剩余氨水在焦化鼓冷系統(tǒng)中的使用

(湖南華菱煤焦化有限公司 , 湖南 湘潭 411101)

剩余氨水在焦化鼓冷系統(tǒng)中的使用

王先平

(湖南華菱煤焦化有限公司,湖南湘潭411101)

介紹了湖南華菱煤焦化有限公司化產(chǎn)回收系統(tǒng)的鼓冷系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，對(duì)其造成的原因進(jìn)行了全面分析，并提出了將剩余氨水引入初冷系統(tǒng)綜合利用的解決方法，取得了較好的運(yùn)行效果。

鼓冷系統(tǒng) ; 使用 ; 剩余氨水

由配合煤中的9%～12%的水分以及煉焦過程配合煤中的氫與氧在高溫下產(chǎn)生的化合水(占2%～4%)組成，這兩部分水在煉焦過程中變成水蒸氣隨荒煤氣一起逸出，經(jīng)冷凝后，與氨氣形成氨水。除補(bǔ)充循環(huán)氨水噴灑焦?fàn)t橋管一部分損失外，其余部分為剩余氨水。剩余氨水需進(jìn)行生化處理，其特性見表1。剩余氨水產(chǎn)生于煉焦過程，分離于煤氣凈化系統(tǒng)中的鼓冷工序系統(tǒng)。鼓冷系統(tǒng)的焦油氨水分離缸將煤焦油與循環(huán)氨水分離，循環(huán)氨水多余部分滿流至剩余氨水系統(tǒng)。 目前剩余氨水經(jīng)過除油，送至蒸氨脫除氨氮，生化處置達(dá)標(biāo)合格后排至企業(yè)中水系統(tǒng)，在煤氣凈化車間的鼓冷系統(tǒng)運(yùn)用較少。但由于剩余氨水產(chǎn)生于煉焦過程，分離于鼓冷系統(tǒng)，不能在鼓冷系統(tǒng)綜合利用。利用其余熱及相似相容原理，將其用于鼓冷系統(tǒng)的煤氣管道及煤氣初冷器的清掃，鼓冷系統(tǒng)的工藝管道和水封的清掃與伴熱。本文介紹了氨水在煤氣凈化系統(tǒng)中鼓冷工序的利用及使用實(shí)踐情況。

表1 剩余氨水參數(shù)

湖南華菱煤焦化有限公司焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)是與產(chǎn)焦240萬t/a焦炭生產(chǎn)能力配套，設(shè)計(jì)焦?fàn)t煤氣處理量為120 000 m3/h，煤氣初冷系統(tǒng)采用5臺(tái)橫管初冷器，4開1備，F(xiàn)=4 600 m2。

將煤氣從82～84 ℃冷卻到21～24 ℃。煤氣經(jīng)過初冷器后進(jìn)入電捕焦油，由鼓風(fēng)機(jī)送到脫硫工序。初冷系統(tǒng)初冷器上段冷凝液進(jìn)入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵送到初冷器上段循環(huán)噴灑，多余部分送入焦油氨水分離槽。初冷器下段冷凝液經(jīng)水封槽進(jìn)入下段冷凝液槽，再經(jīng)下段冷凝液泵送入初冷器下段循環(huán)噴灑，多余部分經(jīng)冷凝液槽上部聯(lián)通管流入上段冷凝液槽。為保證初冷器的冷卻效果，在其頂部用熱循環(huán)氨水不定期沖洗，以清除管壁上的焦油、萘等雜質(zhì)，如圖1所示。由于焦化工藝特點(diǎn)，焦?fàn)t煤氣內(nèi)含有一定量煤粉、萘、焦油雜質(zhì)沉積在初冷器管壁上，運(yùn)行2個(gè)月左右后，使初冷器阻力上升，必須定期倒換并逐臺(tái)退出，將其內(nèi)部雜質(zhì)清掃干凈。同時(shí)煤氣道內(nèi)也因運(yùn)行一段時(shí)間，積渣嚴(yán)重，必須清掃。目前大部分焦化廠均采用蒸汽進(jìn)行清掃，方式為自初冷器底部用蒸汽清掃至放散管有大量蒸汽冒出20 min左右。煤氣管道及其它工藝介質(zhì)管道的清掃也采用蒸汽直接清掃。

1 存在的問題

①由于蒸汽熱能較大，所以設(shè)計(jì)初冷器清掃全部用蒸汽清掃，但時(shí)間較長(zhǎng)約8 h，初冷器熱脹冷縮損傷較大，清掃排出的尾汽有害，如果長(zhǎng)時(shí)間排放于大氣中，對(duì)環(huán)境不利。②蒸汽清掃過程較為復(fù)雜，先關(guān)煤氣閥門，打開放水管排空所有水，再開蒸汽進(jìn)行清掃，過程復(fù)雜，而且蒸汽浪費(fèi)較大，初冷器管程內(nèi)的冷卻水必須全部排空，有利于減少蒸汽清掃時(shí)間。③初冷系統(tǒng)煤氣管道煤粉、萘、焦油均通過蒸汽清掃，清掃過程流動(dòng)性不好，只能將蒸汽接觸到萘、油熔化。清掃過程廢水較多。水封等用蒸汽清掃，增加蒸氨廢水量。④伴熱管利用蒸汽使冷凝液水溫高、廢水量增加較大等。⑤初冷器出口煤氣溫度高，運(yùn)行不穩(wěn)定。煤氣挾帶焦油量大。對(duì)后面工序影響較大。

2 剩余氨水綜合利用

2.1 用初冷器清掃代替原來的蒸汽清掃

①目前華菱煤焦化公司有剩余氨水泵3臺(tái)，2開1備，Q=75 m3/h，H=53 m，將3臺(tái)剩余氨水泵中3#出口接分支至原來的初冷器噴灑管主管上，配管至蒸汽清掃噴淋管閥門處，保留原有噴淋管的蒸汽清掃管等?？梢噪S阻力上升及雜質(zhì)黏附情況進(jìn)行分段清掃，蒸汽清掃是自下而上清掃，剩余氨水清掃是分段自上而下清掃。減少從底部清掃至頂部，放散管冒大汽后才清掃完畢的缺陷。改進(jìn)前初冷器系統(tǒng)工藝流程圖見圖1。改進(jìn)后初冷器系統(tǒng)工藝流程圖見圖2。②規(guī)范并簡(jiǎn)化清掃操作流程。只將進(jìn)出口煤氣閥門關(guān)閉，關(guān)閉管程的冷卻水，并不需要放空，稍開放散管，用剩余氨水直接分段噴灑清洗。利用剩余氨水的噴灑及熱量將萘、油熔化并沖洗下來。簡(jiǎn)化清掃工藝，優(yōu)化清掃操作，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度。③剩余氨水清掃由于直接沖洗與熔化，所以時(shí)間較短，而且清掃過程不受其它外界影響，蒸汽則由外單位供給，受外部影響較大。蒸汽壓力低時(shí)不能進(jìn)行清掃。

1.初冷器 2.下段水封槽 3.上段水封槽 4.下段冷凝液槽 5.上段冷凝液槽 6.下段冷凝液泵 7.上段冷凝液循環(huán)泵 8電捕焦油器 9煤氣鼓風(fēng)機(jī)

1.初冷器 2.下段水封槽 3.上段水封槽 4.下段冷凝液槽 5.上段冷凝液槽 6.下段冷凝液泵 7.上段冷凝液循環(huán)泵 8剩余氨水泵 9電捕焦油器 10.煤氣鼓風(fēng)機(jī)

2.2 利用剩余氨水清掃電負(fù)壓區(qū)焦?fàn)t煤氣管道

①負(fù)壓區(qū)焦?fàn)t煤氣管道因吸力較大，大量經(jīng)初冷器未去除干凈的萘、油霧沉積在負(fù)壓區(qū)煤氣主管上造成堵塞，國內(nèi)有多家焦化廠因負(fù)壓區(qū)煤氣管道均堵塞2/3的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響煤氣鼓風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。②通過帶壓開孔技術(shù)，將堵塞位置接上剩余氨水，用剩余氨水直接沖洗煤氣主管，因剩余氨水的熱量及良好的流動(dòng)性，洗萘洗油效果良好，所以能較好地將堵塞物清除，排出管道外。

2.3 用剩余氨水代替蒸汽清掃焦?fàn)t煤氣水封油封

鼓冷區(qū)域焦?fàn)t煤氣設(shè)備排液裝置(俗稱含油量多的為油封，含氨水量多的為水封)較多，如鼓風(fēng)機(jī)、電捕焦油器、初冷器、煤氣主管均設(shè)有排液器，排液氣管內(nèi)有剩余氨水且溫度在72～75 ℃，由于沉積在排液器中的萘的結(jié)晶點(diǎn)比純萘要低，約74 ℃，正好利用剩余氨水代替蒸汽，可利于熔化其中的萘，對(duì)積油進(jìn)行加熱，保持其流動(dòng)性，能將沉積在排液器內(nèi)的積油積萘去除。

2.4 管道伴熱，節(jié)約能源創(chuàng)效

初冷器上下段冷凝液排出管因溫度較低，易積萘堵塞，特別是冬天更易堵塞，所以需要用蒸汽伴熱或直接加入蒸汽加熱，易使內(nèi)部積渣瀝青化。由于剩余氨水溫度為72～75 ℃，而萘與油的熔化點(diǎn)也為72～75 ℃，所以利用剩余氨水伴熱比蒸汽伴熱穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)因蒸汽溫度高而使油過熱化變?yōu)闉r青而無法排出現(xiàn)象。華菱煤焦化公司將原來的直接加熱汽及伴熱汽全部改為剩余氨水。

2.5 利用剩余氨水作工藝泵啟泵前的排氣液

由于自吸泵及其它自制的泵吸水筒，在啟泵前必須將自吸泵與吸水筒內(nèi)灌滿清水，將剩余氨水直接灌至泵體內(nèi)來驅(qū)趕氣體，減少有害廢水的量。

用于清掃焦油三相離心機(jī)、焦油三相離心機(jī)屬于分離焦油渣、氨水、焦油的設(shè)備，因運(yùn)行超過1 d就必須進(jìn)行清掃。如果用蒸汽清掃，有些角落清掃不到，造成局部堵塞。改為用剩余氨水進(jìn)行沖洗后，不增加廢水量，而且流動(dòng)性很好。很易把焦油渣及內(nèi)部堵塞物清除掉。

3 剩余氨水使用后效果

①用于初冷器清掃后，減少了用于進(jìn)行蒸汽清掃的蒸汽用量，每年節(jié)約蒸汽約24 t，也減少了廢水產(chǎn)生量24 t。同時(shí)清掃操作簡(jiǎn)單，減少因蒸汽清掃的熱脹冷縮變形損傷。在用蒸汽清掃初冷器過程中，蒸汽自底部向上清掃，為了減少清掃時(shí)間，必須將初冷器管程內(nèi)的水全部放掉，而且初冷器底部溫度達(dá)到100 ℃以上，才能達(dá)到放散管冒出蒸汽。通常排管程內(nèi)冷卻水時(shí)間為1 h，清掃時(shí)間8 h。并且大量清掃出的有害氣體全部進(jìn)入大氣，污染環(huán)境。通過用剩余氨水清掃，只要求關(guān)閉進(jìn)出口閥門，少量開放用管，分段實(shí)施清掃，清掃過程中的剩余氨水又通過新增加的管道直接進(jìn)入焦油氨水分離，不會(huì)影響到其它初冷器正常運(yùn)行。因?yàn)榍鍜呤Ｓ喟彼?，可循環(huán)使用，所以不會(huì)增加廢水量，設(shè)備不會(huì)有較大溫升。用于其它工藝管道堵塞，也不會(huì)出現(xiàn)因蒸汽清掃造成對(duì)管道的沖擊現(xiàn)象。②初冷器及各種工藝管道清掃可以隨時(shí)進(jìn)行，不受外部因素的影響。而且可以減少伴熱清掃蒸汽、其它工藝管道清掃蒸汽為3 456 t/a。由于鼓冷用于清掃的蒸汽全部變?yōu)閺U水，當(dāng)用剩余氨水時(shí)可以減少送至蒸氨與生化處理的廢水量。③由于鼓冷工序的穩(wěn)定，初冷器運(yùn)行較為穩(wěn)定，使煤氣溫度穩(wěn)定在21～23 ℃，從而壓縮了煤氣體積，減少了煤氣鼓風(fēng)機(jī)的輸送量，能夠很好地通過初冷器去除煤氣中萘與焦油霧。增加焦油回收率，也使得后序工藝參數(shù)得到優(yōu)化。④使用前后工藝參數(shù)與故障情況對(duì)比見表2。

表2 剩余氨水使用前后工藝參數(shù)與故障情況對(duì)比表

通過表2可以看出，使用剩余氨水后，鼓冷系統(tǒng)煤氣阻力明顯降低，故障也基本消除了。

4 結(jié)論

剩余氨水由于特殊的性質(zhì)及其專有屬性，能在煤氣凈化車間鼓冷工序得到較廣泛的應(yīng)用，特別是在初冷器清掃上代替蒸汽清掃，能起到節(jié)能、環(huán)保的作用。通過剩余氨水在鼓冷工序的使用，能夠更好地穩(wěn)定工藝運(yùn)行過程，解決工藝過程中的堵塞事故，減少操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低蒸汽清掃、伴熱過程中的熱脹冷縮，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。剩余氨水分離過程在鼓冷工序中能很方便地使用，改造過程不需要太多投入，而且不受蒸汽壓力波動(dòng)等影響。

TQ051.5

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1003-3467(2017)08-0050-03

2017-05-07

王先平(1974-)，男，高級(jí)工程師，從事焦?fàn)t煤氣凈化工藝過程研究工作，電話：13975268535，E-mail:1223695193@qq.com。