡見下圖；從圖可見，荒煤氣能量約1.5GJ/t焦，接近CDQ紅焦紅焦的顯熱：CDQ目前可發(fā)電120kw/t焦。一研究背景一研究背景關(guān)鍵問題：由于荒煤氣包含各類焦油成分，其沸點主要分布在200℃-350℃，所以產(chǎn)生粘度較高的液體緊緊地粘接在換熱器表面從而導(dǎo)致下列問題：1）粘接2）結(jié)焦

生產(chǎn)工況不穩(wěn)定更加惡化的上述問題。一研究背景

安徽工業(yè)大學(xué)提出一種新型焦?fàn)t荒煤氣余熱回收利用技術(shù)。該技術(shù)將納米非浸潤不粘涂層和熱管換熱技術(shù)相結(jié)合，加工制成不粘熱管換熱器，有效解決荒煤氣中焦油析出和粘接問題。

其核心內(nèi)容是:納米非浸潤不粘涂層配方和涂層加工工藝;確定上升管余熱回收工業(yè)方案。二不粘涂層的試驗研究不粘涂料的選擇涂料一般由基料、顏料、填料、助劑等構(gòu)成。

本研究基于碳-烯納米顆粒的涂料研究，這是由于：高度的化學(xué)穩(wěn)定廣泛的使用溫度范圍突出的不粘特性優(yōu)異的電絕緣性能優(yōu)異的耐老化性能和抗輻射性極好的熱穩(wěn)定性。二不粘涂層的試驗研究

顏料在涂料中加入顏料，可以提供防銹、著色和遮蓋的作用。顏料能降低涂膜的滲透性，保護涂膜免受紫外線和氣候的影響，增強涂膜的力學(xué)性能。除了可以提供面漆所期望的光澤和顏色，還能控制光澤，因為不同大小顆粒的顏料可對光澤有著很大影響。增加顏料的尺寸也可增強對現(xiàn)有涂層的附著力。二不粘涂層的試驗研究

填料填料的應(yīng)用是為了增加涂料體積，起到填充作用，降低涂料成本。隨著涂料技術(shù)的發(fā)展，填料還可以提高涂料各方面的性能，在漆膜中，填料用來改善涂料的流平性、不滲透性、光澤度等，也起著改善涂膜的力學(xué)性能作用，填料可以有效地提高鈦白粉的遮蓋力，增加涂料的固體分含量，降低涂料的VOC值。二不粘涂層的試驗研究

其它助劑流平劑---其作用主要是改善涂層的平整性，包括防止縮孔，防止橘皮及流掛性等。增稠劑---使涂料形成觸變型流體或分散體，防止涂料在貯存過程中的沉淀和聚集，防止在涂裝過程中產(chǎn)生流掛。表面活性劑---主要應(yīng)用于水性涂料的顏料潤濕，它和顏料的分散劑協(xié)同作用，提高顏料的分散效果。顏料分散劑---作用機理是改變固體顏料與液體邊界相和固體與氣體之間的表面張力，也使顏料在分散過程中表面性和能量發(fā)生變化。二不粘涂層的試驗研究試驗?zāi)康?、研究不粘涂料配方；2、研究不粘涂料的制作工藝；3、研究涂層加工工藝；4、建立不粘性能評價指標(biāo)。二不粘涂層的試驗研究主要原材料和試劑（不限于此）

碳-烯材料，納米級；

顏料，800目；

二硫化鉬，300目；

改性樹脂；

二甲基甲酰胺；

乙醇；

改性硅樹脂；

分散防沉劑。二不粘涂層的試驗研究

主要設(shè)備

球磨機，1臺；

噴槍，1把；

高速攪拌機，1臺；

高溫?zé)Y(jié)爐，1臺；

萬用電爐，1臺；

氣泵，1臺；

紅外照相機，1臺。二不粘涂層的試驗研究主要設(shè)備二不粘涂層的試驗研究主要設(shè)備二不粘涂層的試驗研究加工涂層二不粘涂層的試驗研究

指標(biāo)評價項目指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)厚度，um20-30GB13452.2-2008附著力，級2GB1720-79柔韌性，mm1GB1731-79硬度，鉛筆硬度＞2HGB/T6739-2006耐磨性10000米布推磨不露底金屬GB10154-88耐熱性，℃300℃±20，連續(xù)工作500小時GB/T1735-1979耐腐蝕性，級5GB6461-2002二不粘涂層的試驗研究

焦油澆流試驗二不粘涂層的試驗研究二不粘涂層的試驗研究試驗分析經(jīng)過大量配方實驗，發(fā)現(xiàn)三種結(jié)果較好，并且制作出三類配方涂層，深綠、草綠和黑色；然后我們把焦油加熱到200℃，見上圖；同時把四根管子加熱到200℃，其中三根是表面固化非侵潤涂層，一根是普通沙打無縫鋼管，在圖中呈白亮色。

結(jié)果表明：草綠色管效果最好，一點也不粘結(jié)，澆到上面的焦油馬上自流而下。其次是深綠色的，再次是黑色的，最次是普通無縫管。普通管幾乎全部粘接上，進而證明目前鋼廠實驗總是粘結(jié)堵塞是在所難免的。三單管試驗研究試驗?zāi)康脑诠I(yè)生產(chǎn)工況下進行實驗，考察管壁表面在實際工況下的粘接現(xiàn)象和磨損現(xiàn)象。其目的在于：嚴(yán)格控制管壁溫度；防止納米涂層老化；穩(wěn)定蒸汽壓力；最終實現(xiàn)發(fā)電。三單管試驗研究試驗內(nèi)容設(shè)計和制作不粘膜層管與荒煤氣的換熱試驗裝置；測量實際生產(chǎn)條件下荒煤氣溫度參數(shù)等隨時間的變化；考察在實際工況條件和恒定冷卻溫度條件下，熱管不粘膜層特性，包括表面溫度、不粘性能、使用壽命等參數(shù)變化。三單管試驗研究試驗系統(tǒng)試驗系統(tǒng)功能（1）可以連續(xù)、穩(wěn)定、自動測量熱管壁面溫度變化和荒煤氣溫度變化；（2）可根據(jù)熱管壁面溫度調(diào)控冷卻風(fēng)量，穩(wěn)定熱管壁面溫度。試驗裝置的設(shè)計本試驗主要研究和考察在恒定溫度下熱管不粘膜層的特性。試驗對象擬定在某鋼6m焦?fàn)t，橋管的尺寸為φ400mm。本試驗系統(tǒng)包括：水-碳鋼熱管、外套管、冷卻風(fēng)管、變頻風(fēng)機、電磁流量計、熱電偶、溫控儀、電腦、在線采集器等。三單管試驗研究測試內(nèi)容溫度測定利用熱電偶測量上升管表面溫度、橋管表面溫度、熱管表面溫度、荒煤氣溫度、換熱風(fēng)溫的變化。風(fēng)量測量。測量試驗過程中風(fēng)量的變化。觀察膜層變化一個試驗周期后，測量熱管增重情況，觀察熱管表面膜層的變化情況，利用紅外光譜分析不粘膜層的成分。三單管試驗研究三單管試驗研究試驗裝置示意圖四工業(yè)試驗方案

工藝流程700-750℃的荒煤氣通過上升管進入不粘熱管換熱器，通過對流換熱和導(dǎo)熱將蒸發(fā)段中的換熱工質(zhì)加熱汽化，工質(zhì)汽化后進入熱管冷凝段，通過與汽包中的汽水混合物發(fā)生沸騰換熱，將汽包中的蒸汽加熱到180-200℃，送入管網(wǎng)，熱管中的換熱工質(zhì)經(jīng)過冷卻變成液體沿?zé)峁艿膬?nèi)壁面流回蒸發(fā)段。荒煤氣經(jīng)過換熱器后溫度降到240-280℃，通過噴入氨水降溫處理后進入集氣管。在換熱降溫過程中，荒煤氣中的焦油析出并在不粘膜層表面形成焦油液滴，通過流道進入集氣管內(nèi)。在熱管換熱器前端設(shè)置氨水噴嘴，在裝煤期間，啟動氨水噴嘴，對換熱器內(nèi)前端的熱管進行沖刷和清洗，將部分粘接的焦油和煤粉沖洗干凈。四工業(yè)試驗方案工藝流程示意圖四工業(yè)試驗方案技術(shù)特點采用納米非浸潤不粘膜層進行換熱，解決了荒煤氣冷卻過程中產(chǎn)生的焦油粘接問題；采用熱管技術(shù)進行換熱，既保證了換熱過程的高效、穩(wěn)定和連續(xù)，又保證了換熱表面溫度，防止高溫破壞不粘膜層；可以將荒煤氣溫度降到250℃以下，充分回收荒煤氣中的有效顯熱；采用前置噴嘴和后置噴嘴設(shè)計，可以有效清除粘接在壁面的粉塵和焦油，壁面換熱通道堵塞，同時保證進入集氣管及化產(chǎn)工藝的穩(wěn)定；采用底部傾角設(shè)計，可以保證焦油液滴順利流入集氣管，而不用增加額外動力。四工業(yè)試驗方案根據(jù)物料平衡和熱量平衡，按照荒煤氣入口溫度750℃，出口溫度250℃計算，預(yù)計可以回收利用的熱量為441770.5kJ/t干煤。五經(jīng)濟效益分析對于焦化企業(yè)，把荒煤氣溫度從750度降低到250度，采用新型納米換熱管焦?fàn)t荒煤氣余熱回收技術(shù)，可取的下經(jīng)濟效益：回收熱量。根據(jù)測算，噸干煤可以回收余熱熱量441770.5kJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤15kg，相當(dāng)于經(jīng)濟效益12元/t干煤；減少焦化廢水產(chǎn)生量。由于荒煤氣出口溫度降低，氨水噴量將減少50%左右，按照現(xiàn)在廢水處理成本8元/t干煤計算，可以降低處理成本4元/t干煤；對