【正文】 到頂峰，即 億噸左右。為適應(yīng)以后的工藝過(guò)程的需要，應(yīng)將焦?fàn)t煤氣冷卻至 25~35℃。 在鼓風(fēng)冷凝工段中，本設(shè)計(jì)應(yīng)用了國(guó)內(nèi)的一些焦化廠的改進(jìn)技術(shù)，具有 一定參考價(jià)值。 本設(shè)計(jì)對(duì)煤氣的鼓風(fēng)冷凝工段進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)是由摘要、引言、文獻(xiàn)綜述、文獻(xiàn)綜述、研究?jī)?nèi)容與工藝設(shè)計(jì)方案及選型、煤氣的鼓風(fēng)冷凝工段的工藝計(jì)算、非工藝條件的選擇和設(shè)計(jì)、工廠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和某些技術(shù)上的改進(jìn)、參考文獻(xiàn)等部分組成。本設(shè)計(jì)還對(duì)鼓風(fēng)冷凝工段的非工藝條件進(jìn)行了選擇、設(shè)計(jì)，使鼓風(fēng)冷凝工段更加完善。粗煤氣中 還含有水蒸氣。 6 1 文獻(xiàn)綜述 世界煉焦工業(yè)的發(fā)展 焦炭是煉鋼的重要輔料，因此焦化工業(yè)隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。近幾年世界焦炭產(chǎn)量略有回升，但總量變化不大。 中國(guó)焦化工業(yè)現(xiàn)狀 中國(guó)是世界焦炭生產(chǎn)大國(guó)，焦炭產(chǎn)量占世界焦炭量的 36%左右。 近十多年來(lái) , 中國(guó)的焦炭總產(chǎn)量翻了一番還多 ,1997 年達(dá)到了歷史最高峰的 13902 萬(wàn) 。 如何提高焦炭質(zhì)量 通常情況下提高焦炭質(zhì)量主要集中在對(duì)煉焦原料煤的選擇和預(yù)處理 ， 改善煤在焦?fàn)t內(nèi)的成焦工藝和對(duì)焦炭進(jìn)行后序處理 ， 同時(shí)加強(qiáng)焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò) 程管理也是穩(wěn)定焦炭質(zhì)量的關(guān)鍵因素是 提高焦炭質(zhì)量的工藝技術(shù) 。 b 配型煤煉焦技術(shù) 在配煤比相同的條件下 ， 配型煤煉焦生產(chǎn)的焦炭與常規(guī)粉煤煉焦生產(chǎn)的焦炭比較 ， 提高2%~3%， 變化不大或稍有改善 ， 轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)指標(biāo)提高降低 ， 提高焦炭篩分組成有所改善 ， 產(chǎn)率有所下降 80mm ~80m， 級(jí)顯著增加一般可增加 25mm 。 焦炭的產(chǎn)量也將有所增加 。 d 焦?fàn)t容積大型化 焦?fàn)t的大型化是實(shí)現(xiàn)我國(guó)煉焦行業(yè)協(xié)調(diào)健康可持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑 ， 炭化室加寬 、加高 ， 提高單孔炭化室產(chǎn)焦量 ， 是煉焦技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向 。 如不及時(shí)調(diào)整 ， 可使焦?fàn)t爐溫產(chǎn)生波動(dòng) ， 供熱過(guò)量或供熱不 足 。同時(shí) 要努發(fā)揮我省焦化行業(yè)的整體優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)聯(lián)合，搞好技術(shù)交流和協(xié)作，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t及化產(chǎn)系列的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、高效、低耗、長(zhǎng)壽，使煉焦工業(yè)走上持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展的道路。 凈焦?fàn)t煤氣是鋼鐵等工業(yè)的重要燃料，經(jīng)過(guò)深度脫硫后，還可以用作民用燃料或送至化工廠合成原料。隨著溫度的升高，煤開(kāi)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(kāi)始軟化和熔融，形成膠質(zhì)體。 焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀及發(fā)展思路 a 焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀 按 2020 年產(chǎn)焦 12406 萬(wàn) 噸 計(jì)算 ， 全年焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量約 530 億 噸 。目前 ， 以生產(chǎn)焦炭為主的獨(dú)立焦化廠 ， 如山西在土焦改機(jī)焦過(guò)程中新建的許多焦化廠 ， 除少數(shù)焦化廠所產(chǎn)的煤氣供應(yīng)城市煤氣或工業(yè)用途如煅燒高鋁釩土、金屬鎂等外 ， 絕大部分焦化廠所產(chǎn)的煤氣均用于發(fā)電甚至直接燃燒放散 ， 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 [6]。 C 左右的循環(huán)氨水（在 150~200kPa 表壓下）經(jīng)過(guò)噴頭強(qiáng)烈噴灑形成細(xì)霧狀液滴，與橋管進(jìn)口 650~750176。但入口高溫煤氣中水蒸氣的分壓卻遠(yuǎn)低于氨水溫度下的飽和蒸汽壓，氨水會(huì)快速汽化。來(lái)自焦?fàn)t的高溫荒煤氣的體積大、水汽含量多，必須將煤氣冷卻以便于輸送和后續(xù)工序回收焦化產(chǎn)品。 焦油氨水及煤氣冷凝液通過(guò)機(jī)械化焦油氨水澄清槽分離。機(jī)械化焦油澄清槽上層的含水焦油也改為自流入洗萘液槽，用洗萘液泵 送往初冷器二段噴灑， 洗萘液槽中多余的混合焦油 滿流到冷凝液槽，電捕焦油器及風(fēng)機(jī)的冷凝液也送入冷凝液槽，用冷凝液泵送往機(jī)械化焦油氨水澄清槽。采取上述措施后，初冷器阻力的上升速度明顯變慢，初冷器和排液管的清掃次數(shù)也明顯減少，較好地穩(wěn)定了鼓風(fēng)機(jī)的操作和降低了初冷器后煤氣的集合溫度。 提高冷凝液噴灑量 。 改進(jìn)后生產(chǎn)實(shí)踐表明，不僅減輕了初冷器操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且很好地控制了鼓冷系統(tǒng)的工藝參數(shù)，同時(shí)提高了焦油與粗苯的產(chǎn)率。由于鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載很大，為保證運(yùn)轉(zhuǎn)正常，減少軸承磨損，要使軸承得到很好的潤(rùn)滑，并在較低的溫度下進(jìn)行工作，為此，軸承入口油溫為 25~45176。可能會(huì)引起 焦?fàn)t煤氣管道頻繁發(fā)生堵 塞，因此我們應(yīng)該做好 防范措施 ： （ 1） 保證電捕焦油器開(kāi)工率及捕集效率 降低煤氣中焦油含量 。目前國(guó)內(nèi)大部分高爐均已廣泛采用富氧鼓風(fēng)技術(shù) ， 該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 ： 高爐富氧 1%,可使實(shí)際產(chǎn)量增加 3%～ 4%， 風(fēng)口理論燃燒溫度升高 35～ 45 ℃ ， 高爐煤氣發(fā)熱值提高 %， 允許高爐噴吹煤粉 12～ 20 kg/t。 彎頭脫水器 ， 濕旋脫水器脫水后由鼓風(fēng)機(jī)抽出 ， 再通過(guò)三通閥 ， 水封逆止閥進(jìn)入煤氣柜 。 b 濟(jì)寧市某焦化廠鼓風(fēng)機(jī)的改進(jìn) 原設(shè)計(jì)與 66 型焦?fàn)t配套的鼓風(fēng)工段設(shè)有三臺(tái) F = 1200 2m 立管初冷器， 一臺(tái) F =760 2m 橫管初冷器 ，采用 D320 離心風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，同時(shí)還備用三臺(tái) LGA80 500 l 羅茨鼓風(fēng)機(jī)，機(jī)后設(shè)有兩臺(tái)同心圓式電捕焦油器。 焦油、氨水的分離 a 焦油初步處理系統(tǒng)：機(jī)械化焦油氨水澄清槽 ? 焦油澄清槽 ? 焦油中間泵 ? 焦油槽 ?汽車(chē)外送 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 14 從上升管出來(lái)的荒煤氣在橋管和接氣管中被循環(huán)氨水噴灑冷 卻到 80~85176。 b 電捕焦油器的 改進(jìn) 電捕焦油器 主要有同心圓式、管式及蜂窩式三種 ， 同心圓式及管式在國(guó)內(nèi)焦化廠應(yīng)用較早 ， 運(yùn)行較為穩(wěn)定。針對(duì)中小型焦?fàn)t來(lái)說(shuō) ， 煤氣流量小 ， 采用羅茨風(fēng)機(jī) ， 并在機(jī)前增設(shè)電捕不僅消耗低 ， 而且投資少 ， 運(yùn)行指標(biāo)也能滿足工藝系統(tǒng)要求 ， 是一種切實(shí)可行的工藝流程。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(wú)副焦產(chǎn)焦?fàn)t煉焦技術(shù)，高爐煤氣經(jīng)過(guò)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(lái)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?gòu)U水外排的目的 [8]。氨水在此處是過(guò)量的， 其具體的量由煤氣的總量來(lái)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(kāi)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?chē)姙彼畨毫Φ囊笙?，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)?積，在設(shè)備清掃或維修時(shí)，應(yīng)能滿足生產(chǎn)的要求?，F(xiàn)在大多數(shù)焦化廠 都采用水冷卻的煤氣冷卻器 [9]。焦油則通過(guò) 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(chē)間。焦油和冷凝氨水的混合液稱為冷凝液。如為循環(huán)水時(shí)，則將熱水送到?jīng)鏊芾鋮s至 25℃ .左右，再送回初冷器循環(huán)使用。在第一段用循環(huán)冷卻水將煤氣冷卻到約 45℃，第二段用低溫水將煤氣冷卻到 25℃以下。從氣液分離器分離出來(lái)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(lái)的循環(huán)氨水，用泵送回集氣管?chē)姙⒗鋮s煤氣。 19 圖 3 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。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)。但由于直接式冷卻器的噴淋氨水在循環(huán)過(guò)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。 為防止噴嘴堵塞，需定時(shí)通入蒸汽清掃。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。當(dāng)焦化廠蒸汽量充足時(shí)，也可選用蒸汽透平帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。有的焦化廠將油洗奈塔及電捕焦油器設(shè)在鼓風(fēng)機(jī)前，可防止。 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。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。 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 米 3/分等各種規(guī)格，產(chǎn)生的總壓頭為 ~[11]。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)。75%=160 萬(wàn)噸 /年 = 噸 /時(shí) 一年按 365 個(gè)工作日計(jì)算，工藝為連續(xù)性生產(chǎn)。 折合成水汽體積為： M kg/h= m3/h 所以：從集氣管排出的氣態(tài)產(chǎn)品數(shù)量如下表所示： M 值可從集氣管的熱平衡計(jì)算中求得 27 表 7 從集氣管排出的氣態(tài)產(chǎn)品數(shù)量 名稱 氣態(tài)產(chǎn)品量 千克 /時(shí) 米 3/時(shí) 干煤氣 水蒸汽 焦油汽 粗苯汽 硫化氫 氨 +M 2739 + 合計(jì) +M + 熱平衡 輸入熱量： 1. 焦?fàn)t煤氣帶入集氣管的熱量 （ 1）干煤氣帶入的熱量 Q1=MrCrt1...............(2) 式中： t1— 煤氣溫度，取 t1=650℃ Cr— 在 0~650℃范圍內(nèi)干煤氣的平均比熱， 3/ ( /kJ m kJ kg??℃ ） 或 （ ℃ ） 干煤氣的平均比熱可根據(jù)其組成的平均比熱求得 : Cr=(+++++ +)= 3/(kJ m ?℃ ） 按質(zhì)量計(jì)的比熱 ： Cr= = / (kgkJ ?℃ ） 故： Q1=MrCrt1=650= /kJh （ 2） 水蒸汽帶入的熱量 ： Q2=MB(+CBt1)………… ..(3) 式中： CB— 0~650℃范圍內(nèi)水蒸汽的平均比熱， / (kgkJ ?℃ ） 28 — 0℃ 時(shí)水蒸汽的焓， kJ/kg 故： Q2=(+650)= （ 3）焦油汽帶入的熱量 ? ?3136 8. 46CM CMQ M C t??………… ..(4) 式中： — 在 0℃ 時(shí)焦油汽的焓， kJ/kg CCM— 按下式求出的焦油汽比熱， /(kgkJ ?℃ ） 3310 . 3 0 5 0 . 3 9 2 1 0 0 . 3 0 5 0 . 3 9 2 1 0 6 5 0 2 . 3 4 4 6 0 8 / ( )CMC t k J k g C??? ? ? ? ? ? ? ? ? 故： ? ?? ?313 6 8 . 4 66 2 7 8 . 6 3 3 6 8 . 4 6 2 . 3 4 4 6 0 8 6 5 0 1 2 9 5 8 4 3 9 . 0 8 /C M C MQ M C tk J h??? ? ? ? ? （ 4）粗苯汽帶入的熱量 ： 41Q M C t??? ………… ..(5) 式中： C? — 苯族烴（粗苯）的比熱，按下式計(jì)算： C? = M? M— 苯族烴（粗苯）的平均分子量，取 M=83 C? = ? = / (kgkJ ?℃ ） 故： Q4=650=（ 5）硫化氫帶入的熱量 ： Q5=McCct1………… .. (6) 式中： Cc— 在 0℃ ~650℃ 范圍內(nèi)硫化氫的比熱， / (kgkJ ?℃ ） ， / ( kgkJ ?取 為 ℃ ） 故： Q5=650=（ 6）氨帶入的熱量 ： Q6=MαCαt1………… .. (7) 29 式中： Cα— 在 0℃ ~650℃ 范圍內(nèi)氨的比熱，為 / (kgkJ ?℃ ） 故： Q6=650=由煤氣帶入集氣管的總熱量為： QⅠ =Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 =+++++ =2. 噴灑氨水帶入集氣管大的熱量 ： QⅡ =W1tB………… .. (8) 式中： W1— 噴灑氨水的量， kg/h Bt — 噴灑循環(huán)氨水的溫度， ℃ 設(shè)：噴灑氨水量為： 米 3/時(shí)（以 1 噸干煤為基準(zhǔn)） 則： W1=ρ 水 =1004300 kg/h 噴灑氨水的最低溫度按進(jìn)入 集氣管的煤氣