鼓冷槽區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行過程中的問題分析

趙 飛，徐俊彪，曹 磊

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司煤焦化公司，安徽馬鞍山 243000）

前言

馬鋼煤焦化新區(qū)凈化系統(tǒng)是2007年投用運(yùn)行，年產(chǎn)220萬t焦炭的2座7.63 m焦?fàn)t相配套煤氣凈化裝置，設(shè)計(jì)煤氣處理量13萬m3/h。任務(wù)是對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行凈化處理，并回收其中的化產(chǎn)品。新區(qū)煤氣凈化系統(tǒng)由以下單元組成：鼓風(fēng)冷凝單元、硫銨-蒸氨單元、真空碳酸鉀脫硫單元、洗苯-脫苯單元、制冷循環(huán)水系統(tǒng)、AA/O法生化處理系統(tǒng)和油庫單元。

1 鼓冷槽區(qū)生產(chǎn)描述

在焦?fàn)t上升管橋管處通過氨水噴灑，通過快速揮發(fā)吸熱，將荒煤氣從約800℃直接冷卻到80℃左右。產(chǎn)生的焦油氨水混合物經(jīng)氣液分離器后進(jìn)入兩座約1100 m3焦油氨水分離槽，經(jīng)過靜置分離后，焦油和油渣由內(nèi)槽送出，循環(huán)氨水進(jìn)入大槽的外槽，約1800 m3/h的循環(huán)氨水通過循環(huán)氨水泵送到焦?fàn)t噴灑。噴灑后的荒煤氣與焦油氨水混合物再通過荒煤氣集氣管到氣液分離器回到兩座焦油氨水分離槽中。循環(huán)氨水循環(huán)利用，多余約40～70 t氨水自流到剩余氨水槽中，再通過泵送往硫銨-蒸氨單元進(jìn)行蒸氨處理。

正常生產(chǎn)過程中，循環(huán)氨水必須連續(xù)供給，若因故障或其他特殊情況，循環(huán)氨水突然停止供給，短時(shí)間可切換清水補(bǔ)充應(yīng)急，但長時(shí)間水量較少，這時(shí)由于荒煤氣無法冷卻，集氣管溫度會(huì)繼續(xù)上升，處置不當(dāng)會(huì)造成集氣管高溫事故，從而造成嚴(yán)重的惡性事件。

2 生產(chǎn)和設(shè)備檢修中遇到的問題及解決方法

2.1 焦油氨水分離槽堵塞

（1）存在問題

鼓風(fēng)冷凝單元焦油氨水分離槽（簡稱槽中槽）有2臺，直徑12.5 m，高9.5 m，內(nèi)槽為容積785 m3的錐底槽，外槽容積為344 m3，總?cè)莘e為1165 m3。槽中槽由鋼板焊接而成，內(nèi)錐外圓，通過焦油氨水的密度差異，自然沉降分離。2008年，氣液分離器到焦油氨水分離槽中的焦油氨水混合物攜帶有大量石墨，由于石墨尺寸較大，堵塞進(jìn)料管、分布器以及底部排渣管。焦油氨水界面無法控制，循環(huán)氨水帶油嚴(yán)重。嚴(yán)重影響環(huán)保和焦?fàn)t、凈化的正常生產(chǎn)。

（2）解決方法

①將槽中槽分布盤進(jìn)料口由原來進(jìn)口尺寸110 mm增大到350 mm；槽底DN200的出口管道變?yōu)镈N400；槽中槽頂部滿流管由DN200三通變?yōu)镈N600三通；再增加一個(gè)DN1000入口管道，并與槽內(nèi)DN1000橫管預(yù)留口法蘭連接。

②進(jìn)2臺槽中槽的焦油、氨水混合液管道前有個(gè)連通管（簡稱“橋管”），在橋管增加焦油渣預(yù)處理器，阻止大顆粒石墨和焦油渣進(jìn)入槽中槽。通過定期排放到收集池，人工清理。

③每臺槽中槽增加2臺焦油渣切割泵，處理量Q=28 m3/h，滿足了工藝需要，能夠切碎預(yù)處理器中的大顆粒焦油渣。

（3）改造效果

通過優(yōu)化槽中槽的運(yùn)行模式，穩(wěn)定焦油和氨水界面；切割泵連續(xù)切割槽底大顆粒焦油渣，送往超級離心機(jī)分離；預(yù)處理器定期排放和槽底反沖等實(shí)現(xiàn)了槽中槽的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 剩余氨水帶油嚴(yán)重

（1）存在問題

鼓冷槽區(qū)2臺剩余氨水槽直徑12 m，高8.8 m，總?cè)莘e為1000 m3。槽中槽多余的剩余氨水進(jìn)入有內(nèi)外槽結(jié)構(gòu)的1#剩余氨水槽繼續(xù)靜置分離，分離出來的氨水再通過除焦油器繼續(xù)分離，送往2#剩余氨水槽。2#槽無內(nèi)槽，通過剩余氨水泵連續(xù)送到蒸氨塔處理。由于剩余氨水帶油嚴(yán)重，多次堵塞氨水換熱器和廢水冷卻器，氨水帶油較多還導(dǎo)致蒸氨塔部分浮閥不動(dòng)作，影響蒸氨處理量和蒸氨效果。

（2）解決方法

①在2#剩余氨水槽內(nèi)增加4 m高堰板；抬高2#槽氨水出口管高度，增加氨水停留時(shí)間；在氨水出口管下部增加槽底排油口；

②2臺剩余氨水槽底部排油口增加氣動(dòng)開關(guān)閥，實(shí)現(xiàn)定時(shí)自動(dòng)排污，確保排污時(shí)間和排污質(zhì)量；

③原有刮板式除焦油油器碳鋼材質(zhì)，因氨氣腐蝕已不具備除油功能，將原有4臺JF35-4氨水除焦油器更換為一臺YJL-80型氣浮除焦油器，處理量80 m3/h。

（3）改造效果

經(jīng)實(shí)際運(yùn)行觀察發(fā)現(xiàn)氨水換熱器和廢水冷卻器基本不堵；蒸氨塔停塔檢修過程中也沒有發(fā)現(xiàn)塔盤有大量焦油，浮閥手動(dòng)上下自如；同時(shí)降低生化廢水原水的COD含量，為進(jìn)生化系統(tǒng)提供了優(yōu)質(zhì)原水，保證了外排水質(zhì)量。

2.3 循環(huán)氨水管道大面積泄漏

（1）循環(huán)氨水管道系統(tǒng)配套有一開一備2臺循環(huán)氨水泵，流量約1800 m3/h，壓力5～6 kg。泵出口管道總長 270 m，分別有 ?820、?630、?426和 ?273不同大小管徑的管道。自投產(chǎn)運(yùn)行后，2年時(shí)間管道焊縫開始出現(xiàn)滲漏，我們對泄漏的循環(huán)氨水管道焊縫進(jìn)行帶壓堵漏和打抱箍處理，可維持一段時(shí)間。但在連續(xù)運(yùn)行過程中，沿途管線焊縫陸續(xù)出現(xiàn)泄漏，雖然進(jìn)行反復(fù)處理，但新泄漏點(diǎn)不斷出現(xiàn)。2012年開始循環(huán)氨水管道不同位置焊縫出現(xiàn)大范圍泄漏。循環(huán)氨水泵出口管道氨水保有量約90 t，管道之間管托間距較長，加上管道自身重量和管道振動(dòng)，影響管道強(qiáng)度，部分焊縫有突然撕裂，導(dǎo)致大量氨水泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)2臺循環(huán)氨水泵出口型號為DN800 D343H-10C的閥門故障，不能完全有效切斷，尤其是2#循環(huán)氨水泵的出口閥門泄漏嚴(yán)重，泄漏量約600～700 t/h，導(dǎo)致2#泵不能揭蓋檢修。

（2）解決方法：

①預(yù)制臨時(shí)管線，臨時(shí)管上的閥1和閥2分別與循環(huán)氨水泵出口碰頭，閥3與原有管道上預(yù)留的清水補(bǔ)充水管碰頭。解決了2#泵不能檢修處理的隱患。見圖1。

圖1 新加的臨時(shí)循環(huán)氨水管道示意（虛線）圖

②拆除老循環(huán)氨水管道，更換為304不銹鋼材質(zhì)管道。新管道具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕等性能；管道東西方向總長230 m，考慮管道的熱膨脹量，補(bǔ)償器由原來的4個(gè)增加到7個(gè)；增加固定支架和滑動(dòng)管道支撐數(shù)量，減少管道運(yùn)行中振動(dòng)對焊縫的影響。見圖2。

圖2 帶壓封堵示意圖

（3）改造效果：

新管道2014年1月投入運(yùn)行，到目前沒有焊縫泄漏情況。管道熱補(bǔ)償量滿足了設(shè)計(jì)要求。見表1。

表1 新循環(huán)氨水管補(bǔ)償器縮緊量統(tǒng)計(jì)表 mm

2.4 盤根泵泄漏

（1）存在問題及優(yōu)化方案：根據(jù)鼓冷槽區(qū)介質(zhì)特性，投產(chǎn)后所有泵類軸端密封都為盤根式密封。為了對盤根潤滑和降溫，盤根式密封填料是允許滴漏的。有時(shí)為了減少泄漏，盤根會(huì)擠得很緊，就又會(huì)造成“冒煙”現(xiàn)象，過緊會(huì)增加泵軸的附加載荷，所以盤根不能壓得過緊，需要有介質(zhì)滴出。經(jīng)常會(huì)有因系統(tǒng)壓力波動(dòng)導(dǎo)致盤根密封處大量泄漏，以及軸套或盤根磨損帶來的泄漏，影響現(xiàn)場環(huán)境，為現(xiàn)場環(huán)境治理帶來巨大困難。經(jīng)過嘗試，部分泵進(jìn)行了選型優(yōu)化：補(bǔ)油泵更換為機(jī)封泵；焦油中間泵和焦油泵更換為螺桿泵。

（2）改造效果：經(jīng)過優(yōu)化后的泵已經(jīng)解決了長期跑冒滴漏的問題，消除了現(xiàn)場設(shè)備維護(hù)、衛(wèi)生清理的污染源，周邊環(huán)境大為改善。降低了現(xiàn)場清理維護(hù)成本和跑冒滴漏再收集回系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

2.5 1#焦油氨水分離槽入口大閥故障

（1）1#焦油氨水分離槽入口DN1000大閥不能關(guān)閉，導(dǎo)致槽中槽不能停槽。而前面的氣液分離器到1#槽中槽就只有這一個(gè)閥門，一旦焦油氨水分離槽出現(xiàn)故障，儲量約為1100 m3的循環(huán)氨水將嚴(yán)重影響整個(gè)新區(qū)的正常生產(chǎn)和安全環(huán)保。

（2）解決方法：根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，1#槽中槽除了入口故障閥門外，沒有可切斷自流過來的焦油氨水混合物。因此需要在故障閥門的上游進(jìn)行帶壓開孔封堵作業(yè)。首先安裝特質(zhì)三通，再帶壓開孔，最后帶壓封堵。封堵無泄漏后可更換故障閥門，見圖2。

（3）改造效果：帶壓封堵裝備的使用，有效地切斷了上游混合液，最后順利更換了故障閥門，解決了多年來一直存在的重大隱患。

3 結(jié)束語

經(jīng)過多年連續(xù)不斷的優(yōu)化改造，鼓冷槽區(qū)的穩(wěn)定，為焦?fàn)t系統(tǒng)、硫銨蒸氨以及生化處理系統(tǒng)提供了很好的前提條件。為解決現(xiàn)場環(huán)境綜合治理的難點(diǎn)，提出了借鑒。總之，馬鋼焦化新區(qū)凈化系統(tǒng)工藝投用運(yùn)行到現(xiàn)在已近十年，隨著設(shè)備老化，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題。但我們相信，根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行科學(xué)的分析，準(zhǔn)確的判斷，以及必要的系統(tǒng)完善和消缺改進(jìn)，提高工藝設(shè)備的認(rèn)知，新區(qū)煤氣凈化系統(tǒng)的運(yùn)行一定會(huì)穩(wěn)定順行。

[1]匡照忠.化工設(shè)備（第2版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2]宋天民.煉油廠動(dòng)設(shè)備（第2版）[M].北京：中國石化出版社，2015.