【文章內(nèi)容簡介】 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。 a 馬鞍山鋼鐵公司煤焦化公司 的鼓冷工段分兩期建設 一期建 2 號初冷器，每臺冷卻面積為 4300 2m ，實行兩段冷卻，中部無隔液盤。二期建 3~7 號初冷器，每臺冷卻面積24000m ，也實行兩段冷卻，中部設隔液盤 ， 并對 3~7 號初冷器上下兩段分別用冷凝液混合粗焦油進行連續(xù)噴灑洗萘。 焦油氨水及煤氣冷凝液通過機械化焦油氨水澄清槽分離。 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，原設計中 ， 要求運行時必須向混合液槽補充 ，但在實際運行中會帶來以下問題：由于受管道、泵等因素限制，混合液的水分始終很大，而且補充的粗焦油也容易堵塞噴灑孔和管道，運行費用不經(jīng)濟，除萘操作也難以實現(xiàn)連續(xù)運行。為此，我們在 3~7 號初冷器投產(chǎn)前，進行了如下 改造：新建 l 臺 350m 洗萘液槽，并將原 350m 的混合液 槽改為混合液中間槽。初冷器一段冷凝液進入混合液中間槽，上層氨水自流到冷凝液槽，下層的油流進洗萘液槽。機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，電捕焦油器及風機的冷凝液也送入冷凝液槽，用冷凝液泵送往機械化焦油氨水澄清槽。由于初冷器一段沒有必要采用冷凝液混合粗焦油進行連續(xù)噴灑，故改為用熱氨水間歇清掃。 改造完成后，整個鼓風冷凝工序運行穩(wěn)定，效果很好，保證了焦爐生產(chǎn)和后續(xù)煤氣凈化 12 工藝的順行 [7]。 b 南昌鋼鐵公司焦化廠 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械化澄清槽處理，同時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，增加其流動性，以提高初冷器的噴灑效果和減少初冷器的清掃次數(shù)。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)定了鼓風機的操作和降低了初冷器后煤氣的集合溫度。 改造冷凝噴灑泵的管道 。 兩臺冷凝液泵就可同時運行，一臺用于冷凝液噴灑，另一臺將冷凝液送至機械化澄清槽。改造后冷凝液泵的噴灑壓力提高到 ，既增加了冷凝液噴灑量，又提高了噴灑效果，初冷器的清掃次數(shù) 明顯下降。 提高冷凝液噴灑量 。 為 解決冷凝液噴灑量不足的問題。我們將兩臺冷凝液泵的吸入管分別接至冷凝液中間槽的同時，加大了吸 入管的直徑。 從而徹底解決了兩臺冷凝液 。 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。 煤氣的鼓風工藝 焦爐煤氣作為高熱值氣源與其他氣源混摻后外供，焦爐煤氣經(jīng)初冷器冷卻后至電捕焦油器除去焦油，通過羅茨風機向外輸送。 鼓風機是焦化廠極其重要的設備，俗稱之為焦化廠的“心臟”。對其操作管理必須予以高度重視。由 于鼓風機的轉(zhuǎn)速和負載很大，為保證運轉(zhuǎn)正常，減少軸承磨損，要使軸承得到很好的潤滑，并在較低的溫度下進行工作，為此，軸承入口油溫為 25~45176。C ，出口油溫小于60176。C 。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?？赡軙?焦爐煤氣管道頻繁發(fā)生堵 塞，因此我們應該做好 防范措施 ： （ 1） 保證電捕焦油器開工率及捕集效率 降低煤氣中焦油含量 。 （ 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 。 （ 3） 定期清掃煤氣管路 保證管路 坡度要大于 5‰ [2]。 13 鼓風工藝的改進： a 長治鋼鐵集團有限公司 ， 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 ， 我國開創(chuàng)了高風溫、低富氧、大噴煤技術(shù)路線。目前國內(nèi)大部分高爐均已廣泛采用富氧鼓風技術(shù) ， 該技術(shù)的優(yōu)點是 ： 高爐富氧 1%,可使實際產(chǎn)量增加 3%～ 4%， 風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。 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 。 回收時 ， 轉(zhuǎn)爐的活動煙罩下降 ，轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生的高溫含 塵煙氣經(jīng)過活 煙罩 ， 固定煙道進行冷卻 。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。 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 。 在回收條件不滿足時 ，則通過放散煙筒高空點火燃燒后排放掉 。 變壓吸附裝置技術(shù)特點及適用性 與傳統(tǒng) 技術(shù)相比 ， 變壓吸附制氧技術(shù)特點主要是 ： 工藝流程簡單 ， 不需要復雜的預處理裝置 ， 自動化程度高 。裝置運行獨立性強 ， 穩(wěn)定性好 ， 可靠性高 ， 可連續(xù)供氧 ； 開停車時 間短 一般 30 min 內(nèi)可達使用要求 ； 在常溫常壓下運行 ， 安全性能好 。 b 濟寧市某焦化廠鼓風機的改進 原設計與 66 型焦爐配套的鼓風工段設有三臺 F = 1200 2m 立管初冷器， 一臺 F =760 2m 橫管初冷器 ，采用 D320 離心風機兩臺，同時還備用三臺 LGA80 500 l 羅茨鼓風機，機后設有兩臺同心圓式電捕焦油器。為典型的國內(nèi)中小型焦爐鼓風配套系統(tǒng)。 改進后： 羅茨風機具有操作簡單、 維修方便、性能可靠、投資小等優(yōu)點 ， 無需設置獨立冷卻油站；缺點是：軸孔密封較差、易泄漏煤氣 ，機后焦油含量高、機前需降低焦油含量。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。 焦油、氨水的分離 a 焦油初步處理系統(tǒng)：機械化焦油氨水澄清槽 ? 焦油澄清槽 ? 焦油中間泵 ? 焦油槽 ?汽車外送 循環(huán)氨水系統(tǒng)：氨水循環(huán)槽 ? 循環(huán)氨水泵 ? 焦爐煤氣管及橋管 ? 荒煤氣管道 ? 氣液分離器 ? 機械化焦油氨水澄清槽 ? 氨水循環(huán)槽 14 從上升管出來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。C ，煤氣中的焦油霧有 50~60%被冷卻成液體，與熱氨水一起流入焦油氨水澄清槽內(nèi)。煤氣進入初冷器被直接或間接冷卻到 30176。C 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)過鼓風機、電捕焦油器等回收，由各裝置回收的冷凝液全部進入焦油氨水澄清槽內(nèi)進行分離，分離氨水循環(huán)使用，焦油送往焦油精制車間進一步加工，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。 b 電捕焦油器的 改進 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內(nèi)焦化廠應用較早 ， 運行較為穩(wěn)定。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。蜂窩式具有結(jié)構(gòu)緊湊合理、沒有電場空穴、脫除效率高等優(yōu)點 。 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。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。 c 高溫粗煤氣熱 量回收技術(shù) 高爐粗煤氣在 700176。 C 左右 離開炭化室?guī)ё叩臒崃考s占總加熱煤氣熱量的 35%。目前工藝為高溫煤氣經(jīng)過氨水噴灑冷卻，進一步分離煤焦油、凈煤氣、粗苯等化產(chǎn)品。對于這類能量的回收、美國和加拿大提出帶熱回收的無副焦產(chǎn)焦爐煉焦技術(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，我國山西也有類似的焦爐生產(chǎn)。該技術(shù)無需回收副產(chǎn)品，也減少了基建投資，化產(chǎn)品回收所帶來的污染也得到了解決。 有文獻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爐上方的 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。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。山東濟鋼采用上升管煤氣加熱導熱油技術(shù)、高溫導熱油再用來蒸氨、粗苯精制等取代蒸汽加熱介質(zhì)，同時達到節(jié)水、節(jié)能和減少廢水外排的目的 [8]。 15 2 設計內(nèi)容與工藝方案及選型 設計內(nèi)容與方法 通過設計任務年產(chǎn) 60 萬噸焦炭的焦化廠，估算出粗煤氣的流量。因為焦化生產(chǎn)是連續(xù)的過程，所以一年 按 365 天計算出每小時的粗煤氣流量。 煤氣在橋管和集氣管內(nèi)冷卻時，是用壓力表為 150~200kPa 的循環(huán)氨水通過噴頭強烈噴灑，被噴成細霧狀的氨水與煤氣充分接觸，由于煤氣溫度很高且遠沒有被水汽所飽和，所以煤氣放出大量顯熱，氨水大量蒸發(fā)，快速進行著傳熱和傳質(zhì)過程。氨水在此處是過量的， 其具體的量由煤氣的總量來決定。 傳熱過程取決于煤氣與氨水的溫度差。因煤氣溫度高于循環(huán)氨水的溫度，所以熱量就會從煤氣傳給氨水，使煤氣冷卻。 傳質(zhì)過程的推動力是循環(huán)氨水液面上的水汽分壓與煤氣中水汽的分壓之差。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)。 煤氣在集氣管 冷卻時所放出的熱量中，大部分熱量用于蒸發(fā)氨水 ，剩余的熱量用于加熱氨水和集氣管的散熱損失上。 在冷卻過程中，煤氣溫度由 650~700℃降至 80~86℃，同時約 60%的焦 油汽冷凝下來，在實際生產(chǎn)上，煤氣溫度可冷卻至高于其最后達到的露點溫度 1~3℃ .露點溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度 ，即煤氣的冷卻極限溫度。 煤氣經(jīng)上升管、集氣管循環(huán)氨水噴灑冷卻后的溫度仍高達 80~86℃，且含大量焦油汽和水蒸氣及其他物質(zhì) 。他們一起吸煤氣管道流入氣液分離器。分離出的焦油 、 焦油渣 、 循環(huán)氨水進入機械化焦油氨水澄清槽。 在機械化氨水澄清槽中靠比重差靜置分離。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。 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，簡稱初冷器。初冷器的選擇有煤氣的流量及氨水的流量來決定，初冷器的選擇也要通過計算來決定，鼓風機的選擇 是看煤氣量來決定的，后邊的電捕焦油器和氨水焦油澄清槽也要通過煤氣的量來決定。 16 設備選擇原則 1. 間接式煤氣初冷器有立管式和橫管式兩種。目前一般用橫管式冷卻器，因為冷卻效果好。 、 輸送系統(tǒng)的阻力，有選用電動離心鼓風機或汽動鼓風機。對輸送煤氣量很小的小型焦化廠一般用羅茨鼓風機。 ，應配備移動式濾油機一臺。 。小型廠一般用旋風式機械捕焦油器。 ，而要選擇鋼制容器。 、 初冷循環(huán)水泵等，在冷凝泵房內(nèi)應設單軌手動吊車，最大起重量應大于與泵配 套的電動機的重量。 。因循環(huán)氨水的溫度約為 78~80℃，并考慮水泵長期運轉(zhuǎn)后 ，機械性能減弱，泵的輸送能力降低，所以應在保證焦爐集氣管噴灑氨水壓力的要求下，選取的最大流量應比設計計算的流量大 20~30%。 ，在設備清掃檢修時，應能滿足生產(chǎn)的要求。 ，設備用率為 100%；兩臺運行時，備用率為 50%。 ，其他臺數(shù)仍能滿足煤氣流速在上限操作范圍。 、氨水分離設備的總?cè)莘e，在設備清掃 或維修時，應能滿足生產(chǎn)的要求。 12. 循環(huán)氨水泵的備用率為 50%~100%。 三中煤氣冷凝方法的優(yōu)缺點及本設計的選型 冷卻沒啟用的主要設備是煤氣初冷器，一般有水冷卻器和空氣冷卻器兩類。因空氣冷卻 器的冷卻效率低和傳熱系數(shù)小，目前已不在采用?，F(xiàn)在大多數(shù)焦化廠 都采用水冷卻的煤氣冷卻器 [9]。 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： 17 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。分離下來的焦油 、 氨水和焦油渣一起進入焦油氨水澄清槽，經(jīng)過澄清分成三層：上層為氨；中層為焦油；下層為焦油渣。沉淀下來的焦油渣由刮板輸送機連續(xù)刮送到漏斗處排出槽外。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。 經(jīng)氣液分離后的煤氣進入數(shù)臺并聯(lián)立管式間接冷卻器內(nèi)用水間接冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。從各臺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