焦爐煤氣凈化的分析與探討

仇振東，李長杰

(包鋼(集團)公司焦化廠，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

?

焦爐煤氣凈化的分析與探討

仇振東，李長杰

(包鋼(集團)公司焦化廠，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

通過包鋼焦化廠5#、6#焦爐的生產(chǎn)實踐，分析了在使用焦爐煤氣加熱時，由于焦爐煤氣凈化不理想，對焦爐加熱設(shè)備、焦爐加熱系統(tǒng)管理及焦爐環(huán)保方面帶來的不利因素，提出了焦爐煤氣需深度凈化的觀點。

焦爐煤氣；凈化；加熱系統(tǒng)

引 言

煉焦生產(chǎn)過程是一個煤的高溫干餾過程。干餾過程中從煤中熱解出來的氣體一般叫荒煤氣，冷卻后送到煤氣凈化車間，凈化后回到焦爐內(nèi)用于焦爐加熱。純凈的回爐煤氣，才能保證焦爐安全環(huán)保生產(chǎn)。

煉焦煤在焦爐炭化室內(nèi)進行密閉干餾后，熱解出650 ℃～700 ℃的荒煤氣(粗煤氣)，經(jīng)過熱氨水噴灑，使其冷卻到80 ℃～85 ℃，冷凝液被氨水沖到煤氣凈化車間。通常每噸煤需要6 m3～8 m3、溫度為70 ℃～75 ℃的氨水，氨水壓力約為0.2 MPa以上。如果氨水溫度低、壓力小、量少，就容易造成集氣管或吸氣管沉積焦油而堵塞[1]。

荒煤氣中主要成分如表1。經(jīng)過橋管氨水噴灑，有60%左右的焦油霧被冷卻下來，然后進入煤氣凈化車間。

在煤氣凈化車間，荒煤氣中的焦油霧、水、氨、硫化物、氰化物、苯族烴、萘等雜物脫除后，得到凈煤氣，送到焦爐或者外部爐窯用于加熱，也可民用或者作為其他化工產(chǎn)業(yè)的原料。

表1 荒煤氣(粗煤氣)主要成分含量

回爐加熱用的焦爐煤氣，其主要成分為氫氣和甲烷，也叫凈煤氣，成分如表2。

表2 凈煤氣組成

1 焦爐煤氣凈化不理想的因素分析

1.1 焦爐煤氣內(nèi)雜質(zhì)對于焦爐砌體及加熱設(shè)備的影響

如果回爐的凈焦爐煤氣凈化得不理想，回爐的煤氣中就會有焦油、萘、硫化氫、氨、氮氰化物等混合物，逐漸沉積到管道下部、開閉器、流量孔板、管道末端，還可能掛結(jié)到其他設(shè)備上，增加了煤氣輸送阻力，影響煤氣的流量和分布。氮和硫化氫、氰化物等酸性物質(zhì)的最大危害是腐蝕管路和設(shè)備，管道上有潮濕物覆蓋時，內(nèi)外腐蝕更加嚴重。

含有較多水氣、硫化物、氰化物、氨等的回爐煤氣，燃燒后生成具有腐蝕性的熱氣體，經(jīng)過小煙道、分煙道、煙囪時會使小煙道襯磚、分煙道砌體、煙囪上的襯磚受到腐蝕，使耐火磚剝皮脫落，在廢氣交換開閉器處砣桿被腐蝕變細，對于加熱系統(tǒng)來說有極大的安全隱患。

我們知道，在230 ℃～415 ℃時，硫化氫、氮氣，尤其是氰化物和硫化氫、水蒸氣的混合氣，具有較強的腐蝕性，對焦爐的加熱設(shè)備及加熱系數(shù)都有很大的影響。

煤氣中水氣較多時，在管道中冷凝下來，積存到開閉器、管道末端等低處，顯示出煤氣壓力波動，管道內(nèi)有水沖擊聲，積水處敲打時聲音發(fā)悶，影響焦爐加熱；外部管道積水過多時，可能壓裂管道。在日常管理中必須經(jīng)常檢查水封，使冷凝液及時排出。各處放水管道要定時檢查，排放冷凝水，確保冷凝水排出系統(tǒng)通暢且不外漏。

北方地區(qū)焦化廠的室外煤氣管道常被水、萘、焦油等雜物凍結(jié)堵塞，使煤氣壓力大幅降低，堵塞點常出現(xiàn)在外部開閉器、流量孔板、調(diào)節(jié)翻板和管道拐彎處，只需用火烤或通汽使之溶化排出即可。處理后對這些點要進行保溫。

通蒸汽時，要緩慢順著煤氣流出方向進行，決不能逆煤氣流向猛通蒸汽，防止局部溫差太大而導(dǎo)致管道炸裂。日常維護中，要經(jīng)常靈活開閉器和蒸汽考克，防止打不開或者關(guān)不上。

1.2 焦爐煤氣內(nèi)雜質(zhì)對于焦爐加熱的影響

焦爐加熱用的交換旋塞、煤氣立管、橫管、小支管處的孔板，由于孔徑較小，極易掛結(jié)焦油和萘，堵塞管路，影響煤氣合理分布，破壞焦爐溫度的均勻性。

廢氣在砣體和小翻板等處，掛結(jié)硬實的瓦斯灰，可使廢氣砣失去嚴密性，導(dǎo)致在加熱時有煤氣直接進入廢氣系統(tǒng)，造成煤氣浪費。同時。由于煤氣量的損失，導(dǎo)致煤氣流量調(diào)節(jié)也不靈敏，進而影響爐溫的均勻性。

煤氣交換旋塞掛焦油后，交換阻力大，甚至?xí)瓟嘈岚鸦蛘吒浇芗?，漏出的煤氣會傷人或者爆炸。所以，要投入大量人力、物力清掃活動考克，清除管?nèi)及小孔板上的焦油。日常，還需適當開預(yù)熱器，安裝自動潤滑系統(tǒng)，保持交換旋塞除炭系統(tǒng)正常運行，減少體力勞動，保證安全生產(chǎn)、調(diào)溫順利。

1.3 焦爐煤氣內(nèi)雜質(zhì)對于焦爐環(huán)保的影響

焦爐煤氣所含雜質(zhì)對于焦爐環(huán)保的影響主要是焦爐煙囪在線監(jiān)測的二氧化硫達標排放難以滿足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1) 焦爐爐體本身存在竄漏現(xiàn)象，在加熱過程中會有煤料中硫分進入燃燒系統(tǒng)，導(dǎo)致煙囪廢氣排放二氧化硫含量升高。

2) 加熱用焦爐煤氣含硫成分較高。焦化廠用HPF法或AS法濕法脫硫后，H2S質(zhì)量濃度只可以脫到300 mg/m3左右，將它用于燃燒給焦爐加熱時會生成二氧化硫，進而加劇了由于爐體串漏導(dǎo)致的焦爐煙囪煙塵在線監(jiān)測超標現(xiàn)象[2]。

3) 若焦爐煤氣含有萘等雜物較多，加熱過程中廢氣在砣體和小翻板等處會掛結(jié)硬實的瓦斯灰，導(dǎo)致廢氣砣落不到位，在下降氣流時會有大量煤氣直接進入廢氣系統(tǒng)，導(dǎo)致煤氣監(jiān)測時二氧化硫成分升高。

2 結(jié)論

氨和硫化氫在煤氣燃燒時會變成氮的氧化物和硫的氧化物，嚴重污染環(huán)境，這些有害物質(zhì)必須從煤氣凈化系統(tǒng)中除去，并使其變成有價值的化工產(chǎn)品。因此，焦化廠應(yīng)設(shè)置深度煤氣凈化系統(tǒng)，消除加熱設(shè)備存在腐蝕磨損隱患，杜絕輸送系統(tǒng)的堵塞，同時消除因煤氣含雜導(dǎo)致的爐溫不均對焦炭質(zhì)量的影響。尤其是焦爐煙囪污染物排放的二氧化硫在線監(jiān)測需滿足《煉焦工業(yè)化學(xué)污染物排放標準》時，應(yīng)考慮焦爐煤氣的深度凈化。

[1] 于振東，蔡承祐.焦爐生產(chǎn)技術(shù)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003:93-94.

[2] 張興柱.HPF濕式氧化法焦爐煤氣脫硫脫氰技術(shù)[J].燃料與化工,2003,34(4):205-206.

Analysis and discussion on the purity of the recycled coal gas in coke oven

QIU Zhendong, LI Changjie

(Coking Plant of Baogang Group, Baotou Neimengu 014010, China)

According to the productive practice of the 5#、6# coke oven in coking plant of Baogang, this paper analyzes the unfavorable factors to coke oven heating equipment, coke oven heating system management and coke oven environmental protection when the coke oven gas is heated source, which stem from coke oven gas with low purity, and it puts forward the deep purification of coke oven gas.

coke oven gas; purification; heating system

2016-07-12

仇振東，男，1981年出生，2005年畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，工學(xué)學(xué)士。研究方向：焦爐生產(chǎn)、環(huán)保管理等。

生產(chǎn)與應(yīng)用

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2016.05.25

TQ546.5

A

1004-7050(2016)05-0086-02