【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。 a 馬鞍山鋼鐵公司煤焦化公司 的鼓冷工段分兩期建設(shè) 一期建 2 號(hào)初冷器，每臺(tái)冷卻面積為 4300 2m ，實(shí)行兩段冷卻，中部無(wú)隔液盤。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。 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。 由于萘從初冷器二段中大 量凝析出來(lái)，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(lái)以下問(wèn)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。為此，我們?cè)?3~7 號(hào)初冷器投產(chǎn)前，進(jìn)行了如下 改造：新建 l 臺(tái) 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(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。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。由于初冷器一段沒(méi)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。 改造完成后，整個(gè)鼓風(fēng)冷凝工序運(yùn)行穩(wěn)定，效果很好，保證了焦?fàn)t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(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)。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。 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。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(wèn)題。我們將兩臺(tái)冷凝液泵的吸入管分別接至冷凝液中間槽的同時(shí)，加大了吸 入管的直徑。 從而徹底解決了兩臺(tái)冷凝液 。 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。 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(guò)羅茨風(fēng)機(jī)向外輸送。 鼓風(fēng)機(jī)是焦化廠極其重要的設(shè)備，俗稱之為焦化廠的“心臟”。對(duì)其操作管理必須予以高度重視。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。C ，出口油溫小于60176。C 。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。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 。 （ 2） 控制好初冷溫度 初冷后煤氣溫度不要超過(guò) 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(fēng)工藝的改進(jìn)： a 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(kāi)創(chuàng)了高風(fēng)溫、低富氧、大噴煤技術(shù)路線。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。 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 。 回收時(shí) ， 轉(zhuǎn)爐的活動(dòng)煙罩下降 ，轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生的高溫含塵煙氣經(jīng)過(guò)活 煙罩 ， 固定煙道進(jìn)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(guò)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(guò) 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(fēng)機(jī)抽出 ， 再通過(guò)三通閥 ， 水封逆止閥進(jìn)入煤氣柜 。 在回收條件不滿足時(shí) ，則通過(guò)放散煙筒高空點(diǎn)火燃燒后排放掉 。 變壓吸附裝置技術(shù)特點(diǎn)及適用性 與傳統(tǒng) 技術(shù)相比 ， 變壓吸附制氧技術(shù)特點(diǎn)主要是 ： 工藝流程簡(jiǎn)單 ， 不需要復(fù)雜的預(yù)處理裝置 ， 自動(dòng)化程度高 。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(kāi)停車時(shí)間短 一般 30 min 內(nèi)可達(dá)使用要求 ； 在常溫常壓下運(yùn)行 ， 安全性能好 。 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。為典型的國(guó)內(nèi)中小型焦?fàn)t鼓風(fēng)配套系統(tǒng)。 改進(jìn)后： 羅茨風(fēng)機(jī)具有操作簡(jiǎn)單、維修方便、性能可 靠、投資小等優(yōu)點(diǎn) ， 無(wú)需設(shè)置獨(dú)立冷卻油站；缺點(diǎn)是：軸孔密封較差、易泄漏煤氣 ，機(jī)后焦油含量高、機(jī)前需降低焦油含量。為此將原離心風(fēng)機(jī)更換兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī) ，同時(shí)增設(shè)一臺(tái)機(jī)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(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。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(jìn)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(lái)，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(guò)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(kù)外售。 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。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)。蜂窩式具有結(jié)構(gòu)緊湊合理、沒(méi)有電場(chǎng)空穴、脫除效率高等優(yōu)點(diǎn) 。 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(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。 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(kāi)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(guò)氨水噴灑冷卻，進(jìn)一步分離煤焦油、凈煤氣、粗苯等化產(chǎn)品。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)。該技術(shù)無(wú)需回收副產(chǎn)品，也減少了基建投資，化產(chǎn)品回收所帶來(lái)的污染也得到了解決。 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(wèn)題。日本報(bào)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(lái)預(yù)熱焦?fàn)t加熱用的混合煤氣、荒煤氣顯熱的回收率可達(dá)到 30%左右。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]。 15 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與工藝方案及選型 設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法 通過(guò)設(shè)計(jì)任務(wù)年產(chǎn) 60 萬(wàn)噸焦炭的焦化廠，估算出粗煤氣的流量。因?yàn)榻够a(chǎn)是連續(xù)的過(guò)程，所以一年按 365 天計(jì)算出每小時(shí)的粗煤氣流量。 煤氣在橋管和集氣管內(nèi)冷卻時(shí)，是用壓力表為 150~200kPa 的循環(huán)氨水通過(guò)噴頭強(qiáng)烈噴灑，被噴成細(xì)霧狀的氨水與煤氣充分接觸，由于煤氣溫度很高且遠(yuǎn)沒(méi)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(jìn)行著傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。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。 傳熱過(guò)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(huì)從煤氣傳給氨水，使煤氣冷卻。 傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)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?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)。 煤氣在集氣管 冷卻時(shí)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(guò)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(lái)，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 1~3℃ .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。 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(dá) 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(jìn)入機(jī)械化焦油氨水澄 清槽。 在機(jī)械化氨水澄清槽中靠比重差靜置分離。為了進(jìn)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(dòng)力，由集氣管出來(lái)的煤氣應(yīng)繼續(xù)冷卻到 25~35℃或低于 25℃，這個(gè)任務(wù)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(kāi)始部位，故稱為煤氣初步冷卻器，簡(jiǎn)稱初冷器。初冷器的選擇有煤氣的流量及氨水的流量來(lái)決定，初冷器的選擇也要通過(guò)計(jì)算來(lái)決定，鼓風(fēng)機(jī)的選擇 是看煤氣量來(lái)決定的，后邊的電捕焦油器和氨水焦油澄清槽也要通過(guò)煤氣的量來(lái)決定。 16 設(shè)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?yàn)槔鋮s效果好。 、 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)。對(duì)輸送煤氣量很小的小型焦化廠一般用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。 ，應(yīng)配備移動(dòng)式濾油機(jī)一臺(tái)。 。小型廠一般用旋風(fēng)式機(jī)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?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。 分系設(shè)置。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%。 ，在設(shè)備清掃檢修時(shí)，應(yīng)能滿足生產(chǎn)的要求。 ，設(shè)備用率為 100%；兩臺(tái)運(yùn)行時(shí)，備用率為 50%。 ，其他臺(tái)數(shù)仍能滿足煤氣流速在上限操作范圍。 、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)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(diǎn)及本設(shè)計(jì)的選型 冷卻沒(méi)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。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。現(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(fēng)機(jī)； 4— 電捕焦油器； 5— 冷凝液槽； 6— 冷凝液液 下泵； 7— 鼓風(fēng)機(jī)水封槽； 8— 電捕焦油器水封槽； 9— 機(jī)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?fàn)t煤氣 與噴灑氨水 、 冷凝焦油 等沿吸煤氣主管首先進(jìn)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(lái)的焦油 、 氨水和焦油渣一起進(jìn)入焦油氨水澄清槽，經(jīng)過(guò)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(lái)的焦油渣由刮板輸送機(jī)連續(xù)刮送到漏斗處排出槽外。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間。 經(jīng)氣液分離后的煤氣進(jìn)入數(shù)臺(tái)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(tái)初冷器出來(lái)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3