【正文】 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。但也存在工藝復雜、設備多、能耗高和占地面積大等缺點，國內(nèi)僅寶鋼采用。煤氣由吸入口進入高速旋轉(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壓，煤氣及不斷吸入。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算中求得表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 米3/時干煤氣水蒸汽焦油汽粗苯汽硫化氫氨+M2739+合計+M+ 熱平衡輸入熱量：1. 焦爐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， 干煤氣的平均比熱可根據(jù)其組成的平均比熱求得:Cr=(++++++)=按質(zhì)量計的比熱：Cr==故：Q1=MrCrt1=650=（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， —0時水蒸汽的焓， 故：Q2=(+650)= （3）焦油汽帶入的熱量 …………..(4)式中：—在0時焦油汽的焓， CCM—按下式求出的焦油汽比熱， 故：（4）粗苯汽帶入的熱量： …………..(5)式中：—苯族烴（粗苯）的比熱，按下式計算：= M—苯族烴（粗苯）的平均分子量，取M=83 ==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，故：Q5=650=（6）氨帶入的熱量： Q6=MαCαt1………….. (7)式中：Cα—在0~650范圍內(nèi)氨的比熱， 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 —噴灑循環(huán)氨水的溫度，設：噴灑氨水量為： （以1噸干煤為基準）則：W1=ρ水 =1004300 kg/h噴灑氨水的最低溫度按進入集氣管的煤氣面積確定。氨、苯、焦油、硫化氫等化學產(chǎn)品熱量忽略不計。的計算：煤氣，℃ 83 45 煤氣，℃ 45 25 水， ℃ 45 32 水， ℃ 25 18 38 13 20 7 而所以 故 = kJ/(m2因此鼓風機必須滿足抽送煤氣量及克服一系列 設備及管道阻力并保持一定邊界壓力的要求。分配柵板的用途是將煤氣均勻分布在所有沉淀管整個斷面上?；厥哲囬g整體按二級負荷考慮。 5. 室內(nèi)樓板上的安裝孔應有蓋板，如安裝安全桿，則欄桿應為可拆卸的。現(xiàn)有的大多數(shù)焦化廠都把電捕焦油器安裝在鼓風機后。 機械化氨水澄清槽的工藝計算及選型循環(huán)氨水量：對于單集氣管時，按計算定額為每噸裝爐煤6m3，即：進入此槽內(nèi)的初冷冷凝液量為：需要澄清的總液量為：需要設備容積（按澄清20分鐘計算）為：所以，實際選用三臺的機械化氨水澄清槽。h在初冷器中大部分焦油汽冷凝。75%=160萬噸/年=一年按365個工作日計算，工藝為連續(xù)性生產(chǎn)。由于奈能夠沉積于管道中，所以在可能存積奈的部位，均設有清掃蒸汽口。為防止噴嘴堵塞，需定時通入蒸汽清掃。從氣液分離器分離出來的循環(huán)氨水和焦油進入焦油氨水澄清槽，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。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。小型廠一般用旋風式機械捕焦油器。因為循環(huán)氨水液面上水汽分壓大于進入集氣管的煤氣中水汽分壓，所以氨水就產(chǎn)生蒸發(fā)。針對中小型焦爐來說，煤氣流量小，采用羅茨風機，并在機前增設電捕不僅消耗低，而且投資少，運行指標也能滿足工藝系統(tǒng)要求，是一種切實可行的工藝流程。 彎頭脫水器， 濕旋脫水器脫水后由鼓風機抽出，再通過三通閥，水封逆止閥進入煤氣柜 。改進后生產(chǎn)實踐表明，不僅減輕了初冷器操作工的勞動強度，而且很好地控制了鼓冷系統(tǒng)的工藝參數(shù)，同時提高了焦油與粗苯的產(chǎn)率。焦油氨水及煤氣冷凝液通過機械化焦油氨水澄清槽分離。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不同煤氣質(zhì)量的要求[6]。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。d 焦爐容積大型化焦爐的大型化是實現(xiàn)我國煉焦行業(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)的長遠發(fā)展方向。近十多年來, 中國的焦炭總產(chǎn)量翻了一番還多,1997 年達到了歷史最高峰的13902 萬 。粗煤氣中還含有水蒸氣。在鼓風冷凝工段中，本設計應用了國內(nèi)的一些焦化廠的改進技術(shù)，具有一定參考價值。 焦炭出口量占世界焦炭出口貿(mào)易有國際20 世紀80 年代先進水平的大型機械化焦爐, 但中國焦爐的大型化和平均裝備水平低于西方發(fā)達國家, 焦油和粗苯的加工水平也落后于國外。同時，由于入爐煤的堆密度增加和炭化室裝初期升溫速度的提高都能促使焦炭品質(zhì)的提高，焦炭的粒級分布更趨均勻粉焦率約提高2%~ %。焦化廠主要生產(chǎn)流程如下：煉焦化學產(chǎn)品數(shù)量和組成是隨著煉焦過程（主要是煉焦溫度）和原料煤的質(zhì)量不同而波動的。脫氨工藝主要有水氨蒸氨濃氨水工藝、水洗氨蒸氨氨分解工藝、冷法水氨工藝、熱法無水氨工藝、半直接法浸沒式飽和硫銨工藝、半直接法噴淋式飽和器硫銨工藝、間接飽和器硫銨工藝、酸洗法硫銨工藝等。因此，初冷器的穩(wěn)定運行是整個車間生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而對兩段高效橫管式初冷器而言在二段實現(xiàn)連續(xù)除萘是生產(chǎn)工藝得以順行的關(guān)鍵。為解決冷凝液噴灑量不足的問題。轉(zhuǎn)爐吹煉進入回收期，達到煤氣回收的各項技術(shù)條件后，即自動進行煤氣回收 。同心圓式存在著制作安裝精度要求高、煤氣短路流失、場強電壓不穩(wěn)定等缺點，管式也存在著空間效率利用較差等缺點。傳熱過程取決于煤氣與氨水的溫度差。對輸送煤氣量很小的小型焦化廠一般用羅茨鼓風機。用水冷卻煤氣的工藝流程又可分為間接、直接和間直混合冷卻等三種，現(xiàn)分述如下： 間接冷卻煤氣間接工藝流程圖如下：圖1 煤氣間接初冷工藝流程1—氣液分離器；2—煤氣初冷器；3—煤氣鼓風機；4—電捕焦油器；5—冷凝液槽；6—冷凝液液下泵；7—鼓風機水封槽；8—電捕焦油器水封槽；9—機械化氨水澄清槽；10—氨水中間槽；11—事故氨水槽；12—循環(huán)氨水泵；13—焦油泵；14—焦油貯槽；15—焦油中間槽；16—初冷冷凝液中間槽；17—冷凝液泵；焦爐煤氣與噴灑氨水、冷凝焦油等沿吸煤氣主管首先進入氣液分離器，煤氣與焦油、氨水、焦油渣等在次分離。 圖2 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。如圖3所示，空噴塔為鋼板焊制的中空直立塔，在塔的頂段和中段各安設六個噴嘴來噴灑25~28℃的循環(huán)氨水，所形成的細小液滴在重力作用下 于塔內(nèi)降落，與上升煤氣密切 環(huán)氨水入口溫度，且有洗除部分焦油、奈氨和硫化氫的效果。鼓風機堵塞。 羅茨鼓風機結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、體積小，轉(zhuǎn)速一定時，如壓頭稍微變化其輸氣量仍保持不變。表8 集氣管的物料平衡物料名稱輸入千克/時 米3/時輸出千克/時 米3/時干煤氣水蒸汽焦油汽粗苯硫化氫氨2739小計循環(huán)氨水1004300————焦油——————總計表9 集氣管的熱平衡物料名稱輸入熱量（kJ/h）輸出熱量（kJ/h）干煤氣水蒸汽焦油汽苯族烴硫化氫氨小計循環(huán)氨水焦油——集氣管熱損失——總計 兩段冷卻流程的橫管式煤氣初冷器的初步冷卻工藝計算及選型 本設計中采用兩段橫管初冷器，第一段從83℃冷卻到45℃，第二段從45℃冷卻到25℃，第一段用循環(huán)水冷卻，第二段采用低溫冷卻水冷卻。℃)/kJ —橫管式初冷器內(nèi)沉積物的熱阻，(m2若兩者方向相同，管子的拉脫力為；反之，管子的拉脫力為，方向同和兩者中較大者。在焦化廠采用電捕焦油器脫出煤氣中的焦油霧，電捕焦油器優(yōu)點是效率高，可達98~99% ，電力消耗小，阻力不大[11 ~ 15] 。 2. ，如有特殊要求，另行提出。4. 連續(xù)運行的重要電機，宜在儀表室內(nèi)安裝電流表，并有運行指示和事故信號。頂部掛架用三個拉條懸掛在絕緣子上。則鼓風機的軸功率： ~，則:由于鼓風機操作時可能出現(xiàn)超負荷，因次鼓風機的傳動功率應當大于所需的軸功率；當用蒸汽透平機帶動時要大于15%，當用電動機帶動時要大于25~30%。 初冷器管板的拉脫力校核初冷器（換熱器）在操作中，承受流體壓力和管壁否認溫差應力的聯(lián)合作用，這兩個力在管子與管板的連接接頭處產(chǎn)生一個脫力，使管子與管板有脫力的傾向。h故：噴灑氨水帶入集氣管的熱量為：QⅡ=100077=進入集氣管的總熱量：Q入=QⅠ+QⅡ =+= kJ/h 輸出熱量1. 煉焦煤氣從集氣管帶走的熱量QIII（1）干煤氣帶走的熱量： Q1=MrCrt2………….. (9)設集氣管出口煤氣溫度為83由有關(guān)數(shù)據(jù)手冊上查到82~650之間焦爐煤氣的平均比熱容為則按質(zhì)量計的比熱為：Cr= kJ/()故：Q1=83= kJ/h （2）水蒸汽帶走的熱量： Q2=MB(+CBt2)=(+M) (595+83) = M+ kJ/h式中：—水蒸汽的比熱，kJ/() —0水蒸汽的焓，kJ/kg（3）焦油汽帶走的熱量： Q3=MCM(+CCMt2) ………….. (10)式中：—0焦油汽的焓，kJ/kg焦油汽的比熱：CCM=(+10383) = ()故：Q3=MCM(+CCMt2)=2739(88+83)= kJ/h（4）粗苯汽帶走的熱量：………….. (11)粗苯汽的比熱：故：Q4=83=（5）硫化氫帶走的熱量：Q5=McCct2………….. (12)式中：Cc—硫化氫的比熱，()故：Q5=McCct2=83= kJ/h（6）氨帶走的熱量：Q6= MαCαt2………….. (13)式中：Cc—氨的比熱， kJ/() 故： Q6= MαCαt2=83 = kJ/h則：焦爐煤氣從集氣管帶走的熱量為：QⅢ=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6………….. (14)=++++++=(+) kJ/h2. 循環(huán)氨水和冷凝焦油帶走的熱量：QⅣ=(W1－M+gCMCCM)TB1………….. (15) 式中： TB1—離開集氣管的氨水和焦油的溫度，并規(guī)定此溫度高于噴灑氨水溫度2~3℃，即TB1為80℃ CCM—焦油汽的比熱，按下式計算：CCM=（+10380）= kcal/(kg顯然，葉輪的轉(zhuǎn)速越高，煤氣的密度越大，作用于煤氣的離心力即越大，則出口煤氣的壓力也就越高。目前我國焦化廠所采用的煤氣鼓風機主要有離心式和羅茨式兩種。它與煤氣間接初冷工藝相比，直接初冷工藝有冷卻效率高、煤氣壓力損失小、不易堵塞以及基建投資和鋼材用量少等優(yōu)點。當冷卻煤氣用的冷卻水為直流水時，冷卻器后的熱水直接排放。，其他臺數(shù)仍能滿足煤氣流速在上限操作范圍。為了進一步冷卻煤氣和冷凝水汽、焦油蒸汽等，以減少煤氣體積，便于輸送，且節(jié)省輸送煤氣所需動力，由集氣管出來的煤氣應繼續(xù)冷卻到25~35℃或低于25℃，這個任務要在化產(chǎn)車間的初冷器內(nèi)完成。日本報道了上升管中用內(nèi)充薩姆S700的盤管回收荒煤氣中的熱量，用來預熱焦爐加熱用的混合煤氣、荒煤氣顯熱的回收率可達到30%左右。為此將原離心風機更換兩臺羅茨風機 ，同時增設一臺機前電捕焦油器及部分工藝管道。此外，對鼓風機的冷凝液排出管應按時用水蒸氣吹掃，否則，焦油黏附到葉輪上，使鼓風機超負荷運轉(zhuǎn)，影響煤氣的正常輸送。b南昌鋼鐵公司焦化廠