管式爐蒸氨工藝在韶鋼的應(yīng)用

盧曉鋒 梁永雄（寶武集團廣東韶關(guān)鋼鐵股份有限公司 焦化分廠）

管式爐蒸氨工藝在韶鋼的應(yīng)用

盧曉鋒 梁永雄（寶武集團廣東韶關(guān)鋼鐵股份有限公司 焦化分廠）

韶鋼焦化分廠以直接蒸汽蒸氨使用經(jīng)驗為基礎(chǔ)，在管式爐蒸氨新工藝的設(shè)計、應(yīng)用中實施優(yōu)化改造，取得了一定的經(jīng)濟效益。

管式爐；蒸氨；剩余氨水；廢水

韶鋼煉鐵廠焦化分廠原有兩套煤氣凈化化產(chǎn)系統(tǒng)，分別與年產(chǎn)70萬噸4.3m焦?fàn)t和年產(chǎn)110萬噸6m焦?fàn)t配套，兩套化產(chǎn)系統(tǒng)均采用焦化行業(yè)常用的直接蒸汽蒸氨工藝。該工藝雖然有簡單、成熟，投資較低等優(yōu)勢，但隨著新興蒸氨工藝出現(xiàn)，其優(yōu)勢已逐漸弱化。韶鋼2014年9月投產(chǎn)的2X55孔、年產(chǎn)焦炭110萬t焦?fàn)t，配套煤氣凈化系統(tǒng)（以下簡稱新焦化產(chǎn)）蒸氨工藝改采用管式爐蒸氨工藝，該裝置投產(chǎn)至今，運行穩(wěn)定，蒸氨廢水質(zhì)量良好，年節(jié)約蒸汽6.57萬噸，同時降低了蒸氨廢水量，為公司降低了酚氰廢水處理成本。

1 管式爐蒸氨工藝介紹

剩余氨水經(jīng)焦油氨水分離工序1個帶錐底結(jié)構(gòu)的氨水槽和2個無結(jié)構(gòu)氨水槽逐級滿流、重力沉降后，由泵送經(jīng)陶瓷膜過濾器過濾，經(jīng)氨水/廢水換熱器，與蒸氨塔底出來的蒸氨廢水換熱至95～98℃后，從塔頂進入蒸氨塔，蒸出的氨汽經(jīng)塔頂分縮器分凝后送入硫銨飽和器。

用2.5～5%氫氧化鈉溶液連續(xù)加入到進塔剩余氨水管線混合器內(nèi)，同送入蒸氨塔，使氯化銨等固定銨鹽分解后蒸出。蒸氨塔底103～105℃的蒸氨廢水經(jīng)與原料氨水、循環(huán)水兩級冷卻至40℃后送酚氰廢水處理站。

以上工藝狀況與直接蒸汽蒸氨工藝基本一致。

新焦化產(chǎn)管式爐蒸氨工藝的特點在于設(shè)置了一臺高/焦?fàn)t煤氣管式爐，可采用單高爐煤氣、單焦?fàn)t煤氣和高/焦?fàn)t混合煤氣等三種加熱蒸氨廢水的方式，代替直接蒸汽為蒸氨工藝提供熱源。即蒸氨塔底廢水用廢水循環(huán)泵抽出，經(jīng)管式爐加熱升溫至123℃后回送入蒸氨塔底。另外，仍保留直接蒸汽蒸氨工藝功能，在塔底預(yù)留直接蒸汽加熱管，保證蒸氨系統(tǒng)全年連續(xù)運行。

2 管式爐蒸氨工藝優(yōu)化

在原直接蒸汽蒸氨的生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，為降低蒸汽能源消耗，綜合利用公司過剩的高、焦?fàn)t煤氣，降低生產(chǎn)運行成本，新焦化產(chǎn)選擇了配套實施管式爐蒸氨工藝。在工程實施和投產(chǎn)運行過程中，新焦化產(chǎn)做了一些工作，進一步優(yōu)化管式爐蒸氨工藝。

2.1 剩余氨水凈化改造

剩余氨水含油是導(dǎo)致蒸氨廢水COD高的重要原因之一，從源頭上降低剩余氨水含油至關(guān)重要。

（1）將終極重力沉降剩余氨水槽的氨水出口管高度由離底部0.5m提高至1.5m；使剩余氨水出口遠離經(jīng)重力沉降后的槽底焦油層，槽底進行定期排污，保證沉降后的油及時轉(zhuǎn)走。

（2）陶瓷膜過濾器原設(shè)計采用未過濾的剩余氨水來反洗，直接影響反洗效果，導(dǎo)致剩余氨水過濾效果差，如表1。

表1 2015年剩余氨水含油（mg/l）改造前

9月，改用脫硫工序來的熱水（潔凈水，約62℃）代替未過濾的剩余氨水進行過濾器反洗，避免二次污染，并提高過濾器反洗時長和頻次，保證反洗效果，進而提高過濾效果。改造后，陶瓷膜過濾器過濾前和過濾后的剩余氨水含油量均降低，過濾效果23.59%上升至56.6%，如表2。

表2 2015年剩余氨水含油（m g/l）改造后

2.2 管式爐煤氣管線改造

（1）將入管式爐燃燒器的環(huán)形管線煤氣出口支管由原設(shè)計的底部改為上部，防止煤氣管道因積液而堵塞導(dǎo)致管式爐熄火停產(chǎn)。

（2）管式爐煤氣燃燒器前設(shè)有阻火器，是用于防止煤氣突然中斷時發(fā)生回火現(xiàn)象的安全設(shè)施。阻火器內(nèi)芯由致密的隔網(wǎng)組成，容易被煤氣攜帶的雜質(zhì)堵塞，必須經(jīng)常清理。原設(shè)計無法實現(xiàn)不停產(chǎn)檢修。通過阻火器前、后設(shè)閥門的簡單改造，并備一臺離線阻火器隨時待用后，阻火器清理極其方便且對蒸氨廢水溫度影響極小。

2.3 氨汽管線優(yōu)化

原直接蒸汽蒸氨工藝蒸氨塔頂出口氨汽管道及閘閥均采用316L材質(zhì)不銹鋼，但塔頂放散閥、氨汽出口總閥閥體及入飽和器三通管道等冷點容易集聚冷凝的氨汽，使管道閥門發(fā)生腐蝕性穿漏，造成蒸氨系統(tǒng)停產(chǎn)。

新焦化產(chǎn)蒸氨塔出口氨汽閥門改采用鈦材、管道改而采用鋁管，且取消管道U型，在飽和器處氨氣總管上設(shè)DN50鋁管放散管，在蒸氨塔頂總管上設(shè)DN25吹掃管，并在氨氣閥與飽和器之間各加一對活套法蘭。既考慮了氨汽冷凝產(chǎn)生腐蝕問題，也增加了吹掃功能，并設(shè)法蘭降低檢修難度。

2.4 蒸氨塔塔板結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化

韶鋼兩套原化產(chǎn)系統(tǒng)蒸氨塔分別為泡罩塔和浮閥塔。

泡罩塔板雖然操作彈性較大，塔板不易堵塞但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，生產(chǎn)能力及板效率較低。

篩板塔使用時塔板上仍然有液體的逆向混合，因而會降低傳質(zhì)效率，另外閥片容易卡住，影響其自由開啟，特別是使用時間稍長后塔板容易粘結(jié)焦油或鹽內(nèi)造成塔板堵塞、液泛、塔阻升高，蒸氨效果下降，能耗升高。

新焦化產(chǎn)蒸氨塔優(yōu)化為斜孔篩板塔，斜孔篩板塔具有處理量大、塔板效率高、塔板阻力小、塔板防垢能力強的特點。

2.5 螺旋板換熱器堵塞處理優(yōu)化

氨水換熱器等螺旋板換熱器流道堵塞時，通常采用蒸汽吹掃，換熱器內(nèi)的焦油很難吹出，且高溫容易使焦油脫水變成瀝青，更難處理；且蒸汽吹掃容易使換熱器內(nèi)溫度超過設(shè)計溫度110℃而損壞。

新焦化產(chǎn)在排空換熱器內(nèi)介質(zhì)后，改采用洗油循環(huán)沖洗的方式，用相似相溶原理，溶解流道結(jié)垢的焦油，效果良好。

3 管式爐蒸氨工藝效益分析

與直接蒸汽蒸氨工藝相比，管式爐蒸氨工藝雖然增加了一臺管式爐、兩臺廢水循環(huán)泵等基建投資，但效益十分明顯。經(jīng)過優(yōu)化改造后，系統(tǒng)操作穩(wěn)定性得到提高，蒸氨系統(tǒng)從未被迫停工檢修。

3.1 主要經(jīng)濟效益

管式爐蒸氨工藝用公司過剩的高、焦?fàn)t煤氣代替價格昂貴的蒸汽，經(jīng)濟效益明顯。

(1）按剩余氨水處理量45m3/h，蒸氨低壓蒸汽消耗0.15t/t氨水計，與直接蒸汽蒸氨工藝相比，管式爐蒸氨工藝年節(jié)約蒸汽6.57萬噸，年直接經(jīng)濟效益788.4萬元。

(2）按照廢水處理綜合費用為12.5元/t計算，管式爐蒸氨工藝每年為酚氰污水處理節(jié)約82.1萬元。

(3）按單焦?fàn)t煤氣燃燒用量1250m3/h，焦?fàn)t煤氣價格44.78元/GJ計算，為公司回收過剩的焦?fàn)t煤氣效益848.3萬元。

3.2 其它效益

(1）蒸氨效果不再受外線蒸汽壓力波動的影響，保證了廢水質(zhì)量；

(2）蒸氨系統(tǒng)運行穩(wěn)定性得到提高，降低了檢修和備件費用。

4 結(jié)語

管式爐蒸氨工藝在保證蒸氨廢水質(zhì)量的前提下，解決了韶鋼煤氣過剩的問題，同時實現(xiàn)了無蒸汽蒸氨、減少了廢水外排量，且不用增加過多基建投資就達到了節(jié)能減排和低成本化生產(chǎn)運營的目的，具有一定的先進性和競爭優(yōu)勢。

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