探析橫管式煤氣初冷器阻力大的原因及應(yīng)對(duì)措施

孫志明

【摘? 要】在焦化行業(yè)內(nèi)，煉焦過(guò)程必將產(chǎn)生大量焦?fàn)t荒煤氣，采用煤氣鼓風(fēng)對(duì)焦?fàn)t荒煤氣進(jìn)行處理就成為工作重點(diǎn)，不僅能夠促進(jìn)環(huán)境的改善，還可以回收荒煤氣中大量的化工原材料，并帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。但在焦化廠實(shí)際生產(chǎn)中，橫管式煤氣初冷器常常因阻力過(guò)高發(fā)生故障，對(duì)煤氣鼓風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)作形成干擾，造成裝置沉積物阻塞與環(huán)境污染等問(wèn)題。論文以湖北中平鄂鋼聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司的橫管式煤氣初冷器為實(shí)例，簡(jiǎn)要分析阻力增大的原因及應(yīng)對(duì)措施。

【Abstract】In the coking industry， the coking process will produce a large number of coke oven gas. The treatment of coke oven gas with gas blower will become the focus of work， which can not only promote the improvement of the environment， but also recover a large number of chemical raw materials in the gas， and bring greater economic benefits. However， in the actual production of coking plant， the horizontal pipe gas primary cooler often fails because of the high resistance， which interferes with the normal operation of the gas blower， resulting in the problems of sediment obstruction and environmental pollution. This paper takes the horizontal pipe gas primary cooler of Hubei Zhongping Steel Joint Coking Company Limited as an example， and briefly analyzes the reasons and countermeasures of the increase of resistance.

【關(guān)鍵詞】橫管式煤氣初冷器;阻力;原因;應(yīng)對(duì)措施

【Keywords】horizontal pipe gas primary cooler; resistance; reasons; countermeasures

【中圖分類(lèi)號(hào)】TQ545? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）03-0158-02

1 引言

湖北中平鄂鋼聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司于2004年和2009年分兩期建設(shè)4座55孔JN60型復(fù)熱式焦?fàn)t，配套干熄焦、備煤、煤氣凈化及輔助設(shè)施，設(shè)計(jì)年產(chǎn)焦炭共220萬(wàn)噸的規(guī)模，且4座焦?fàn)t均為頂裝式焦?fàn)t。煤氣凈化按專(zhuān)業(yè)化的系統(tǒng)生產(chǎn)流程，對(duì)焦?fàn)t生產(chǎn)中產(chǎn)生的荒煤氣進(jìn)行處理：來(lái)自焦?fàn)t82℃荒煤氣通過(guò)氣液分離器、橫管初冷器、電捕、鼓風(fēng)機(jī)、脫硫系統(tǒng)、硫銨系統(tǒng)、終冷粗苯系統(tǒng)，最后去除荒煤氣中化學(xué)物質(zhì)及雜質(zhì)，使得凈化后的煤氣能夠用于后續(xù)的工藝產(chǎn)線(xiàn)。

在進(jìn)行焦?fàn)t荒煤氣的處理中，橫管式煤氣初冷器是比較重要的環(huán)節(jié)，由于自身體積小，占地面積不大，能夠極大程度地減少投入成本;運(yùn)行機(jī)制簡(jiǎn)便，且運(yùn)行速率極快，能夠保障凈化煤氣的質(zhì)量性，并產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益;經(jīng)過(guò)橫管式煤氣初冷器處理的焦?fàn)t荒煤氣，對(duì)環(huán)境的污染能力下降一個(gè)層次，具備極強(qiáng)的社會(huì)效益。表明橫管式煤氣初冷器不僅能夠?yàn)楹罄m(xù)煤氣凈化過(guò)程提高凈化效率，更是保障整體生產(chǎn)流程能夠平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵，在許多大型焦化企業(yè)都將其作為進(jìn)行焦?fàn)t荒煤氣處理的關(guān)鍵工序，受到重視。

2 橫管式煤氣初冷器的運(yùn)行機(jī)制

湖北中平鄂鋼聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司的焦?fàn)t荒煤氣處理就是應(yīng)用橫管式煤氣初冷器，但在近年來(lái)的凈化過(guò)程中，產(chǎn)生橫管式煤氣初冷器的內(nèi)部溫度超過(guò)工藝要求，并且內(nèi)部系統(tǒng)阻力變大，使得進(jìn)行焦?fàn)t荒煤氣的凈化效率降低，并且傳遞大量的焦?fàn)t煤灰滯留在煤氣鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部，使得焦?fàn)t荒煤的頂部出口的煤氣溢滿(mǎn)，造成環(huán)境污染。此外，在受到的橫管式煤氣初冷器的阻力過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致凈化的煤氣質(zhì)量降低，內(nèi)氣體的溫度升高，體積增多，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行。再者，由于橫管式煤氣初冷器的阻力增大，過(guò)濾效率低下，煤氣中存在大量煤渣使得其在管道與裝置內(nèi)部進(jìn)行沉積，影響裝置的運(yùn)行效率與管道輸送量。

氣初冷化是進(jìn)行煤氣凈化處理的基本要求，在進(jìn)行焦?fàn)t荒煤氣的凈化過(guò)程中，要保持煤氣的初冷單位不出差錯(cuò)，并且能夠在整體流程中平穩(wěn)傳遞，才能將焦?fàn)t荒煤氣進(jìn)行充分的凈化處理，同時(shí)達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的目的。湖北中平鄂鋼聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司一期和二期各配有FN=4600m2橫管初冷器3臺(tái)，均為兩用一備模式，且凈化后煤氣作為后續(xù)軋鋼系統(tǒng)使用。橫管式煤氣初冷器的運(yùn)行機(jī)制如下：首先將制造產(chǎn)出的焦?fàn)t荒煤氣通過(guò)氣液分離裝置中，將組成焦?fàn)t荒煤氣的焦油、氨水進(jìn)行處理;再將分離后的雜性煤氣投進(jìn)橫管式初冷器中，分兩段冷卻，上段采用28～32℃的循環(huán)水對(duì)初冷器各個(gè)部位的煤氣進(jìn)行降溫至45℃，下段用16℃的制冷水將煤氣冷卻到21～22℃時(shí)，就基本完成了對(duì)焦?fàn)t荒煤氣的初冷過(guò)程;在而后的焦油裝置中對(duì)存在的焦油進(jìn)行過(guò)濾，并在鼓風(fēng)機(jī)的吹送下進(jìn)入后續(xù)凈化流程。

3 橫管式煤氣初冷器阻力大的原因分析

3.1 初冷器的循環(huán)降溫方式會(huì)使得初冷液的雜質(zhì)變多

在進(jìn)行焦?fàn)t荒煤氣的初冷過(guò)程中，首先是對(duì)煤氣管道的頂部進(jìn)行氣體冷凝，并且設(shè)備會(huì)隨著頂部冷凝過(guò)程的開(kāi)始而形成雜質(zhì)收集，同時(shí)期間會(huì)有初冷煤氣的冷凝液進(jìn)入其中，經(jīng)過(guò)循環(huán)的降溫方法后使得雜質(zhì)在冷凝液沉積的越來(lái)越多。在含有雜質(zhì)氣體進(jìn)行二次初冷處理時(shí)，不斷變化的溫度差使得雜質(zhì)繼續(xù)在橫管式煤氣初冷器流動(dòng)，并且依靠溫度下降逐漸凝結(jié)成團(tuán)，沉積在初冷器傳遞管道上，使得處理后的煤氣流通通道變小，形成阻力增大的狀況。

3.2 初冷器的循環(huán)降溫管控不到位

橫管式煤氣初冷器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于要進(jìn)行循環(huán)的溫度制冷，因此進(jìn)行初冷工作的冷凝液的大體溫度應(yīng)該為25℃。另外，循環(huán)降溫對(duì)溫度的要求較高，傳統(tǒng)操作手法很難在進(jìn)行初冷工作時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格把控，如果出現(xiàn)溫度不足的情況，就會(huì)導(dǎo)致橫管式煤氣初冷器內(nèi)部的運(yùn)行效率降低，針對(duì)煤氣雜質(zhì)的清理性能下降，在長(zhǎng)時(shí)間的積累下形成初冷器管道的雜質(zhì)沉積，使得初冷器的煤氣流通管道變小，造成橫管式煤氣初冷器阻力增加的情況。

3.3 焦化處理流程不嚴(yán)謹(jǐn)

大部分焦化企業(yè)采用頂裝式的煉焦?fàn)t，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：焦化廠裝爐煤細(xì)密程度系數(shù)應(yīng)當(dāng)是68%～75%，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于配合煤由各種不同牌號(hào)、不同細(xì)度、不同粒度的煤料組成，并且煤的水氣含量不同，導(dǎo)致配合煤細(xì)度不穩(wěn)定，細(xì)度過(guò)高時(shí)引起大量的煤粉會(huì)依附在焦?fàn)t荒煤氣進(jìn)入橫管式煤氣初冷器。在凈化過(guò)程中，由于含煤粉的雜質(zhì)不能通過(guò)初冷器進(jìn)行全面清除，導(dǎo)致大部分雜質(zhì)在初冷管道的內(nèi)部積留，并隨著不斷的焦化過(guò)程而陸續(xù)增多，使得初冷器的流體管道變小，形成橫管式煤氣初冷器阻力增多的情況。

3.4 焦?fàn)t上端溫度控制不合理，溫度過(guò)高

在進(jìn)行焦?fàn)t頂部加熱時(shí)，通常是將溫度加熱到880℃以上，煤炭在高溫的作用下在上部焦?fàn)t形成石墨、煤粉等，并且依附在焦?fàn)t荒煤氣中進(jìn)入橫管式煤氣初冷器中，產(chǎn)生一定量的雜質(zhì)，隨后黏附在煤氣焦油中形成團(tuán)性雜質(zhì)，此后進(jìn)行初冷器的水氣加工會(huì)受到雜質(zhì)的干擾，使得凈化效率變低，流通管道受阻，導(dǎo)致初冷器內(nèi)部溫度增多。

3.5 初冷器清掃不及時(shí)，方法存在錯(cuò)誤

由于初冷器的內(nèi)部溫度循環(huán)作業(yè)會(huì)形成大量的雜質(zhì)在管道內(nèi)部沉積，因此，必須定期對(duì)初冷器進(jìn)行清理工作。此外，清理工作必須按照嚴(yán)格的清理操作進(jìn)行處理。進(jìn)行初冷器的清理工作一定要進(jìn)行徹底清理，不能采用傳統(tǒng)的蒸汽吹洗，應(yīng)該結(jié)合一定比例的熱氨水進(jìn)行噴灑，使得依附在管道內(nèi)部的焦油雜質(zhì)及其他化學(xué)混合物出現(xiàn)內(nèi)部瓦解，從依附的管道內(nèi)部脫落，使得初冷器在運(yùn)行時(shí)受到的阻力更小。

4 橫管式煤氣初冷器阻力大的應(yīng)對(duì)措施

4.1 管控冷凝噴灑溫度

初冷器內(nèi)部的雜質(zhì)主要含有萘元素，萘元素在30℃的環(huán)境才會(huì)進(jìn)行溶解，因此，冷凝液的噴灑溫度應(yīng)當(dāng)在30℃以上，才能將附著在初冷器管道內(nèi)部的雜質(zhì)進(jìn)行清除。進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)時(shí)，不能選擇過(guò)高的溫度，高溫會(huì)使得初冷器失去原有存在的意義，使得預(yù)計(jì)初冷效果不達(dá)標(biāo)。在焦化廠進(jìn)行橫管式煤氣初冷器時(shí)，應(yīng)該對(duì)冷凝液的噴灑溫度進(jìn)行嚴(yán)格管控，并且根據(jù)實(shí)際情況作出改動(dòng)，減少初冷器遭遇的阻力。

4.2 多建排渣泵

根據(jù)橫管式煤氣初冷器的運(yùn)行狀況，出現(xiàn)嚴(yán)重凈化雜質(zhì)效率低下的情況，在冷凝槽的底部進(jìn)行排渣泵的安裝，能夠?qū)Τ趵淦鞯呐旁鼔毫M(jìn)行一定的承擔(dān)，不僅能夠結(jié)合初冷器進(jìn)行高效組合排渣，也能對(duì)初冷器管道內(nèi)部的附著雜質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)硬驅(qū)逐。

4.3 焦化流程嚴(yán)格按照工序操作

橫管式煤氣初冷器所面對(duì)的焦?fàn)t荒煤氣主要雜質(zhì)是焦粉，為了從根源上減少橫管式煤氣初冷器的工作量，要對(duì)生產(chǎn)工人進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)，根據(jù)相關(guān)工序及具體操作方式進(jìn)行煤料粉粹細(xì)度的嚴(yán)格規(guī)定和管理。此外，保持焦?fàn)t的上端溫度持續(xù)在880℃以上，并實(shí)施跟蹤監(jiān)測(cè)。

4.4 定期進(jìn)行橫管式煤氣初冷器的清掃

初冷器的受阻壓力達(dá)到1500Pa時(shí)，首先關(guān)閉煤氣進(jìn)入初冷管通道，采用熱性氨水進(jìn)行管道整體的噴灑，持續(xù)到初冷器的上端有蒸汽滲出。此外，還要進(jìn)行定期的初冷器管道排查與清洗。

5 結(jié)語(yǔ)

橫管式煤氣初冷器在長(zhǎng)期的工作雜質(zhì)的影響、操作流程不當(dāng)?shù)惹闆r，導(dǎo)致流通管道內(nèi)部附著大量雜質(zhì)，使得初冷器受到的阻力增加，嚴(yán)重影響焦?fàn)t荒煤氣凈化效率與質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行初冷器清洗、嚴(yán)格把控工序流程，減少初冷器受到的阻力，提高焦化廠的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張路杰，吳彥民，王彬.探析橫管式煤氣初冷器阻力大原因及應(yīng)對(duì)措施[J].云南化工，2018，45（02）：18-19.

【2】.一種新型橫管式煤氣初冷器[J].燃料與化工，2020，51（04）：56.

【3】杜麗麗.焦化廠煤氣初冷器的改造探討[J].冶金與材料，2020，40（02）：113-114.