介质浴盘管式焦炉上升管荒煤气余热利用技术规范

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介质浴盘管式焦炉上升管荒煤气余热利用技术规范

1范围

本文件规定了介质浴盘管式焦炉上升管荒煤气余热利用系统的术语和定义、工艺流程、

技术要求、系统操作要求、节能率计算。

本文件适用于介质浴盘管式焦炉上升管荒煤气余热利用系统项目。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

GB/T150.1压力容器第1部分：通用要求

GB/T150.2压力容器第2部分：材料

GB/T150.3压力容器第3部分：设计

GB/T150.4压力容器第4部分：制造、检验和验收

GB/T151热交换器

GB/T1576工业锅炉水质

GB/T3216回转动力泵水力性能验收试验1级、2级和3级

GB/T12145火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准

GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准

GB12710焦化安全规程

GB/T16507.1水管锅炉第1部分：总则

GB/T16507.2水管锅炉第2部分：材料

GB/T16507.3水管锅炉第3部分：结构设计

GB/T16507.4水管锅炉第4部分：受压元件强度计算

GB/T16507.5水管锅炉第5部分：制造

GB/T16507.6水管锅炉第6部分：检验、试验和验收

GB/T16507.7水管锅炉第7部分：安全附件和仪表

GB/T16507.8水管锅炉第8部分：安装与运行

GB/T16508.1锅壳锅炉第1部分：总则

GB/T16508.2锅壳锅炉第2部分：材料

GB/T16508.3锅壳锅炉第3部分：设计与强度计算

GB/T16508.4锅壳锅炉第4部分：制造、检验与验收

GB/T16508.5锅壳锅炉第5部分：安全附件和仪表

GB/T16508.6锅壳锅炉第6部分：燃烧系统

GB/T16508.7锅壳锅炉第7部分：安装

GB/T16508.8锅壳锅炉第8部分：运行

GB/T17410有机热载体炉

GB/T20801.1压力管道规范工业管道第1部分:总则

3

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GB/T20801.2压力管道规范工业管道第2部分：材料

GB/T20801.3压力管道规范工业管道第3部分：设计和计算

GB/T20801.4压力管道规范工业管道第4部分：制作与安装

GB/T20801.5压力管道规范工业管道第5部分：检验与试验

GB/T20801.6压力管道规范工业管道第6部分：安全防护

GB23971有机热载体

GB24747有机热载体安全技术条件

GB28662钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准

GB50057建筑物防雷设计规范

GB50235工业管道工程施工规范

GB50316工业金属管道设计规范

GB50343建筑物电子信息系统防雷技术规范

GB50432炼焦工艺设计规程

HG/T20592~20635钢制管法兰、垫片、紧固件

TSG11锅炉安全技术规程

TSG21固定式压力容器安全技术监察规程

TSGD0001压力管道安全技术监察规程—工业管道

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1介质浴盘管式焦炉上升管换热器mediumbathedcoiltubetypestandpipeheat

exchanger

一种以焦炉上升管换热器内筒内部的荒煤气为热源，以流经内筒外侧被导热层介质覆盖

沉埋的螺旋盘管内的被加热介质为冷源的热交换设备。

4工艺设施

4.1介质浴盘管式上升管换热器根据用途和被加热介质的不同，分为上升管蒸发器、上升

管导热油换热器、上升管蒸汽过热器等。

4.2上升管蒸发器及其系统

4.2.1上升管蒸发器是将荒煤气余热回收后用于加热给水并产生蒸汽的换热器。

4.2.2上升管蒸发器及其系统属于强制循环锅炉系统，主要由上升管蒸发器、汽包、循环泵、

除氧器、给水泵、除盐水箱及除盐水泵、以及相应管路、阀门等组成。配备水处理、除氧、

加药、排污等设施。

4.2.3水处理、除氧、加药、排污等设施，按照锅炉系统相关配置。水处理工艺应保证处理

后的水质符合系统要求；除氧一般采用热力除氧，控制除氧器内介质温度在104℃左右，以

保证除氧效果；加药装置应保证水和蒸汽符合相关标准及要求；排污包括连续排污和定期排

污。

4.3上升管导热油换热器及其系统

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4.3.1上升管导热油换热器是将荒煤气余热回收后用于加热低温导热油变成高温导热油的换

热器。

4.3.2上升管导热油换热器及其系统属于有机热载体炉，主要由上升管导热油换热器、强制

循环泵、导热油蒸发器（如需）、用热设备、排油、油气分离及排气、惰性气体吹扫及保护、

膨胀罐、储油罐等装置及相应管路、阀门组成。

4.4上升管蒸汽过热器及其系统

4.4.1上升管蒸汽过热器是将荒煤气余热回收后用于加热低温蒸汽（通常是饱和蒸汽）变成

高温过热蒸汽的换热器。

4.4.2上升管蒸汽过热器及其系统主要由上升管蒸汽过热器、蒸汽流量调节装置、反冲洗装

置等及相应的管路、阀门组成。

5原理与流程

5.1介质浴盘管式上升管换热器工作原理

介质浴盘管式上升管换热器结构示意如图1。上升管换热器设置于焦炉炉顶，焦炉炭化

室排出的高温荒煤气在其内筒内自下而上流动，内、外筒间的间隙内设置导热介质层，螺旋

盘管沉埋于导热介质层内，形成复合间壁式的导热介质浴结构，流经螺旋盘管内的换热介质

吸收荒煤气的放热量，或升温、或沸腾变成蒸汽，达到荒煤气余热回收利用的目的。

图1介质浴盘管式上升管换热器

5.2上升管蒸发器及其系统流程

除盐水经除盐水箱，由软水泵送至除氧器，经热力除氧后的除氧水由给水泵送至汽包，

后经由强制循环泵送入介质浴盘管式上升管蒸发器内与焦炉荒煤气进行换热并沸腾，产生的

汽水混合物流经汽包内进行汽水分离，汽包出口的饱和蒸汽一部分可供除氧器除氧使用，另

一部分输出给用户。汽包内未被汽化的水再次经由强制循环泵驱动，继续参与循环。上升管

蒸发器及其系统的基本流程如图2。

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图2上升管蒸发器及其系统的基本流程

5.3上升管导热油换热器及其系统流程

由用户来的低温导热油，经由强制循环泵送入介质浴盘管式上升管导热油换热器内与焦

炉荒煤气换热，变成高温导热油，输出给用户，放出热量后降温变成低温导热油，再次经由

强制循环泵驱动，参与循环。上升管导热油换热器及其系统的基本流程如图3。系统中的储

油罐为系统事故工况及系统停运时存放导热油所用，膨胀罐为系统新投入使用时需煮油及排

气时启用，正常运行时基本不参与循环。

图3导热油循环换热系统基本流程

5.4上升管蒸汽过热器及其系统流程

饱和蒸汽在压差驱动下送入介质浴盘管式上升管蒸汽过热器内与焦炉荒煤气换热，变成

过热蒸汽，输送给用户。上升管蒸汽过热器及其系统的基本流程如图4。

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图4上升管蒸汽过热器及其系统的基本流程

6技术要求

6.1一般规定

6.1.1对焦炉上升管荒煤气的余热回收利用应结合焦化工艺进行，工艺布置应遵循安全生产、

流程合理、方便检修和操作的原则，符合GB12710、GB50432的规定。

6.1.2工艺设计应采用先进可靠的工艺技术，保证焦化厂长期、安全、稳定地连续生产。

6.1.3焦炉上升管换热器的设计、制造参照GB/T150.1～4和GB/T151的规定，整个余热回收

系统的设计、制造、安装、使用及维护等应参照GB50316、TSG11、TSG21、TSGD0001

的规定。

6.1.4采用焦炉上升管换热器的荒煤气余热回收系统中，被加热介质流经的管路与相关设备

的连接方式为焊接或法兰连接等。焊接应采用氩弧焊打底，手工焊盖面或全氩弧焊接，具体

按照GB50235的规定。法兰连接应符合HG/T20592～20635的规定。

6.1.5采用焦炉上升管换热器的荒煤气余热回收系统中，被加热介质管路可根据实际需要布置

在集气管平台附近，按照TSGD0001、GB/T20801.1～6的规定进行。相关建筑物必须具有

防雷接地要求，满足GB50057、GB50343、GB50432的规定。

6.1.6两座焦炉宜共用一个荒煤气余热回收系统，统一布置，系统全自动运行。

6.1.7系统运行的自动控制应设置PLC或DCS控制系统，集中在中控室。工程自动化控制水平

遵循经济、实用、有效、有利于质量控制和安全生产、经济性的原则。

6.1.8对于上升管蒸发器及其系统，当除盐水输入的情况下应设置给水除氧器，汽包内的水

质宜按照GB/T12145的规定且不应低于GB/T1576的规定；对于上升管导热油换热器及其系

统，应符合GB23971、GB/T17410的规定。

6.1.9同种类型的上升管换热器之间原则上为并联操作，上升管换热器换热介质的进出口与

总管间应设有切断阀，当发生异常时可通过关闭切断阀进行更换上升管换热器的操作。

6.2上升管换热器及其系统的安装及运行

6.2.1应在系统的被加热介质总管路上设置换热介质的流量、温度测量仪表，进出总管设置

压力表；汽包、除氧器、除盐水箱、导热油储油罐、导热油膨胀罐等装置应设置液位计，以

便实时了解系统的运行状态；

6.2.2应监测每台循环泵、给水泵、除盐水泵的出口压力，以及汽包和除氧器内介质的运行

压力、温度、液位。

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6.2.3对于产生饱和蒸汽的上升管蒸发器及其系统，应在系统的汽包上安装压力调节阀，确

保汽包运行压力≥1.6MPa（根据焦炉和余热回收系统的运行参数确顶具体的压力设定值）。

6.2.4各循环泵、给水泵、除盐水泵、注油泵等的选型应与系统匹配，且符合GB/T3216的规

定。

6.3安全环保要求

6.3.1介质浴盘管式焦炉上升管换热器及其系统的安全要求应符合GB12710的要求。

6.3.2介质浴盘管式焦炉上升管换热器及其系统内的设备应优先选择低噪声产品。汽包安全

阀应设置放散管且引至安全处，符合TSG21的规定。强制循环泵、给水泵、除盐水泵等设

备应具有隔声和减振措施，符合GB/T3216的规定。厂区边界噪声符合GB12348的规定。

6.3.3工作环境的含氧浓度按规定应大于人体呼吸的最低浓度值（19.5%），低于此值时应

采取措施，如通风、隔绝其他有害人体健康的气体入侵等，以保证工作人员的安全和健康。

6.3.4介质浴盘管式焦炉上升管换热器及其系统应设置防雷、接地安全措施，户外设备应符

合GB50057的规定，自动控制系统应符合GB50343的规定。

6.3.5介质浴盘管式焦炉上升管换热器及其系统应不产生影响环境保护的物质，排放物须满

足GB28662的规定。在焦炉低负荷运行时，为了保证上升管换热器不产生焦油蒸气的凝结，

通常采用提高荒煤气内筒壁温度的方法，具体为：对上升管蒸发器及其系统提高产汽压力，

对于上升管导热油换热器及其系统提高进油温度，对于上升管蒸汽过热器及其系统减少蒸汽

流量。

7过程检测与控制

7.1测试条件

以焦炉满负荷连续稳定运行（焦炉设计能力条件下）、104℃除氧水进入上升管荒煤气

余热回收系统为测试条件。测试可分多次进行，计算出各相关技术性能指标数据的平均值。

7.2焦炉侧的检测与控制

焦炉侧的检测与控制参数包括装煤量及挥发分和水分、出焦量、周转时间、荒煤气的进

出口温度。焦炉侧的检测与控制由焦炉厂家配套完成。

7.3余热回收系统侧的检测与控制

7.2.1上升管蒸发器及其系统

检测上升管蒸发器及其系统的来水流量、汽包液位、产汽温度和压力及流量、除氧器液

位、除氧水的温度和压力、除氧耗汽流量、除盐水箱液位、循环管路水流量、给水供应母管

与产汽回流母管的压力、系统外供蒸汽的供汽压力、供汽温度、供汽流量。

7.2.2上升管导热油换热器及其系统

检测上升管导热油换热器及其系统中的导热油循环流量、供应母管中的导热油温度和压

力、回流母管中的导热油温度和压力、供应母管与回流母管间的压差、循环泵前后的导热油

压力、膨胀罐液位和温度、储油罐液位和温度、用户的导热油进出口温度、导热油流量、导

热油工作压力。

7.2.3上升管蒸汽过热器及其系统

检测进入上升管蒸汽过热器及其系统的饱和蒸汽压力和温度及流量、外供过热蒸汽的压

力和温度及流量。

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8总体技术性能指标测算与验收

8.1对上升管荒煤气余热回收系统进行相关测试，计算出主要体现节能率指标的吨焦产汽

量，对照约定验收条件指标进行验收。

8.2根据焦炉侧的测试项目，计算出焦炉的产能。

8.3对余热回收系统侧吨焦产汽量的计算随回收系统用途和被加热介质的种类而变化。

焦炉上升管荒煤气余热回收系统的吨焦产汽量按式（1）计算：

q=G/M（1）

式（1）中：

q——吨焦产汽量，千克每吨焦（kg/t焦）；

G——统计期内在104℃除氧水进余热回收系统时的饱和蒸汽总产量，千克（kg）；

M——统计期内焦炉的焦炭总产量，吨（t）。

8.3.1对于上升管蒸发器及其系统，计算出总体吸热量，折合成104℃除氧水进水及测试条件

下的吨焦产汽量。

在除氧器出口水温为104℃时，G可直接由汽包出口的饱和蒸汽计量得出；

在除氧器出口水温为t摄氏度时，G由式（2）计算：

G=G'（h2－h）/（h2－h1）（2）

式（2）中：

G'——统计期内除氧器出口水温t摄氏度时的汽包出口饱和蒸汽计量，千克（kg）；

h2——汽包出口饱和蒸汽焓值，千焦每千克（kJ/kg）；

h1——104℃除氧水的焓值，千焦每千克（kJ/kg）；

h——温度t摄氏度时除氧器出口水的焓值，千焦每千克（kJ/kg）。

8.3.2对于上升管导热油换热器及其系统，计算出总体吸热量，折合成104℃除氧水进入上升

管荒煤气余热回收系统及约定产汽压力下的吨焦产汽量。

导热油吸热量Q可由式（3）计算：

Q=DCp（t2－t1）（3）

式（3）中：

Q——导热油吸热量，千瓦（kW）；

D——导热油循环总流量，千克每秒（kg/s）；

Cp——平均温度（t1+t2）/2下的导热油比热，千焦每千克每摄氏度（kJ/kg.℃）

t1——来自用户，进入余热回收系统的导热油温度，摄氏度（℃）；

t2——由余热回收系统进入用户的导热油温度，摄氏度（℃）；

由Q折合成G的计算按照式（4）计算：

G=3600TQ/（h2－h1）（4）

式（4）中：

T——统计期内的总小时数，小时（h）；

h2——约定压力下的饱和蒸汽焓值，千焦每千克（kJ/kg）；

h1——104℃除氧水的焓值，千焦每千克（kJ/kg）；

8.3.3对于上升管蒸汽过热器及其系统，既可将整个余热回收系统切换成上升管蒸发器及其

系统运行，根据上升管蒸发器及其系统的进水和产汽情况，计算出折合成104℃除氧水进入

上升管荒煤气余热回收系统及约定产汽压力下的吨焦产汽量；也可视同等同于上升管蒸发器

及其系统的吨焦产汽量计算、或上升管导热油换热器及其系统的吨焦产汽量计算。

9焦炉上升管换热器及其余热回收系统的定期检验

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焦炉上升管换热器及荒煤气余热回收系统的定期检验，是对整个在用余热回收系统当前

安全状况是否满足本规程要求进行的符合性抽查，参照TSG11或TSG21的定期检验规范要

求进行，包括运行状态下进行的外部检验（水质定期检验）、内部检验和水（耐）压试验。

水质定期检验按照GB/T12145或GB/T1576的规定进行，内部试验和水（耐）压试验参照GB/T

16507.1～8和GB/T16508.1～8的规定。上升管导热油换热器换热器及其系统，参照GB24747

进行定期检验，并按照GB23971进行定期的导热油品质检验。

9.1上升管换热器，应在适当部位设置手孔盖，便于测量螺旋盘管的管壁厚度。

9.2系统内的所有换热介质管道外部的保温层应设置成可拆卸形式，便于管道壁厚的测量。

9.3每个余热回收系统内的汽包应为两个，每个均应设置人孔，便于入内检验和内部试验。

9.4当检验人员或使用单位对余热回收系统及其内部设备的安全状况存在使用疑虑时，对于

上升管换热器，应进行的在线单体检查（如测量螺旋盘管的壁厚等）、或换离焦炉炉顶后的

单体水（耐）压试验；对于系统内的其他设备，应视情况不同分别进行相应的检验。

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ICS77.010

CCSH01

团体标准

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T/CSMXXX-XXXX

介质浴盘管式焦炉上升管荒煤气余热利用

技术规范

Technicalspecificationforwasteheatrecoveryandutilizationofcokeovenraw

gaswithmediumbathedcoiltubetypestandpipedevice

(征求意见稿)

XXXX–XX-XX发布XXXX–XX-XX实施

中国钢铁工业协会

中国金属学会联合发布

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介质浴盘管式焦炉上升管荒煤气余热利用技术规范

1范围

本文件规定了介质浴盘管式焦炉上升管荒煤气余热利用系统的术语和定义、工艺流程、

技术要求、系统操作要求、节能率计算。

本文件适用于介质浴盘管式焦炉上升管荒煤气余热利用系统项目。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

GB/T150.1压力容器第1部分：通用要求

GB/T150.2压力容器第2部分：材料

GB/T150.3压力容器第3部分：设计

GB/T150.4压力容器第4部分：制造、检验和验收

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GB/T16507.8水管锅炉第8部分：安装与运行

GB/T16508.1锅壳锅炉第1部分：总则

GB/T16508.2锅壳锅炉第2部分：材料

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GB/T16508.6锅壳锅炉第6部分：燃烧系统

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