【正文】 燒放散，未能得到有效利用，浪費(fèi)了大量的優(yōu)質(zhì)煤氣資源。我國(guó)煤氣凈化一般均采用高效的橫管初冷器冷卻荒煤氣，幾種不同的煤氣凈化技術(shù)主要表現(xiàn)脫硫、脫氨工藝方案的選擇上。根據(jù)煤氣用戶的不同，可選用不同的工藝流程滿足用戶對(duì)不同煤氣質(zhì)量的要求。 因此，煤氣向氨水的傳熱速率將會(huì)很高，煤氣溫度會(huì)迅速下降。 河南城建學(xué)院本科設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 8 焦?fàn)t煤氣冷凝工藝的改進(jìn) 回收車間擔(dān)負(fù)著焦?fàn)t煤氣的冷卻、輸送、凈化及回收焦化產(chǎn)品的任務(wù)。二期建 3~7 號(hào)初冷器，每臺(tái)冷卻面積 24000m ，也實(shí)行兩段冷卻，中部設(shè)隔液盤，并 對(duì) 3~7 號(hào)初冷器上下兩段分別用冷凝液混合粗焦油進(jìn)行連續(xù)噴灑洗萘。初冷器一段冷凝液進(jìn)入混合液中間槽，上層氨水自流到冷凝液槽，下層的油流進(jìn)洗萘液槽。 ② 南昌鋼鐵公司焦化廠 1）提高噴灑液的質(zhì)量 將冷凝液中間槽中的部分冷凝液抽送至機(jī)械化澄清槽處理，同時(shí)往冷凝液中間槽加入適量的輕質(zhì)焦油和氨水，降低噴灑液的含萘量，增加其流動(dòng)性，以提高初冷器的噴灑效果和減少初冷器的清掃次數(shù)。 3）提高冷凝液噴灑量 為解決冷凝 液噴灑量不足的問題。 煤氣的鼓風(fēng)工藝 焦?fàn)t煤氣作為 高熱值氣源與其他氣源混摻后外供，焦?fàn)t煤氣經(jīng)初冷器冷卻后至電捕焦油器除去焦油，通過羅茨風(fēng)機(jī)向外輸送。此外，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的冷凝液排出管應(yīng)按時(shí)用水蒸氣吹掃，否則，焦油黏附到葉輪上，使鼓風(fēng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，影響煤氣的正常輸送。 鼓風(fēng)工藝的改進(jìn) 長(zhǎng)治鋼鐵集團(tuán)有限公司，在煉鐵高爐生產(chǎn)中，為降低焦炭耗量和生鐵成本、提高生產(chǎn)效率，我國(guó)開創(chuàng)了高風(fēng)溫、低富氧、大噴煤技術(shù)路 線。即由轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)將煤氣冷卻 1000 以下然后通過一文定徑溢流文氏 ℃ 管重力脫水器進(jìn)行第 1次洗滌除塵再經(jīng)過 RD閥可調(diào)喉口調(diào)節(jié)閥控制煙氣量，經(jīng) 90176。裝置運(yùn)行獨(dú)立性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，可靠性高，可連續(xù)供氧；開停車時(shí)間短一般 30min 內(nèi)可達(dá)使用要求；在常溫常壓下運(yùn)行，安全性能好。煤氣進(jìn)入初冷器被直接或間接冷卻到 30℃ 左右，煤氣中約 30%左右的焦油氣以及絕大部分的水蒸氣、萘被冷凝下來，萘溶解于焦油中，另外還有一定數(shù)量的氨、二氧化碳、硫化氫、氰化氫和其他組分則溶解于冷凝水中，與焦 油混合為冷凝液，其余的相繼經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)、電捕焦油器等回收，由各裝置回收的冷凝液全部進(jìn)入焦油氨水澄清槽內(nèi)進(jìn)行分離，分離氨水循環(huán)使用，焦油送往焦油精制車間進(jìn)一步加工，蒸餾出酚油、萘油、汽油、蒽油和瀝青等產(chǎn)品可以直接送往油庫外售。 蜂窩式電捕焦油器操作穩(wěn)定，脫除效率高，是值得在焦化行業(yè)推廣的新型電捕焦油器。對(duì)于這 類能量的回收、美國(guó)和加拿大提出帶熱回收的無副焦產(chǎn)焦?fàn)t煉焦技術(shù)，高爐煤氣經(jīng)過煤層上部聚集后立即燃燒提供炭化所需要熱量，我國(guó)山西也有類似的焦?fàn)t生產(chǎn)。山東濟(jì)鋼采用上升管煤氣加熱導(dǎo)熱油技術(shù)、高溫導(dǎo)熱油再用來蒸氨、粗苯精制等取代蒸汽加熱介 質(zhì) ， 同 時(shí) 達(dá) 到 節(jié) 水 、 節(jié) 能 和 減 少 廢 水 外 排 的 目 的 。氨水在此處是過量的，其具體的量由煤氣的總量來決定。因?yàn)檠h(huán)氨水液面上水汽分壓大于進(jìn)入集氣管的煤氣中水汽分壓，所以氨水就產(chǎn)生蒸發(fā)。他們一起吸煤氣管道流入氣液分離器。 因焦化廠內(nèi)該冷卻器位于煤氣輸送系統(tǒng)的開始部位，故稱為煤氣初步冷卻器，簡(jiǎn)稱初冷器。 、輸送系統(tǒng)的阻力，有選用電動(dòng)離心鼓風(fēng)機(jī)或汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。小型廠一般用旋風(fēng)式機(jī)械捕焦油器。因循環(huán)氨水的溫度約為 78~80℃ ，并考慮水泵長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，機(jī)械性能減弱，泵的輸送能力降低，所以應(yīng)在保證焦?fàn)t集氣管噴灑氨水壓力的要求下，選取的最大 流量應(yīng)比設(shè)計(jì)計(jì)算的流量大 20~30%。 、氨水分離設(shè)備的總?cè)莘e，在設(shè)備清掃或維修時(shí)，應(yīng)能滿足生產(chǎn)要求?，F(xiàn)在大多數(shù)焦化廠都采用水冷卻的煤氣冷卻器。焦油則通過液面調(diào)節(jié)器流至焦油中間槽，由此泵往焦油貯槽，經(jīng)初步脫水后泵往焦油車間。煤氣中一定數(shù)量的氨、二氧化碳、硫化氫、氰化氫和其他組分溶解于冷凝水中，形成了冷凝氨水。 河南城建學(xué)院本科設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容與工藝方案及選型 15 圖 兩段初冷功能的初冷器 當(dāng)冷卻煤氣用的冷卻水為直流水時(shí)，冷卻器后的熱水直接排放。 兩段初冷可采用如圖 所示具有兩段初冷功能的初冷器，其中前四個(gè)煤氣通道為第一段，后兩個(gè)煤氣通道為第二段。如圖 。 初冷塔底部流出的氨水和冷凝液進(jìn)入氨水池，在此與洗氨塔來的部分氨水混合并進(jìn)入分離，分離出的焦油與氨水澄清槽分離的焦油混合，送往焦油車間加工處理 。這對(duì)后面洗氨、洗苯過程及減少設(shè)備腐蝕，都是有益的。 用于煤氣初冷的直接式冷卻塔有木格填料塔、金屬隔板塔和空噴塔、在大型焦化廠得到廣泛應(yīng)用。 由于噴灑液中混有焦油所以可以將煤氣中奈含量脫除到低于煤氣出口溫度下的飽和奈的濃度。在間冷階段，由于溫差大、冷凝液量多和 奈量相對(duì)較少，傳熱系數(shù)高，可大幅度減少所需的傳熱面積。 煤氣由炭化室出來經(jīng)集氣管、吸氣管、冷卻及回收設(shè)備和管道阻力及保持足夠的煤氣剩余壓力，需設(shè)置煤氣鼓風(fēng)機(jī)。 吸入方為負(fù)壓，壓出方為正壓，鼓風(fēng)機(jī)的機(jī)后壓力與機(jī)前壓力差為鼓風(fēng)機(jī)的總壓頭。 煤氣管道應(yīng)有一定的傾斜度，以保證冷凝液按預(yù)定方向自流。 在全部回收設(shè)備之后的回爐煤氣管道上，設(shè)有煤氣自動(dòng)放散裝置，當(dāng)煤氣壓力超過允許值時(shí)將煤氣自動(dòng)放散，否則鼓風(fēng)機(jī)的操作調(diào)節(jié)將發(fā)生困難，不能保持焦?fàn)t集氣管煤氣壓力的規(guī)定值。煤氣的壓力是在各個(gè)葉輪作用下，并經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換而得到提高。此種鼓風(fēng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)功率即轉(zhuǎn)速一定時(shí)，其輸入量與風(fēng)機(jī)升壓無關(guān)。但是。由于轉(zhuǎn)子的中心距即轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的不同，輸氣其能力可以在很大范 圍內(nèi)波動(dòng)。 離心式鼓風(fēng)機(jī)廣 泛應(yīng)用于大中型焦化廠，按進(jìn)口煤氣的流量大小有 150、 300、750 和 1200 min/3m 等各種規(guī)格，產(chǎn)生的總壓頭為 ~。煤氣由吸入口進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的第一工作葉輪，在離心力的作用下，增加了靜壓能并被甩向葉輪外面的環(huán)形空隙，于是在葉輪中心處形成負(fù)壓，煤氣及不斷吸入。由于奈能夠沉積于管道中，所以在可能存積奈的部位，均設(shè)有清掃蒸汽口。這樣，鼓風(fēng)機(jī)吸入的煤氣體積小，負(fù)壓下操河南城建學(xué)院本科設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容與工藝方案及選型 19 作的設(shè)備及煤氣管道少。 目前我國(guó)焦化廠所采用的煤氣鼓風(fēng)機(jī)主要有離心式和羅茨式兩種。但也存在工藝復(fù)雜、設(shè)備多、能耗高和占地面積大等缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)僅寶鋼采用。為防止噴嘴堵塞，需定時(shí)通入蒸汽清掃。但由于直接式冷卻器的噴淋氨水在循環(huán)過程中需用冷卻水冷卻，當(dāng)用相同溫度的 冷卻水時(shí)，直接式冷卻器后的煤氣溫度就高于間接初冷器。但其工藝流程較復(fù)雜、動(dòng)力消耗較大、循環(huán)氨水冷卻器易堵塞等缺點(diǎn)。 河南城建學(xué)院本科設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容與工藝方案及選型 16 圖 煤氣直接初冷工藝流程 1— 氣液分離器； 2— 焦油盒； 4— 直接式煤氣初冷塔； 5— 羅茨鼓風(fēng)機(jī)； 6— 捕焦油器； 7— 水封槽； 8— 焦油泵； 9— 焦油循環(huán)氨水泵； 10— 焦油循環(huán)氨水澄清槽； 11— 焦油槽； 12— 焦油池； 13— 焦油泵； 14— 初冷循環(huán)氨水澄清池； 15— 初冷循環(huán)氨水冷卻器； 16— 初冷循環(huán)氨水泵； 17— 剩余氨水泵 煤氣直接冷卻，不但冷卻了煤氣，而且具有凈化煤氣的良好效果。從氣液分離器分離出來的循環(huán)氨水和焦油進(jìn)入焦油氨水澄清槽，從澄清槽出來的循環(huán)氨水，用泵送回集氣管噴灑冷卻煤氣。 直接冷卻 煤氣在直接冷卻器 中的初步冷卻，是由煤氣和冷卻水直 接接觸混合，將熱量傳給冷卻水而完成的。 上述煤氣間接初冷流程適用于生產(chǎn)硫銨工藝系統(tǒng)。如上圖所示，冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送入機(jī)械化氨水澄清槽，與循環(huán)氨水混合澄清分離。從各臺(tái)初冷器出來的煤氣溫度是有差別的，匯集在一起后的煤氣溫 度稱為集合溫度，這個(gè)溫度因生產(chǎn)工藝的不同而有不同的要求，在生產(chǎn)硫銨系統(tǒng)中，要求集合溫度低于 35℃ ；在生產(chǎn)氨水系統(tǒng)中，則要求集合溫度低于 25℃ 。分離下來的焦油、氨水和焦油渣一起進(jìn)入焦油氨水澄清槽，經(jīng)過澄清分成三層：上層為氨；中層為焦油；下層為焦油渣。 冷卻沒啟用的主要設(shè)備是煤氣初冷器，一般有水冷卻器和空氣冷卻器兩類。 ，設(shè)備用率為 100%；兩臺(tái)運(yùn)行時(shí)，備用率為 50%。 、初冷循環(huán)水泵等，在冷凝泵房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)單軌手動(dòng)吊車，最大起重量應(yīng)大于與泵配套的電動(dòng)機(jī)的重量。 ，應(yīng)配備移動(dòng)式濾油機(jī)一臺(tái)。 河南城建學(xué)院本科設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容與工藝方案及選型 13 。在機(jī)械化氨水澄清槽中靠比重差靜置分離。 在冷卻過程中，煤氣溫度由 650~700℃ 降至 80~86℃ ，同時(shí)約 60%的焦油汽冷凝下來，在實(shí)際生產(chǎn)上，煤氣溫度可冷卻至高于其最后達(dá)到的露點(diǎn)溫度 1~2℃ .露點(diǎn)溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度，即煤氣的冷卻極限溫度。因煤氣溫度高于循環(huán)氨水的溫度，所以熱量就會(huì)從煤氣傳給氨水，使煤氣冷卻。因?yàn)榻够a(chǎn)是連續(xù)的過程，所以一年按 365 天計(jì)算出每小時(shí)的粗煤氣流量。 有文獻(xiàn)提出采用熱管回收上升管高溫煤氣熱焓，將熱管的蒸發(fā)段安裝在上升管夾套內(nèi)，熱管的冷凝段以分離熱管的形式安裝在焦?fàn)t上方的某一位置，生產(chǎn)蒸汽或熱水，一定程度上解決了上升管根部易冷凝初焦油而影響上升管使用壽命的問題。 ③ 高溫粗煤氣熱量回收技術(shù) 高爐粗煤氣在 700℃ 左右 離開炭化室?guī)ё叩臒崃考s占總加熱煤氣熱量的35%。同心圓式存在著制作安裝精度要求高、煤氣短路流失、場(chǎng)強(qiáng)電壓不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，管式也存在著空間效率利用較差等缺點(diǎn)。 循環(huán)氨水系統(tǒng)：氨水循環(huán)槽 ?循環(huán)氨水泵 ?焦?fàn)t煤氣管及橋管 ?荒煤氣管道?氣液分離器 ?機(jī)械化焦油氨水澄清槽 ?氨水循環(huán)槽。在回收條件不滿足時(shí)，則通過放散煙筒高空點(diǎn)火燃燒后排放掉。 轉(zhuǎn)爐吹煉進(jìn)入回收期，達(dá)到煤氣回收的各項(xiàng)技術(shù)條件后，即自動(dòng)進(jìn)行煤氣回收。 ② 控制好初冷溫度，初冷后煤氣溫度不要超過 20℃ ，防止萘在后續(xù)工段析出結(jié)晶。對(duì)其操作管理必須予以高度重視。從而徹底解決了兩臺(tái)冷凝液。 2） 改造冷凝噴灑泵的管道 兩臺(tái)冷凝液泵就可同時(shí)運(yùn)行，一臺(tái)用于冷凝液噴灑，另一臺(tái)將冷凝液送至機(jī)械化澄清槽。由于初冷器一段沒有必要采用冷凝液混合粗焦油進(jìn)行連續(xù)噴灑，故改為用熱氨水間歇清掃。由于萘從初冷器二段中大量凝析出來，為了利用含水 30%的焦油正常連續(xù)洗萘，原設(shè)計(jì)中，要求運(yùn)行時(shí)必須向混合液槽補(bǔ)充 ，但在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)帶來以下問題：由于受管道、泵等因素限制，混合液的水分始終很大，而且補(bǔ)充的粗焦油也容易堵塞噴灑孔和管道，運(yùn)行費(fèi)用不經(jīng)濟(jì)，除萘操作也難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。因此，初冷器的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)車間生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而對(duì)兩段高效橫管式初冷器而言在二段實(shí)現(xiàn)連續(xù)除萘是生產(chǎn)工藝得以順行的關(guān)鍵。于是，在氣、液兩相間形成了煤氣向氨水快速傳熱而降溫、氨水向煤氣快速傳質(zhì)而增濕過程。 煤氣在橋管和集氣管中的冷卻，通常是將 75℃ 左右的循環(huán)氨水（在 150~200kPa表壓下）經(jīng)過噴頭強(qiáng)烈噴灑形成細(xì)霧狀液滴，與橋管進(jìn)口 650~750℃ 煤氣在直接接觸條件下進(jìn)行的。脫硫工藝主有濕式氧化工藝如以氨為堿源的法、 TH FRC 法及以鈉為堿源的法和濕 HPF ADA PDS 吸收工藝如氨硫聯(lián)合洗滌的法、索爾菲班法真空碳酸鹽法等。這些過剩的煤氣迫切希望找到經(jīng)濟(jì)合理高效的綜合利用途徑。 鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中的焦化廠，絕 大部分焦?fàn)t均為復(fù)熱式焦?fàn)t，一般采用高爐煤氣加熱，所產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣經(jīng)凈化后供給煉鐵、煉鋼、軋鋼等用戶。隨著溫度的升高，煤開始分解，大分子芳香族稠環(huán)化合物側(cè)鏈的斷裂和分解，產(chǎn)生小分子的氣體和液體，煤炭開始軟化和熔融，形成膠質(zhì)體。煤在煉焦時(shí)，約 75%轉(zhuǎn)化為焦炭，其余是粗煤氣，粗煤氣經(jīng)過冷卻和用各種 吸收劑處理，可以從中提取焦油、氨、萘、硫化氫、氰化氫和粗苯等，并獲得凈煤氣。 煉焦生產(chǎn)發(fā)展的趨勢(shì) 目前，焦化行業(yè)面臨挑戰(zhàn)和機(jī)遇同在，困難與希望并存的形勢(shì)；都要以推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，提高經(jīng)濟(jì)效益為中 心，抓好標(biāo)準(zhǔn)化操作和現(xiàn)代化管理，深化焦?fàn)t、化產(chǎn)和環(huán)保的綜合治理，搭理開發(fā)新產(chǎn)品，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗，降低成本，力爭(zhēng)能出口創(chuàng)匯。 ⑤ 采用焦?fàn)t加熱自動(dòng)控制系統(tǒng) 在傳統(tǒng)煉焦生產(chǎn)管理中，一旦加熱制度制定后一般不會(huì)輕易改變，但因裝煤不足、 煤的水分波動(dòng)煤氣的壓力波動(dòng)、天氣變化、個(gè)別爐號(hào)因某種原因延長(zhǎng)或縮短結(jié)焦時(shí)間等，均對(duì)煤的炭化過程有一定的影響。 配黏結(jié)劑 工藝適用于低流動(dòng)度的弱黏結(jié)性煤料，有改善焦炭機(jī)械強(qiáng)度和焦炭反應(yīng)性的功效，配抗裂劑工藝適用于高流動(dòng)度的高揮發(fā)性煤料，可增大焦炭塊度，提高焦炭機(jī)械強(qiáng)度，改善焦炭氣孔結(jié)構(gòu)，改進(jìn)結(jié)焦工藝。由于裝爐煤河南城建學(xué)院本科設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 5 水分的降低，堆密度增加約 %。 增加煉出的焦炭比頂裝煤焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭抗碎強(qiáng)度提高耐磨強(qiáng)度改善反應(yīng) 后強(qiáng)度，提高在相同焦炭質(zhì)量下可多用的高揮發(fā)分弱黏結(jié)性煤使入爐煤料中高揮發(fā)分弱黏結(jié)性煤的配入量高達(dá) 70%80%。 由以上可見，焦化工業(yè)在在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。進(jìn)入 21 世紀(jì) ,結(jié)構(gòu)調(diào)整和技步仍是中國(guó)焦化工業(yè)發(fā)展的主題。大容積焦?fàn)t、搗固焦?fàn)t、干法熄焦等開發(fā)較早的先進(jìn)工藝技術(shù)在工業(yè)化實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中日臻完善；日本的型焦工藝、德國(guó)的巨型煉焦反應(yīng)器、美國(guó)的無回收焦?fàn)t、前蘇聯(lián)的立式連續(xù)層狀煉焦工藝等近 30 年來開發(fā)的新工藝新技術(shù)則加快了工業(yè)化進(jìn)程。到 20 世紀(jì)末，各國(guó)焦炭生產(chǎn)增減幅度已明顯變小， 21 世紀(jì)初期世界焦炭產(chǎn)