焦爐上升管水封退水的循環(huán)利用改造

郭新偉， 馬晨紅， 張金麗

(山西焦化集團有限公司，山西 洪洞 041606)

焦爐上升管水封退水的循環(huán)利用改造

郭新偉， 馬晨紅， 張金麗

(山西焦化集團有限公司，山西 洪洞 041606)

經(jīng)過對系統(tǒng)節(jié)約使用新鮮水、減少廢污水排放進行研究，5#、6#焦爐上升管水封水量初步測定共計使用新鮮水約10 m3/h，每天產(chǎn)生約200 m3廢水，實施上升管水封退水循環(huán)使用改造，可實現(xiàn)節(jié)水減排、防止管道結(jié)垢、減輕電化學腐蝕目的，3個系統(tǒng)改造完成后可節(jié)約新鮮水600 m3/d，年可節(jié)約水費60余萬元。

節(jié)水減排;工藝優(yōu)化;防蝕除垢;管道設計

1 改造的必要性及可行性研究

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

焦化廠干熄焦自2013年3月份正式投用后，目前干熄焦生產(chǎn)負荷已達到60%以上，第三煉焦車間濕法熄焦用水量大大減少，根據(jù)目前對5#、6#焦爐上升管水封退水量初步測定，2座焦爐共計用水量10 m3/h(單座焦爐為5 m3/h消防水水量)，而上升管水封退水又全部退入熄焦池，由于熄焦池水量的增加，不但沒有減少生化廢水的處理量，而且會使生化水由于沒有得到完全的處理，在排入總排時，增加了總排COD超標的可能性。

1.2 必要性

為了進一步緩解生化水處理壓力，同時使上升管退水循環(huán)節(jié)能利用，對5#、6#上升管水封退水進行循環(huán)利用改造具有一定的必要性。

1.3 可行性

1)根據(jù)目前2座焦爐節(jié)約水量計算，全年共計節(jié)約用水87 600 m3，以2元/m3價格計算，全年可以節(jié)約資金17.52萬元。

2)目前，上升管水封退水存在的主要問題是水的結(jié)垢問題，水結(jié)垢嚴重勢必會造成水管路堵塞，造成水封系統(tǒng)癱瘓。若改造能將水溫合理控制在38℃以下(消防水結(jié)垢溫度為40℃以上時)，進一步消除管路的結(jié)垢問題，那么此項改造是可行的。

3)此項改造成功后，可以推廣到1#～4#焦爐，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟利潤空間。

2 改造的主要內(nèi)容

從5#、6#焦爐出爐現(xiàn)狀以及生產(chǎn)節(jié)約用水方面考慮，需將現(xiàn)有的上升管水封系統(tǒng)進行技術(shù)改造，增設上升管水封退水的循環(huán)利用裝置，做到水封退水循環(huán)利用。

具體改造內(nèi)容:上升管水封退水匯集到集水溝槽內(nèi)，排至儲水槽，循環(huán)水槽內(nèi)設中間隔板，用以沉降水垢或雜物，退水經(jīng)中間隔板流入另一隔板槽內(nèi)后，通過管道泵，再打入高置水位槽，高位水槽通過高位水靜壓原理打入上升管水封補水管線，這一過程完成退水循環(huán)利用。

3 施工及材料配件(見第86頁表1)

1)在東、西端臺上部各安裝高置水位槽:高置水位槽由舊儲氣罐改造，在高置水位槽上設置入水口、出水口、溢流口、排渣口，并安裝臥式支架。

2)在東、西端臺各安置儲水槽，儲水槽尺寸3 m×1 m×1 m，內(nèi)設2層隔板，上部設可移動蓋板。

3)按照工藝流程圖，用管線、閥門將高置水位槽、儲水槽、原上升管上水管線連通，并安裝管道支撐架。

表1 施工及材料配件

4 工藝流程(見圖1)

上升管水封用消防水進行補水，退水經(jīng)集水溝槽匯集后，排至內(nèi)設有2個中間隔板的儲水槽，用以沉降水垢或雜物，退水經(jīng)中間隔板流入最后一個隔板槽內(nèi)，后通過管道泵，再打入高置水槽，高位水槽通過高位水靜壓原理打入上升管水封補水管線，這一過程完成退水循環(huán)利用。

5 技術(shù)性論證

5.1 控制水溫、解決管道結(jié)垢問題

1)控制水溫

就目前而言，消防水進行上升管蓋水封時，由于水受熱，水封退水溫度為60℃，由于消防水在40℃以上時，水中的碳酸鈣開始由游離狀態(tài)組合沉淀為晶石狀態(tài)，水的結(jié)垢問題明顯存在。若能將水溫度控制在38℃以下，進而加大補水流量，管道結(jié)垢問題就可得到解決。

就目前上升管水封補水、退水溫度及補水流量測定結(jié)果而言:

圖1 繪制工藝流程圖

進行補水的消防水的初始溫度約為20℃，經(jīng)過65個上升管水封換熱后，最后匯聚到集水槽中的水溫度約為60℃，而流經(jīng)上升管水封的水總流量為5 m3/h;采用增大補水流量，增加退水量的方法之后，流經(jīng)上升管水封的水總流量增大至10 m3/h，進行補水的消防水的初始溫度約為20℃，最后退水匯聚到集水槽種的水溫度約為40℃;但是，若補水總流量仍保持在10 m3/h，最后退水匯聚到集水槽中的水溫度控制在50℃時，補水溫度控制在30℃ ～35℃即可。

通過分析可知，管道泵將補水流量增加至10 m3/h，從而使上升管水封退水溫度控制在35℃以下，很大程度上消除了退水在循環(huán)利用過程中對管路造成的結(jié)垢影響。

當補水流量增至10 m3/h時，按照DN50的補水管道計算，水流速為1.5 m/s，符合一般水流體在管道中的流速設計標準(1 m/s～3 m/s)。

2)過程控制

為了更有效地提高改造后的水溫控制，制定了如下過程控制:

退水高溫水經(jīng)流經(jīng)過程初步降溫，退至內(nèi)置隔板的儲水槽，流經(jīng)2個隔板過程(必要時補充冷態(tài)的消防水)，后經(jīng)管道泵打入高置水槽，水溫再次降低，最后經(jīng)高置水槽靜置后，打入補水管線，最終水溫冷卻。

3)除垢方法

為了更有效地避免補水管路中結(jié)垢，除了降低水溫外，還需要定期對儲水槽及管道進行清通。具體過程為:

定期(每月一次)對內(nèi)置隔板的儲水槽進行人工清理;定期(每月一次)對Φ200的排渣管進行開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢，及時疏通清理，并以此作為判斷高置槽是否有結(jié)垢現(xiàn)象的依據(jù);高置水槽于排渣管及補水管道間均采用法蘭式連接，便于拆卸處理。

改造后仍保留原來的消防水補水管路，必要的管道檢修、閥門更換、排渣處理，可以切換為原先的補水方式。

5.2 設備及管道的布置

1)管道安裝。管道安裝應考慮現(xiàn)場實際布置，要求管路橫平豎直，結(jié)構(gòu)簡單美觀，不要影響焦爐的正常生產(chǎn)及設備檢修。

2)高置水槽增設在焦爐端臺電動葫蘆檢修平臺上，水槽注滿水后質(zhì)量為6.5 t左右，平臺完全可以承載其質(zhì)量。

3)高置水槽的補水管、溢流管及放空管采用丁字架結(jié)構(gòu)鋪設，即簡單結(jié)實又不失美觀(見圖2)。

圖2 高置水槽的結(jié)構(gòu)鋪設

4)儲水槽及增設管道緊貼爐頂圍欄進行設計安裝，標高控制在2 m以內(nèi)，不妨礙焦爐設備的起吊作業(yè)。

5)儲水槽寬1 m，與裝煤車最寬外沿相隔1 m，不影響檢修作業(yè)及作業(yè)過程中的走行等問題，其示意圖見圖3。

圖3 煤車軌道及煤車、儲水槽、圍欄位置示意圖

6 改造后運行評價

就運行狀況而言，單套系統(tǒng)每天可節(jié)約新鮮水約200 m3，3個系統(tǒng)均改造完成后可節(jié)約新鮮水約600 m3，年可節(jié)水費60余萬元。目前，該項目已成功申請國家專利。

Circulation and reutilization of coke oven riser circulating water from the water seal

GUO Xinwei，MA Chenhong，ZHANG Jinli
(Shanxi Coking Group Co.，Ltd.，Hongdong Shanxi 041606，China)

After the system is economical in the use of fresh water，reducing waste water discharge.The preliminary determination of total fresh water in 5#and 6#coke oven riser circulating water from the water seal is about 10 m3/h，resulting in a day of about 200 cubic wastewater.The implementation of circulation and reutilization of coke oven riser circulating water from the water seal achieves water saving and emission reduction，prevent pipeline scaling and reduce the electrochemical etching.After the completion of the transformation，three systems save fresh water more than 600 cubic，the annual festival water charges more than 60 million yuan.

water－saving and emission reduction;process optimization;anti－corrosion descaling;pipeline design

TQ522.15

A

1004－7050(2016)06－0085－03

10.16525/j.cnki.cn14－1109/tq.2016.06.26

2016－08－24

郭新偉，男，1981年出生，2004年畢業(yè)于太原理工大學，本科，助理工程師，從事設備管理工作。