ICS77.010

CCSH01

團體標準

T/CISAXXXXX—XXXX

T/CSMXXX-XXXX

介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管荒煤氣余熱利用

技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforwasteheatrecoveryandutilizationofcokeovenraw

gaswithmediumbathedcoiltubetypestandpipedevice

(征求意見稿)

XXXX–XX-XX發(fā)布XXXX–XX-XX實施

中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會

中國金屬學(xué)會聯(lián)合發(fā)布

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介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管荒煤氣余熱利用技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管荒煤氣余熱利用系統(tǒng)的術(shù)語和定義、工藝流程、

技術(shù)要求、系統(tǒng)操作要求、節(jié)能率計算。

本文件適用于介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管荒煤氣余熱利用系統(tǒng)項目。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期

的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改單）適用于本文件。

GB/T150.1壓力容器第1部分：通用要求

GB/T150.2壓力容器第2部分：材料

GB/T150.3壓力容器第3部分：設(shè)計

GB/T150.4壓力容器第4部分：制造、檢驗和驗收

GB/T151熱交換器

GB/T1576工業(yè)鍋爐水質(zhì)

GB/T3216回轉(zhuǎn)動力泵水力性能驗收試驗1級、2級和3級

GB/T12145火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量標準

GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準

GB12710焦化安全規(guī)程

GB/T16507.1水管鍋爐第1部分：總則

GB/T16507.2水管鍋爐第2部分：材料

GB/T16507.3水管鍋爐第3部分：結(jié)構(gòu)設(shè)計

GB/T16507.4水管鍋爐第4部分：受壓元件強度計算

GB/T16507.5水管鍋爐第5部分：制造

GB/T16507.6水管鍋爐第6部分：檢驗、試驗和驗收

GB/T16507.7水管鍋爐第7部分：安全附件和儀表

GB/T16507.8水管鍋爐第8部分：安裝與運行

GB/T16508.1鍋殼鍋爐第1部分：總則

GB/T16508.2鍋殼鍋爐第2部分：材料

GB/T16508.3鍋殼鍋爐第3部分：設(shè)計與強度計算

GB/T16508.4鍋殼鍋爐第4部分：制造、檢驗與驗收

GB/T16508.5鍋殼鍋爐第5部分：安全附件和儀表

GB/T16508.6鍋殼鍋爐第6部分：燃燒系統(tǒng)

GB/T16508.7鍋殼鍋爐第7部分：安裝

GB/T16508.8鍋殼鍋爐第8部分：運行

GB/T17410有機熱載體爐

GB/T20801.1壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第1部分:總則

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GB/T20801.2壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第2部分：材料

GB/T20801.3壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第3部分：設(shè)計和計算

GB/T20801.4壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第4部分：制作與安裝

GB/T20801.5壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第5部分：檢驗與試驗

GB/T20801.6壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第6部分：安全防護

GB23971有機熱載體

GB24747有機熱載體安全技術(shù)條件

GB28662鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準

GB50057建筑物防雷設(shè)計規(guī)范

GB50235工業(yè)管道工程施工規(guī)范

GB50316工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范

GB50343建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范

GB50432煉焦工藝設(shè)計規(guī)程

HG/T20592~20635鋼制管法蘭、墊片、緊固件

TSG11鍋爐安全技術(shù)規(guī)程

TSG21固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

TSGD0001壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—工業(yè)管道

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管換熱器mediumbathedcoiltubetypestandpipeheat

exchanger

一種以焦爐上升管換熱器內(nèi)筒內(nèi)部的荒煤氣為熱源，以流經(jīng)內(nèi)筒外側(cè)被導(dǎo)熱層介質(zhì)覆蓋

沉埋的螺旋盤管內(nèi)的被加熱介質(zhì)為冷源的熱交換設(shè)備。

4工藝設(shè)施

4.1介質(zhì)浴盤管式上升管換熱器根據(jù)用途和被加熱介質(zhì)的不同，分為上升管蒸發(fā)器、上升

管導(dǎo)熱油換熱器、上升管蒸汽過熱器等。

4.2上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)

4.2.1上升管蒸發(fā)器是將荒煤氣余熱回收后用于加熱給水并產(chǎn)生蒸汽的換熱器。

4.2.2上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)屬于強制循環(huán)鍋爐系統(tǒng)，主要由上升管蒸發(fā)器、汽包、循環(huán)泵、

除氧器、給水泵、除鹽水箱及除鹽水泵、以及相應(yīng)管路、閥門等組成。配備水處理、除氧、

加藥、排污等設(shè)施。

4.2.3水處理、除氧、加藥、排污等設(shè)施，按照鍋爐系統(tǒng)相關(guān)配置。水處理工藝應(yīng)保證處理

后的水質(zhì)符合系統(tǒng)要求；除氧一般采用熱力除氧，控制除氧器內(nèi)介質(zhì)溫度在104℃左右，以

保證除氧效果；加藥裝置應(yīng)保證水和蒸汽符合相關(guān)標準及要求；排污包括連續(xù)排污和定期排

污。

4.3上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系統(tǒng)

4

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4.3.1上升管導(dǎo)熱油換熱器是將荒煤氣余熱回收后用于加熱低溫導(dǎo)熱油變成高溫導(dǎo)熱油的換

熱器。

4.3.2上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系統(tǒng)屬于有機熱載體爐，主要由上升管導(dǎo)熱油換熱器、強制

循環(huán)泵、導(dǎo)熱油蒸發(fā)器（如需）、用熱設(shè)備、排油、油氣分離及排氣、惰性氣體吹掃及保護、

膨脹罐、儲油罐等裝置及相應(yīng)管路、閥門組成。

4.4上升管蒸汽過熱器及其系統(tǒng)

4.4.1上升管蒸汽過熱器是將荒煤氣余熱回收后用于加熱低溫蒸汽（通常是飽和蒸汽）變成

高溫過熱蒸汽的換熱器。

4.4.2上升管蒸汽過熱器及其系統(tǒng)主要由上升管蒸汽過熱器、蒸汽流量調(diào)節(jié)裝置、反沖洗裝

置等及相應(yīng)的管路、閥門組成。

5原理與流程

5.1介質(zhì)浴盤管式上升管換熱器工作原理

介質(zhì)浴盤管式上升管換熱器結(jié)構(gòu)示意如圖1。上升管換熱器設(shè)置于焦爐爐頂，焦爐炭化

室排出的高溫荒煤氣在其內(nèi)筒內(nèi)自下而上流動，內(nèi)、外筒間的間隙內(nèi)設(shè)置導(dǎo)熱介質(zhì)層，螺旋

盤管沉埋于導(dǎo)熱介質(zhì)層內(nèi)，形成復(fù)合間壁式的導(dǎo)熱介質(zhì)浴結(jié)構(gòu)，流經(jīng)螺旋盤管內(nèi)的換熱介質(zhì)

吸收荒煤氣的放熱量，或升溫、或沸騰變成蒸汽，達到荒煤氣余熱回收利用的目的。

圖1介質(zhì)浴盤管式上升管換熱器

5.2上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)流程

除鹽水經(jīng)除鹽水箱，由軟水泵送至除氧器，經(jīng)熱力除氧后的除氧水由給水泵送至汽包，

后經(jīng)由強制循環(huán)泵送入介質(zhì)浴盤管式上升管蒸發(fā)器內(nèi)與焦爐荒煤氣進行換熱并沸騰，產(chǎn)生的

汽水混合物流經(jīng)汽包內(nèi)進行汽水分離，汽包出口的飽和蒸汽一部分可供除氧器除氧使用，另

一部分輸出給用戶。汽包內(nèi)未被汽化的水再次經(jīng)由強制循環(huán)泵驅(qū)動，繼續(xù)參與循環(huán)。上升管

蒸發(fā)器及其系統(tǒng)的基本流程如圖2。

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圖2上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)的基本流程

5.3上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系統(tǒng)流程

由用戶來的低溫導(dǎo)熱油，經(jīng)由強制循環(huán)泵送入介質(zhì)浴盤管式上升管導(dǎo)熱油換熱器內(nèi)與焦

爐荒煤氣換熱，變成高溫導(dǎo)熱油，輸出給用戶，放出熱量后降溫變成低溫導(dǎo)熱油，再次經(jīng)由

強制循環(huán)泵驅(qū)動，參與循環(huán)。上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系統(tǒng)的基本流程如圖3。系統(tǒng)中的儲

油罐為系統(tǒng)事故工況及系統(tǒng)停運時存放導(dǎo)熱油所用，膨脹罐為系統(tǒng)新投入使用時需煮油及排

氣時啟用，正常運行時基本不參與循環(huán)。

圖3導(dǎo)熱油循環(huán)換熱系統(tǒng)基本流程

5.4上升管蒸汽過熱器及其系統(tǒng)流程

飽和蒸汽在壓差驅(qū)動下送入介質(zhì)浴盤管式上升管蒸汽過熱器內(nèi)與焦爐荒煤氣換熱，變成

過熱蒸汽，輸送給用戶。上升管蒸汽過熱器及其系統(tǒng)的基本流程如圖4。

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圖4上升管蒸汽過熱器及其系統(tǒng)的基本流程

6技術(shù)要求

6.1一般規(guī)定

6.1.1對焦爐上升管荒煤氣的余熱回收利用應(yīng)結(jié)合焦化工藝進行，工藝布置應(yīng)遵循安全生產(chǎn)、

流程合理、方便檢修和操作的原則，符合GB12710、GB50432的規(guī)定。

6.1.2工藝設(shè)計應(yīng)采用先進可靠的工藝技術(shù)，保證焦化廠長期、安全、穩(wěn)定地連續(xù)生產(chǎn)。

6.1.3焦爐上升管換熱器的設(shè)計、制造參照GB/T150.1～4和GB/T151的規(guī)定，整個余熱回收

系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝、使用及維護等應(yīng)參照GB50316、TSG11、TSG21、TSGD0001

的規(guī)定。

6.1.4采用焦爐上升管換熱器的荒煤氣余熱回收系統(tǒng)中，被加熱介質(zhì)流經(jīng)的管路與相關(guān)設(shè)備

的連接方式為焊接或法蘭連接等。焊接應(yīng)采用氬弧焊打底，手工焊蓋面或全氬弧焊接，具體

按照GB50235的規(guī)定。法蘭連接應(yīng)符合HG/T20592～20635的規(guī)定。

6.1.5采用焦爐上升管換熱器的荒煤氣余熱回收系統(tǒng)中，被加熱介質(zhì)管路可根據(jù)實際需要布置

在集氣管平臺附近，按照TSGD0001、GB/T20801.1～6的規(guī)定進行。相關(guān)建筑物必須具有

防雷接地要求，滿足GB50057、GB50343、GB50432的規(guī)定。

6.1.6兩座焦爐宜共用一個荒煤氣余熱回收系統(tǒng)，統(tǒng)一布置，系統(tǒng)全自動運行。

6.1.7系統(tǒng)運行的自動控制應(yīng)設(shè)置PLC或DCS控制系統(tǒng)，集中在中控室。工程自動化控制水平

遵循經(jīng)濟、實用、有效、有利于質(zhì)量控制和安全生產(chǎn)、經(jīng)濟性的原則。

6.1.8對于上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)，當(dāng)除鹽水輸入的情況下應(yīng)設(shè)置給水除氧器，汽包內(nèi)的水

質(zhì)宜按照GB/T12145的規(guī)定且不應(yīng)低于GB/T1576的規(guī)定；對于上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系

統(tǒng)，應(yīng)符合GB23971、GB/T17410的規(guī)定。

6.1.9同種類型的上升管換熱器之間原則上為并聯(lián)操作，上升管換熱器換熱介質(zhì)的進出口與

總管間應(yīng)設(shè)有切斷閥，當(dāng)發(fā)生異常時可通過關(guān)閉切斷閥進行更換上升管換熱器的操作。

6.2上升管換熱器及其系統(tǒng)的安裝及運行

6.2.1應(yīng)在系統(tǒng)的被加熱介質(zhì)總管路上設(shè)置換熱介質(zhì)的流量、溫度測量儀表，進出總管設(shè)置

壓力表；汽包、除氧器、除鹽水箱、導(dǎo)熱油儲油罐、導(dǎo)熱油膨脹罐等裝置應(yīng)設(shè)置液位計，以

便實時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)；

6.2.2應(yīng)監(jiān)測每臺循環(huán)泵、給水泵、除鹽水泵的出口壓力，以及汽包和除氧器內(nèi)介質(zhì)的運行

壓力、溫度、液位。

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6.2.3對于產(chǎn)生飽和蒸汽的上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)，應(yīng)在系統(tǒng)的汽包上安裝壓力調(diào)節(jié)閥，確

保汽包運行壓力≥1.6MPa（根據(jù)焦爐和余熱回收系統(tǒng)的運行參數(shù)確頂具體的壓力設(shè)定值）。

6.2.4各循環(huán)泵、給水泵、除鹽水泵、注油泵等的選型應(yīng)與系統(tǒng)匹配，且符合GB/T3216的規(guī)

定。

6.3安全環(huán)保要求

6.3.1介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管換熱器及其系統(tǒng)的安全要求應(yīng)符合GB12710的要求。

6.3.2介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管換熱器及其系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選擇低噪聲產(chǎn)品。汽包安全

閥應(yīng)設(shè)置放散管且引至安全處，符合TSG21的規(guī)定。強制循環(huán)泵、給水泵、除鹽水泵等設(shè)

備應(yīng)具有隔聲和減振措施，符合GB/T3216的規(guī)定。廠區(qū)邊界噪聲符合GB12348的規(guī)定。

6.3.3工作環(huán)境的含氧濃度按規(guī)定應(yīng)大于人體呼吸的最低濃度值（19.5%），低于此值時應(yīng)

采取措施，如通風(fēng)、隔絕其他有害人體健康的氣體入侵等，以保證工作人員的安全和健康。

6.3.4介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管換熱器及其系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置防雷、接地安全措施，戶外設(shè)備應(yīng)符

合GB50057的規(guī)定，自動控制系統(tǒng)應(yīng)符合GB50343的規(guī)定。

6.3.5介質(zhì)浴盤管式焦爐上升管換熱器及其系統(tǒng)應(yīng)不產(chǎn)生影響環(huán)境保護的物質(zhì)，排放物須滿

足GB28662的規(guī)定。在焦爐低負荷運行時，為了保證上升管換熱器不產(chǎn)生焦油蒸氣的凝結(jié)，

通常采用提高荒煤氣內(nèi)筒壁溫度的方法，具體為：對上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)提高產(chǎn)汽壓力，

對于上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系統(tǒng)提高進油溫度，對于上升管蒸汽過熱器及其系統(tǒng)減少蒸汽

流量。

7過程檢測與控制

7.1測試條件

以焦爐滿負荷連續(xù)穩(wěn)定運行（焦爐設(shè)計能力條件下）、104℃除氧水進入上升管荒煤氣

余熱回收系統(tǒng)為測試條件。測試可分多次進行，計算出各相關(guān)技術(shù)性能指標數(shù)據(jù)的平均值。

7.2焦爐側(cè)的檢測與控制

焦爐側(cè)的檢測與控制參數(shù)包括裝煤量及揮發(fā)分和水分、出焦量、周轉(zhuǎn)時間、荒煤氣的進

出口溫度。焦爐側(cè)的檢測與控制由焦爐廠家配套完成。

7.3余熱回收系統(tǒng)側(cè)的檢測與控制

7.2.1上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)

檢測上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)的來水流量、汽包液位、產(chǎn)汽溫度和壓力及流量、除氧器液

位、除氧水的溫度和壓力、除氧耗汽流量、除鹽水箱液位、循環(huán)管路水流量、給水供應(yīng)母管

與產(chǎn)汽回流母管的壓力、系統(tǒng)外供蒸汽的供汽壓力、供汽溫度、供汽流量。

7.2.2上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系統(tǒng)

檢測上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油循環(huán)流量、供應(yīng)母管中的導(dǎo)熱油溫度和壓

力、回流母管中的導(dǎo)熱油溫度和壓力、供應(yīng)母管與回流母管間的壓差、循環(huán)泵前后的導(dǎo)熱油

壓力、膨脹罐液位和溫度、儲油罐液位和溫度、用戶的導(dǎo)熱油進出口溫度、導(dǎo)熱油流量、導(dǎo)

熱油工作壓力。

7.2.3上升管蒸汽過熱器及其系統(tǒng)

檢測進入上升管蒸汽過熱器及其系統(tǒng)的飽和蒸汽壓力和溫度及流量、外供過熱蒸汽的壓

力和溫度及流量。

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8總體技術(shù)性能指標測算與驗收

8.1對上升管荒煤氣余熱回收系統(tǒng)進行相關(guān)測試，計算出主要體現(xiàn)節(jié)能率指標的噸焦產(chǎn)汽

量，對照約定驗收條件指標進行驗收。

8.2根據(jù)焦爐側(cè)的測試項目，計算出焦爐的產(chǎn)能。

8.3對余熱回收系統(tǒng)側(cè)噸焦產(chǎn)汽量的計算隨回收系統(tǒng)用途和被加熱介質(zhì)的種類而變化。

焦爐上升管荒煤氣余熱回收系統(tǒng)的噸焦產(chǎn)汽量按式（1）計算：

q=G/M（1）

式（1）中：

q——噸焦產(chǎn)汽量，千克每噸焦（kg/t焦）；

G——統(tǒng)計期內(nèi)在104℃除氧水進余熱回收系統(tǒng)時的飽和蒸汽總產(chǎn)量，千克（kg）；

M——統(tǒng)計期內(nèi)焦爐的焦炭總產(chǎn)量，噸（t）。

8.3.1對于上升管蒸發(fā)器及其系統(tǒng)，計算出總體吸熱量，折合成104℃除氧水進水及測試條件

下的噸焦產(chǎn)汽量。

在除氧器出口水溫為104℃時，G可直接由汽包出口的飽和蒸汽計量得出；

在除氧器出口水溫為t攝氏度時，G由式（2）計算：

G=G'（h2－h(huán)）/（h2－h(huán)1）（2）

式（2）中：

G'——統(tǒng)計期內(nèi)除氧器出口水溫t攝氏度時的汽包出口飽和蒸汽計量，千克（kg）；

h2——汽包出口飽和蒸汽焓值，千焦每千克（kJ/kg）；

h1——104℃除氧水的焓值，千焦每千克（kJ/kg）；

h——溫度t攝氏度時除氧器出口水的焓值，千焦每千克（kJ/kg）。

8.3.2對于上升管導(dǎo)熱油換熱器及其系統(tǒng)，計算出總體吸熱量，折合成104℃除氧水進入上升

管荒煤氣余熱回收系統(tǒng)及約定產(chǎn)汽壓力下的噸焦產(chǎn)汽量。

導(dǎo)熱油吸熱量Q可由式（3）計算：

Q=DCp（t2－t1）（3）

式（3）中：

Q——導(dǎo)熱油吸熱量，千瓦（kW）；

D——導(dǎo)熱油循環(huán)總流量，千克每秒（kg/s）；

Cp——平均溫度（t1+t2）/2下的導(dǎo)熱油比熱，千焦每千克每攝氏度（kJ/kg.℃）

t1——來自用戶，進入余熱回收系統(tǒng)的導(dǎo)熱油溫度，攝氏度（℃）；

t2——由余熱回收系統(tǒng)進入用戶的導(dǎo)熱油溫度，攝氏度（℃）；

由Q折合成G的計算按照式（4）計算：

G=3600TQ/（h2－h(huán)1）（4）

式（4）中：

T——統(tǒng)計期內(nèi)的總小時數(shù)，小時（h）；

h2——約定壓力下的飽和蒸汽焓值，千焦每千克（kJ/kg）；