優(yōu)化鼓冷工藝穩(wěn)定焦?fàn)t炭化室壓力

王永林，鄒 華

(馬鋼股份公司煤焦化公司 安徽馬鞍山 243000)

馬鋼焦化新區(qū)兩座7.63m焦?fàn)t的壓力調(diào)節(jié)是采用德國(guó)UHDE公司的PROven壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)是在炭化室結(jié)焦的全過程保持炭化室壓力基本恒定，確?；拿簹獾捻樌麑?dǎo)出，防止空氣從爐門等不嚴(yán)密處進(jìn)入爐內(nèi)，使焦?fàn)t散發(fā)出的荒煤氣大大減少，改善了作業(yè)環(huán)境。

焦?fàn)t炭化室PROven壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，受循環(huán)氨水的清潔程度、機(jī)械運(yùn)行故障、煤氣風(fēng)機(jī)吸力波動(dòng)等影響，容易出現(xiàn)結(jié)焦過程中炭化室壓力負(fù)壓或小于5Pa，不僅造成電捕焦油器煤氣含O2值超標(biāo)報(bào)警或聯(lián)鎖，而且會(huì)造成爐墻串漏，影響焦?fàn)t正常加熱，以及造成焦?fàn)t跑煙冒火影響環(huán)境等情況。從PROven壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行故障分析，因循環(huán)氨水帶焦油過多，使固定杯底部沉積焦油、“杯閥”調(diào)節(jié)受到卡阻、調(diào)節(jié)聯(lián)桿上附著的焦油以及鼓風(fēng)機(jī)吸力波動(dòng)偏大等均造成PROven壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行失常。為了避免或減少因循環(huán)氨水和煤氣風(fēng)機(jī)吸力對(duì)PROven壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響，需對(duì)鼓風(fēng)冷凝單元在工藝和操作方面存在的缺陷進(jìn)行優(yōu)化，以確保焦?fàn)t炭化室壓力的穩(wěn)定。下面對(duì)鼓風(fēng)冷凝單元中存在的問題、工藝和操作優(yōu)化改進(jìn)措施及效果等進(jìn)行介紹。

1 鼓風(fēng)冷凝單元工藝簡(jiǎn)介

冷凝鼓風(fēng)單元的主要任務(wù)有冷卻煤氣，先通過在集氣管及橋管中用大量循環(huán)氨水噴灑，使荒煤氣溫度從約700℃冷卻到約82℃，再根據(jù)后續(xù)煤氣凈化工藝的要求在煤氣初冷器中冷卻到22℃ -35℃;分離出荒煤氣中的絕大部分焦油、萘、氨水，使焦油和氨水分離，并脫除焦油渣;往焦?fàn)t送循環(huán)氨水，往后續(xù)單元送剩余氨水;輸送煤氣并使整個(gè)煤氣系統(tǒng)的吸力、壓力能夠滿足焦?fàn)t、煤氣凈化的正常生產(chǎn)要求。鼓風(fēng)冷凝單元工藝簡(jiǎn)介如下(詳見圖1)

荒煤氣經(jīng)氣液分離器分離后至橫管式初冷器冷卻，再經(jīng)電捕焦油器除去焦油霧后由鼓風(fēng)機(jī)輸送至后續(xù)單元。初冷器上段連續(xù)用熱氨水進(jìn)行沖洗，初冷器上、中段下來(lái)的冷凝液進(jìn)入上段冷凝液水封槽，用上段冷凝液泵將上段冷凝液水封槽底部的輕質(zhì)焦油送到初冷器中段進(jìn)行噴灑，多余的輕質(zhì)焦油作為下段噴灑液的補(bǔ)充。初冷器下段來(lái)的冷凝液經(jīng)下段水封槽進(jìn)入下段冷凝液槽，并與來(lái)自焦油氨水分離槽的輕質(zhì)焦油混合經(jīng)下段冷凝液泵送往初冷器下段連續(xù)噴灑洗萘。并根據(jù)下段冷凝液槽的液位從泵的出口切出部分洗萘液去上段水封槽，上段水封槽多余的冷凝液滿流到焦油氨水分離槽。

從氣液分離器來(lái)的混合液進(jìn)入焦油氨水分離槽，上層的氨水通過導(dǎo)流管自流入錐底與筒體形成的氨水槽，并從氨水出口用循環(huán)氨水泵送到焦?fàn)tPROven壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，多余氨水從滿流管自流到剩余氨水槽內(nèi)，經(jīng)氣浮除油后由泵送至蒸氨處理。為避免焦油渣在分離槽錐底沉積，用切割泵將分離槽錐底的焦油(含焦油渣)抽出經(jīng)切割后返回分離槽，同時(shí)，通過焦油氨水分離槽液位調(diào)節(jié)將焦油送到超級(jí)離心機(jī)分離，分離后的焦油渣用固體泵送至煤塔，焦油送至焦油槽。焦油氨水分離槽內(nèi)焦油氨水之間的混合液用泵連續(xù)抽出，作為橫管初冷器的噴灑洗滌液的補(bǔ)充。

2 鼓風(fēng)冷凝單元存在的問題及原因分析

鼓風(fēng)冷凝單元在運(yùn)行過程中出現(xiàn)煤氣風(fēng)機(jī)吸力不穩(wěn)，初冷器阻力偏大，焦油氨水乳化及氨水含油較多等情況，下面對(duì)這些問題生產(chǎn)的原因進(jìn)行分析。

2.1 煤氣風(fēng)機(jī)吸力不穩(wěn)

新區(qū)焦?fàn)t吸力系統(tǒng)分三段進(jìn)行設(shè)計(jì):

第一段，風(fēng)機(jī)前導(dǎo)向調(diào)節(jié)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)前導(dǎo)向與初冷器前吸力投自動(dòng)，設(shè)定-1.4kPa左右，保證風(fēng)機(jī)負(fù)荷均勻并能調(diào)整吸力在±50Pa內(nèi)波動(dòng)。

第二段，焦?fàn)t六根集氣管電液翻板調(diào)節(jié)，6個(gè)電液翻板與各自集氣管上的吸力測(cè)點(diǎn)投自動(dòng)，推焦裝煤的時(shí)候投-350Pa，推焦裝煤剛結(jié)束的時(shí)候投-300Pa，其他時(shí)間投 -250Pa。

第三段，上升管PROVEN系統(tǒng)，PROVEN系統(tǒng)在各個(gè)結(jié)焦階段按預(yù)先設(shè)定好的SP來(lái)分時(shí)間段進(jìn)行調(diào)節(jié)。

由于風(fēng)機(jī)能力配備問題，配套了三臺(tái)風(fēng)機(jī)(兩開一備)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)均設(shè)置了前導(dǎo)向翻板來(lái)調(diào)整每臺(tái)的負(fù)荷兼調(diào)整初冷器前吸力的作用。自開工以來(lái)，初冷器前吸力一直存在著波動(dòng)較大的問題，給焦?fàn)t生產(chǎn)帶來(lái)不利影響。

2.2 初冷器阻力偏大

初冷器共有5臺(tái)，初冷器上段連續(xù)用熱氨水進(jìn)行沖洗，中段和下段均有冷凝液循環(huán)噴灑，中段冷凝液噴灑量只有130m3/h，每臺(tái)初冷器冷凝液噴灑量不容易保持均勻。另外，當(dāng)初冷器中段煤氣出口溫度偏低時(shí)，致使初冷器中段結(jié)萘，造成初冷器阻力偏大。

2.3 焦油氨水乳化

原設(shè)計(jì)煤氣凈化系統(tǒng)的冷凝液以及各單元的清污分流的廢液均通過泵送到焦油氨水分離槽前的管中，隨焦油氨水混合液一起流入焦油氨水分離槽。這種處理方式一般情況下對(duì)焦油氨水的分離不會(huì)產(chǎn)生影響，但是一旦硫銨單元的清污分流廢液中的硫銨含量過高時(shí)，帶入的硫銨量使氨水中的硫酸銨含量超過30g/L時(shí)，就容易使焦油氨水乳化，循環(huán)氨水中大量帶焦油，不僅PROven壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，而且初冷器的阻力也會(huì)很大，最終造成焦?fàn)t放散，焦?fàn)t無(wú)法正常生產(chǎn)。2010年8月曾經(jīng)因焦油氨水乳化，致使荒煤氣放散長(zhǎng)達(dá)64小時(shí)，嚴(yán)重影響了焦?fàn)t的正常生產(chǎn)，不僅影響了環(huán)境，也造成了經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 氨水含油較多

焦油氨水分離系統(tǒng)采用槽中槽工藝，設(shè)置了兩個(gè)焦油氨水分離槽，但只運(yùn)行一臺(tái)超級(jí)離心機(jī)，這樣給焦油氨水分離槽單獨(dú)控制界面帶來(lái)了很大的難度。2010年時(shí)臨時(shí)采用了焦油串聯(lián)的路線保證了其中一個(gè)分離槽界面的穩(wěn)定，確保了初冷器補(bǔ)油的正常，但犧牲了一個(gè)焦油氨水分離槽的沉降分離能力，焦油氨水沉淀分離不充分，超離前焦油含水偏高，給焦油質(zhì)量和焦?fàn)t生產(chǎn)帶來(lái)不利影響，

3 鼓風(fēng)冷凝單元工藝和操作優(yōu)化改進(jìn)措施

3.1 初冷器阻力的解決

根據(jù)原有設(shè)備配置情況，設(shè)計(jì)了一套上下段洗萘工藝，在保證上段噴灑量的前提下，模糊初冷器上下段的界限，最大限度地用中段的循環(huán)冷卻水來(lái)移走煤氣的熱量，盡可能降低中段煤氣的出口溫度，降低制冷機(jī)的負(fù)荷，減少蒸汽的耗量，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。在春秋季節(jié)，開兩臺(tái)制冷機(jī)就能滿足工藝要求，可以減少了一臺(tái)制冷機(jī)的蒸汽消耗和電耗。一臺(tái)制冷機(jī)的蒸汽耗量為7t/h，蒸汽價(jià)格按60元/噸計(jì)算，在春秋4個(gè)月，僅降低蒸汽耗量產(chǎn)生的效益高達(dá)120萬(wàn)元。另外，還降低了制冷機(jī)的維護(hù)成本。改造投用后初冷器阻力常年穩(wěn)定在～700Pa，減少初冷器清掃頻次，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

3.2 焦油氨水乳化的解決

焦?fàn)t氨水乳化的原因主要是其他介質(zhì)進(jìn)入到焦油氨水系統(tǒng)，通過對(duì)進(jìn)入焦油氨水系統(tǒng)的介質(zhì)逐條分析源頭，針對(duì)性的配置其流向，讓不含油類介質(zhì)直接進(jìn)入氨水槽，并在飽和器后增加了捕霧塔。徹底杜絕了硫酸酸霧的后帶，避免含有硫酸銨等的介質(zhì)進(jìn)入焦油氨水系統(tǒng)。這樣不僅避免了焦油乳化的發(fā)生，并且增加了槽中槽的處理能力，使焦油氨水分離狀況大為好轉(zhuǎn)。

3.3 氨水含油較多的解決

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況展開攻關(guān)，將焦油氨水系統(tǒng)均改為并聯(lián)運(yùn)行，且設(shè)計(jì)了合適的控制系統(tǒng)，保證槽中槽液位，改造效果如下表1:

表1 改造效果對(duì)比

從以上數(shù)據(jù)可以看出，攻關(guān)效果非常明顯，焦油氨水分離效果大為改善。

3.4 吸力系統(tǒng)波動(dòng)的解決

根據(jù)風(fēng)機(jī)控制原理，設(shè)計(jì)了新的風(fēng)機(jī)吸力控制系統(tǒng)。改進(jìn)前器前吸力在1000-Pa1700Pa之間波動(dòng)，改進(jìn)后吸力僅在設(shè)定值±50Pa(正常時(shí))、±100Pa(裝煤推焦時(shí))的范圍內(nèi)波動(dòng)，改進(jìn)效果良好。經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，沒有對(duì)風(fēng)機(jī)造成不利影響，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，且減少了前導(dǎo)向卡死事故的現(xiàn)象，為穩(wěn)定生產(chǎn)提供了更好的條件。

4 結(jié)論

通過多項(xiàng)改進(jìn)措施的實(shí)施，不僅使鼓冷工藝大為優(yōu)化，初冷器和焦?fàn)t的吸力系統(tǒng)更為平穩(wěn)、焦油氨水分離更徹底，保證了焦?fàn)t炭化室壓力的穩(wěn)定，也為焦?fàn)t無(wú)煙爐工作提供了更好的條件。另外，通過工藝優(yōu)化，降低制冷機(jī)的蒸汽耗量，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)120萬(wàn)元。

［1］史學(xué)軍.包鋼焦化廠焦油乳化原因探討及對(duì)策［J］.包鋼科技，1998，4

［2］楊建華，王永林，沈立嵩.焦?fàn)t煤氣凈化［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005:131-184