焦炉荒煤气中存在大量余热,回收这些余热对我国的节能减排意义重大。焦炉上升管换热器是回收荒煤气余热的主要设备,夹套式上升管中的荒煤气余热回收是一种复杂的传热过程。但是,上升管换热器系统在运行过程中存在很多问题,特别是上升管换热器传热系数的计算均采用静态计算参数,而系统的运行工况是动态的,这必然导致传热系数计算结果不准确。因此,研究动态工况下上升管换热器的传热系数及其性能对荒煤气的余热回收具有实际工程意义和指导价值。首先,论文研究了荒煤气在上升管内流动的对流和辐射传热问题。基于热平衡方程推导得到上升管内荒煤气流动传热微分方程,考虑荒煤气进口温度、内壁面发射率、对流传热系数和斯坦顿数对上升管内壁面温度变化和荒煤气出口温度的影响。得出上升管内壁温度沿轴线方向的变化曲线和荒煤气的平均传热系数,荒煤气在夹套式上升管中的平均传热系数为30～36 W/（m²·K）。研究结果表明,辐射传热过程主要受内壁面发射率和荒煤气进口温度两个参数的影响,内壁面发射率越大,辐射传热量越大,流体速度对对流传热的影响很大,随着流速的增加,对流传热量增大。焦炉在一个炼焦周期内,应该合理控制荒煤气的流量,可避免上升管内壁焦油的凝结;在设计上升管时,增大内壁面的发射率,可以提高上升管的传热效率。其次,论文采用效能传热单元数法对换热器进行设计,通过最大限度地降低换热器的能量损失来优化上升管换热器的设计,将有利于优化上升管换热器系统。在这些计算参数与荒煤气运行周期的基础上,建立了上升管换热器系统的优化计算模型,最终得到上升管换热器系统的优化设计参数。第三,论文针对上升管换热器系统所用管内对流换热的传热过程进行研究,通过建立水—汽两相流的管内对流换热模型,构建存在相态变化的对流换热的?损失率关系式,分析了不同干度（x）影响下夹套管内流体雷诺数（Re）对无因次?损失率（Ne）的影响情况。结果表明,水—汽两相流干度对荒煤气余热回收效果有明显的影响,对流换热无因次?损失率Ne随雷诺数Re变化,并且存在最小值,即最小无因次?损失率(Ne_min),对应的雷诺数Re为最佳雷诺数(Re_opt)。研究荒煤气的换热过程和两相流对流换热模型,对荒煤气余热回收运行参数的确定有很好的指导作用。