淺談低壓氨水噴頭的改造與應(yīng)用

摘 要：焦?fàn)t是酒鋼集團(tuán)公司煉焦生產(chǎn)的重要設(shè)備，本文通過解決煉焦生產(chǎn)中存在的問題，對(duì)低壓氨水碰頭進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新，提高設(shè)備運(yùn)行效率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低成本，對(duì)公司降本增效工作的開展起到重要意義。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t；低壓氨水噴頭；技術(shù)改造

1 概述

人類生產(chǎn)和使用焦炭很早，但具有工業(yè)意義的大規(guī)模生產(chǎn)，是焦碳代替木炭煉鐵成功以后開始的，我國(guó)生產(chǎn)和應(yīng)用焦碳的歷史，根據(jù)文獻(xiàn)的記載從宋代開始。隨著煉鐵技術(shù)及機(jī)械業(yè)的發(fā)展，對(duì)鋼鐵質(zhì)量的要求越來越高，從而對(duì)焦碳質(zhì)量的改善提出迫切的要求，19世紀(jì)中葉以后煉焦出現(xiàn)了一系列的重要技術(shù)變革，如炭化室與燃燒室分開，蓄熱室的配置，煉焦副產(chǎn)品的回收等，使煉焦技術(shù)發(fā)生了根本性的變化，這些技術(shù)沿用至今形成了現(xiàn)代煉焦技術(shù)的基礎(chǔ)[1]。

通過對(duì)酒鋼焦化廠3#4#焦?fàn)t低壓氨水噴灑設(shè)備的改進(jìn)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高效率，達(dá)到降本增效的目的。

2 氨水在煉焦生產(chǎn)中的主要作用

煉焦副產(chǎn)品的回收，不僅凈化了空氣，而且從中提取了許多貴重的化產(chǎn)品。炭化室中的煤料在高溫干餾的作用下產(chǎn)生的煤氣，因尚未經(jīng)凈化處理，習(xí)慣上稱為荒煤氣，荒煤氣經(jīng)專門的導(dǎo)出設(shè)備導(dǎo)出，荒煤氣導(dǎo)出設(shè)備的主要作用是：

①順利導(dǎo)出焦?fàn)t各炭化室內(nèi)發(fā)生的荒煤氣，保持適當(dāng)穩(wěn)定的壓力既不致因荒煤氣壓力過高而引起冒煙冒火，又要使各炭化室在結(jié)焦過程中始終保持正壓。

②將荒煤氣適當(dāng)冷卻，保持適當(dāng)?shù)募瘹夤軠囟?，防止因溫度過高而引起設(shè)備變形，惡化操作條件和增大回收負(fù)荷，又要使焦油和氨水保持良好的流動(dòng)性。冷卻荒煤氣的最好介質(zhì)是75℃左右的熱氨水，因?yàn)樵摐囟鹊陌彼杆倨?，大量吸熱，冷卻效果較好。

3 低壓氨水噴頭在煉焦生產(chǎn)中應(yīng)用簡(jiǎn)介

由炭化室進(jìn)入上升管的荒煤氣（溫度700℃左右），經(jīng)橋管氨水噴頭連續(xù)不斷地噴灑熱氨水，使荒煤氣迅速冷卻到80-100℃，保持適當(dāng)?shù)募瘹夤軠囟?。為保證正常噴灑，循環(huán)氨水必須不帶焦油，氨水壓力穩(wěn)定，壓力保持在0.2MPa左右，除氨水質(zhì)量外，橋管上安裝的氨水噴頭的結(jié)構(gòu)直接影響氨水的霧化效果，霧化效果的好壞直接影響荒煤氣的冷卻效果[2]。

目前在焦?fàn)t的上升管上廣泛使用的噴頭主要有渦漩式實(shí)心噴嘴和一線式螺旋噴嘴兩種，渦漩式實(shí)心噴嘴的工作原理是氨水沿切線方向進(jìn)入噴嘴，經(jīng)分流芯分成兩股，一股繞葉片外部做加速螺旋運(yùn)動(dòng)造成一定的噴射角度，另一股通過中間孔直噴出去，增加了噴灑面中部的水量，提高了噴灑的均勻性，提高了霧化程度，此類噴頭在碳化室高位4.3m的焦?fàn)t上使用廣泛。一線式螺旋噴嘴的工作原理是在錐腔外殼中放一螺旋芯片，在螺旋芯片中部加工錐孔，氨水一股沿螺旋噴出，另一股通過中間錐孔噴出，霧化效果好。

4 使用現(xiàn)狀和技術(shù)改造

酒鋼焦化廠3#4#焦?fàn)t現(xiàn)使用的小噴頭是靠?jī)?nèi)部直徑為10mm的內(nèi)旋片上3個(gè)∮3mm加工斜角45度噴灑孔改變水流方向，實(shí)現(xiàn)噴灑霧化的，這種噴頭對(duì)氨水的質(zhì)量要求高，氨水質(zhì)量差噴頭易堵更換頻率高，主要缺點(diǎn)是：

①由于孔徑太小易堵，更換頻率高，易損壞，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，維護(hù)成本高（以471#4109#為例，在今年7月份沒更換實(shí)驗(yàn)噴頭以前，平均每周更換1-2次，7月份更換實(shí)驗(yàn)噴頭后至今半年時(shí)間更換一次，更換頻率大大降低）。

②小噴頭加工困難，尤其在旋片上加工∮3mm 小孔非常困難，且加工周期長(zhǎng)，加工費(fèi)用較高（噴頭加工費(fèi)用170元/個(gè)，加工直徑為∮10mm*3mm的旋片加工費(fèi)用在30元/個(gè)，3#4#焦?fàn)t單個(gè)小噴頭加工費(fèi)用為200元）。通過對(duì)渦漩式實(shí)心噴嘴和一線式螺旋噴嘴的優(yōu)缺點(diǎn)分析，提出適合實(shí)際生產(chǎn)需要的改造方案，改造后的新噴頭不僅加工費(fèi)用大幅度降低，由于改進(jìn)了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用壽命長(zhǎng)較原噴頭壽命延長(zhǎng)5倍以上。（3#4#焦?fàn)t噴頭改造前單個(gè)小噴頭加工費(fèi)用為200元/個(gè)，而改造后的新噴頭單個(gè)加工費(fèi)用為100元/個(gè)。）

圖1 改造后的氨水噴頭尺寸示意圖

改造后的噴頭與原噴頭相比，改變了結(jié)構(gòu)方式，采用三頭螺旋式梯形螺紋結(jié)構(gòu)，加大了介質(zhì)流通的截面積，從而使新噴頭不易堵塞，通過計(jì)算，兩者相比新噴頭截面積是舊噴頭截面積的2.8倍，而且從現(xiàn)場(chǎng)安裝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，新噴頭噴灑效果良好，新噴頭彎管溫度較舊噴頭彎管溫度低20℃左右，更換頻率大幅降低，采用三頭螺旋式結(jié)構(gòu)，使流經(jīng)的介質(zhì)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，在出口處形成扇形噴灑面，達(dá)到良好的噴灑效果。

5 結(jié)論

根據(jù)實(shí)際情況我們得出，改造后的噴頭無論從降溫效果還是更換頻率來看都優(yōu)于沒改造的噴頭，改善了噴灑效果，降低荒煤氣的溫度，減少噴頭更換次數(shù)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約備件費(fèi)用，通過對(duì)改造的小噴頭現(xiàn)場(chǎng)使用情況觀察，噴灑效果良好，能達(dá)到改造目標(biāo)和滿足生產(chǎn)的需要，對(duì)降低荒煤氣溫度和設(shè)備的安全運(yùn)行起到良好的促進(jìn)作用，為公司降本增效做出了積極的努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇宜春.煉焦工藝學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[2]于振東，蔡承佑，等.焦?fàn)t生產(chǎn)技術(shù)[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

作者簡(jiǎn)介：

暴海武（1973-）男，漢，吉林大安人，助理工程師，1996年畢業(yè)于上海冶金高等?？茖W(xué)校工業(yè)與民用建筑專業(yè)，現(xiàn)在甘肅宏匯能源化工有限公司主要從事煤化工工作。