焦?fàn)t煤氣橫管初冷器積萘的改進(jìn)措施

摘 要

摘要：分析了焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)冷凝工段橫管初冷器運(yùn)行中存在的問題，提出了改進(jìn)措施和日常管理控制措施，改進(jìn)后運(yùn)行效果良好。關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣凈化；橫管初冷器；積萘Improvement Measures
摘要：分析了焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)冷凝工段橫管初冷器運(yùn)行中存在的問題，提出了改進(jìn)措施和日常管理控制措施，改進(jìn)后運(yùn)行效果良好。
關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣凈化；橫管初冷器；積萘
Improvement Measures of Naphthalene Accumulation in Horizontal Pipe Primary Cooler of Coke Oven Gas
XU Gui-ying，GA0 Zhan-xian，LI Rong，SHEN Xiu-jie
Abstract：The problems existing in operation of horizontal pipe primary cooler in blast condensation section of coke oven gas are analyzed，and some improvement measures and routine management control measures are put forward. After the improvement，the operation effect of the primary cooler is excellent.
Key words：purification of coke oven gas；horizontal pipe primary cooler； naphthalene accumulation
    鞍鋼化工總廠二期工程煤氣凈化車間負(fù)責(zé)凈化4×55孔6m焦?fàn)t產(chǎn)生的11×104m3/h荒煤氣，并回收各種化學(xué)產(chǎn)品。鼓風(fēng)冷凝工段采用5臺(tái)并聯(lián)的橫管初冷器對(duì)煤氣進(jìn)行冷卻，2005年7月投產(chǎn)，2年以后初冷器總阻力逐漸增加，煤氣阻力經(jīng)常超標(biāo)，最高可達(dá)3.6kPa；初冷器煤氣總出口橫管道內(nèi)部積萘嚴(yán)重，管道和電捕焦油器系統(tǒng)阻力大，一度威脅焦?fàn)t的生產(chǎn)；還出現(xiàn)初冷器下段冷凝液泵出口壓力大、下段冷凝液噴灑量小等問題。通過對(duì)初冷器進(jìn)行技術(shù)改造和加強(qiáng)生產(chǎn)管理等措施，取得了良好效果。
1 初冷工藝與初冷器存在的問題
5臺(tái)橫管初冷器并聯(lián)操作，煤氣從橫管初冷器上部進(jìn)入，為了保證初冷器對(duì)煤氣的冷卻效果，用水對(duì)煤氣分3段進(jìn)行冷卻。上段冬季進(jìn)水水溫為47℃，出水水溫為60℃，為合理利用熱量，將出水為附近居民供暖，回水再去上段冷卻煤氣，故該廠稱此水為供暖水。其余時(shí)間上段同中段一樣，用進(jìn)水水溫為32℃、出水水溫為45℃的循環(huán)水對(duì)煤氣進(jìn)行冷卻。下段用16℃制冷水將煤氣冷卻至18～22℃。為保證初冷器的冷卻除萘效果，在中、下段頂部連續(xù)噴灑焦油、氨水混合液，在上段頂部用熱氨水循環(huán)噴灑，以清除管壁上的焦油、萘等雜質(zhì)。初冷器上、中段排出的冷凝液經(jīng)水封槽流入上段冷凝液槽，用泵將其送入初冷器中段頂部循環(huán)噴灑，下段冷凝液槽內(nèi)多余的部分送到機(jī)械化氨水澄清槽。初冷器下段排出的冷凝液經(jīng)水封槽流入下段冷凝液槽，用泵將其送入初冷器下段頂部循環(huán)噴灑，下段冷凝液槽內(nèi)多余部分流入上段冷凝液槽。橫管初冷器改造前工藝流程見圖1。
 
    改造前初冷器存在5個(gè)問題：
    ① 初冷器總阻力大，下段經(jīng)常積萘。初冷器集合溫度(從各臺(tái)并聯(lián)初冷器出來的煤氣匯集到一起后的煤氣溫度)低于18℃，煤氣中大量的萘能夠在此溫度下冷凝下來并留在下段冷凝液中[1]，造成下段冷凝液含萘量高，冷凝液黏度大，掛在初冷器下段冷卻水管上，導(dǎo)致初冷器下段煤氣阻力大[2]，需要經(jīng)常清掃下段初冷器，清掃后有時(shí)3d甚至6h就發(fā)現(xiàn)初冷器阻力明顯增大，一度威脅焦?fàn)t生產(chǎn)。
② 初冷器煤氣出口橫管道內(nèi)嚴(yán)重積萘。用錘子敲擊該管道，聲音異常，但因無備用管道無法停產(chǎn)進(jìn)行清掃，需要在線處理。
③ 初冷器下段冷凝液噴灑量小，泵出口壓力大。原設(shè)計(jì)下段冷凝液泵噴灑總量為550m3/h，出口壓力為0.27MPa，而后來出口壓力達(dá)0.50MPa，下段水封槽經(jīng)?？床灰娨后w流動(dòng)，水封斷流，泵機(jī)械密封元件經(jīng)常損壞。
④ 下段冷凝液含輕質(zhì)焦油少，質(zhì)量差。下段冷凝液中輕質(zhì)焦油質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為5%左右，含萘量處于飽和狀態(tài)，在初冷器內(nèi)噴灑過程中洗萘效果差。
⑤ 下段冷凝液槽內(nèi)積萘嚴(yán)重。下段冷凝液所含的萘在下段冷凝液槽壁上逐漸沉積，冬天尤為嚴(yán)重，最多時(shí)槽內(nèi)的萘占槽容積66%以上。
2 初冷器的改造措施
    ① 在上段冷凝液泵總出口管道上增加一個(gè)閥門和循環(huán)氨水清掃管道。在冬季，將新增閥門關(guān)上，用循環(huán)氨水代替上段冷凝液對(duì)中段進(jìn)行噴灑[3]，中段的冷卻熱量由循環(huán)水通過涼水架換熱帶走，初冷器上、中段下來的冷凝液經(jīng)水封槽進(jìn)入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵直接抽送到機(jī)械化氨水澄清槽，可以避免初冷器清掃下來的萘又重新進(jìn)入初冷器中堵塞初冷器。在其他季節(jié)，將新增閥門打開，用上段冷凝液直接對(duì)中段進(jìn)行噴灑以降低煤氣溫度。
    ② 對(duì)初冷器煤氣出口橫管用4根DN 25mm
    蒸汽管伴熱并保溫，保證初冷器出口煤氣中帶出的萘在冬季不能沉積。全年連續(xù)從橫管初冷器煤氣出口橫管道上部預(yù)留的DN 25mm短管直接噴入熱氨水進(jìn)行清掃，清除管道內(nèi)煤氣帶出的萘，清掃后的氨水及萘等從煤氣出口橫管道排液管排出。
    ③ 更換初冷器下段噴灑管，增加噴灑管噴灑孔截面積[4]。將原來的直徑為6mm的孔擴(kuò)大成直徑為10～12mm的孔，截面積增至2.78～4.00倍，
   提高下段冷凝液噴灑量至550m3/h，提高下段冷凝液噴灑流量，從而使下段冷凝液泵出口壓力由原來的0.5MPa下降到0.3MPa以下，泵機(jī)械密封元件的使用壽命可以達(dá)到6個(gè)月以上。
    ④ 將機(jī)械化氨水澄清槽內(nèi)氨水和焦油界面的液體引入到下段冷凝液槽，下段冷凝液中焦油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到15%～30%，可改善下段冷凝液的質(zhì)量，提高噴灑液洗萘的效果[2]。
    ⑤ 在下段冷凝液槽增設(shè)50m3/h的外排泵1臺(tái)，將下段冷凝液抽到機(jī)械化氨水澄清槽，依靠泵出口調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制下段冷凝液槽液位在1.5～1.7m。由于下段冷凝液槽液位的降低，下段水封槽液面與下段冷凝液槽液面形成1.5m的高度差，5臺(tái)下段水封槽流下的大約550m3/h的冷凝液在進(jìn)入下段冷凝液槽時(shí)，會(huì)使下段冷凝液槽內(nèi)部冷凝液充分?jǐn)噭?dòng)，可防止槽內(nèi)積萘。將下段冷凝液槽外壁進(jìn)行了保溫處理，防止冬季槽壁積萘。在冬季可以將循環(huán)氨水用管道從下段冷凝液槽上部大量加入其中，以提高下段冷凝液的溫度，逐漸溶化槽內(nèi)的積萘，將溶化的沉渣及時(shí)排至機(jī)械化氨水澄清槽。橫管初冷器改造后工藝流程見圖2。
 
3 初冷器的日常管理控制措施
    ① 每天對(duì)1臺(tái)初冷器用氨水清掃30min，清掃時(shí)將該初冷器煤氣出口閥門關(guān)小，以減少熱煤氣帶出的萘在洗苯工序最終冷卻時(shí)堵塞終冷塔填料而對(duì)終冷塔阻力產(chǎn)生影響。
    ② 每天要對(duì)每臺(tái)初冷器的阻力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，下段阻力不超過500Pa為宜，上段阻力不超過300Pa為宜，總阻力不超過1000Pa為宜，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)對(duì)該初冷器進(jìn)行清掃。
    ③ 嚴(yán)格控制初冷器集合溫度，適宜的集合溫度為18～22℃。要有可以追溯的集合溫度的歷史曲線，以便進(jìn)行查詢和管理。
    ④ 嚴(yán)格控制中、上段循環(huán)水的溫度，特別是在北方的冬天循環(huán)水的溫度不容易控制，冬季中段循環(huán)水的溫度不能低于26℃，保證煤氣進(jìn)入下段的溫度不低于40℃，否則煤氣中大量的萘?xí)诔趵淦鞯闹卸卫淠龔亩氯艿馈?/span>
4 結(jié)語
    橫管初冷器改造措施和日常管理措施實(shí)施后，初冷器的總阻力逐漸趨于穩(wěn)定，在煤氣量高達(dá)12×104m3/h的條件下初冷器的阻力仍然可以穩(wěn)定在0.8kPa左右。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 陳小厚，范仙平，任慧琴.初冷器的清洗技術(shù)[J].煤化工，2002，(2)：38-39.
[3] 李海橋，邵有輝，何勤德，等.橫管初冷器噴灑系統(tǒng)的改造經(jīng)驗(yàn)[J].燃料與化工，2003，(4)：198-199.
[4] 馮天偉，李勝改，何清改.橫管初冷器液體噴灑系統(tǒng)的改進(jìn)[J].煤氣與熱力，2002，22(5)：467-468.
 
(本文作者：徐桂英1 高占先2 李榮3 沈秀潔3 1.遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院 遼寧鞍山 114051；2.鞍鋼股份有限公司化工總廠 遼寧鞍山 114000；3.鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院 遼寧鞍山 114002)