內(nèi)熱式直立炭化爐間冷塔改造與應(yīng)用

上官國青 崔文麗

摘要：新疆廣匯清潔煉化有限責(zé)任公司1000萬噸/年煤炭分組提質(zhì)綜合利用項(xiàng)目，炭化爐間冷塔出口溫度高會(huì)增加煤氣風(fēng)機(jī)負(fù)荷，造成煤氣系統(tǒng)阻力大，嚴(yán)重影響到全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：炭化爐;間冷塔;技改;應(yīng)用

一、概述

新疆廣匯清潔煉化有限責(zé)任公司1000萬噸/年煤炭分級(jí)提質(zhì)綜合利用項(xiàng)目，年產(chǎn)提質(zhì)煤510萬噸、煤焦油100萬噸/年和8000噸硫磺。本項(xiàng)目由中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院設(shè)計(jì)，于2014年10月建成投產(chǎn)。該項(xiàng)目充分利用哈密淖毛湖當(dāng)?shù)刎S富的煤炭資源進(jìn)行低溫干餾，以提取煤焦油為主，副產(chǎn)荒煤氣、提質(zhì)煤、硫磺。焦油外送至新疆信匯峽清潔能源有限公司年產(chǎn)120萬噸粗芳烴加氫項(xiàng)目和新疆宣力環(huán)保能源有限公司年產(chǎn)50萬噸粗芳烴加氫項(xiàng)目，荒煤氣外送至哈密廣匯環(huán)?？萍加邢薰灸戤a(chǎn)40萬噸乙二醇和新疆宣力環(huán)保能源有限公司，硫磺送至新疆廣匯陸友硫化工有限公司年產(chǎn)1萬噸二甲基二硫。褐煤干餾采用內(nèi)熱式直立炭化爐（表一）。炭化車間分為一二三系列，每個(gè)系列24臺(tái)炭化爐，其中每個(gè)系列配套8個(gè)間冷塔。

本公司炭化爐為內(nèi)熱式炭化爐，每座炭化爐有3個(gè)炭化室，每個(gè)炭化室設(shè)置4組排焦系統(tǒng)，每組排焦系統(tǒng)之間用花墻隔離，花墻內(nèi)設(shè)置兩條氣道，每條氣道設(shè)置一對(duì)燒嘴，每座炭化室設(shè)置24組燒嘴，單臺(tái)炭化爐容積為360m3。按照原料煤容重0.8t/m3計(jì)算，單臺(tái)炭化爐有效容積所需煤量：280噸。

原料煤由備煤輸送皮帶送至煤倉，通過煤倉出料口棒條閥送至炭化爐上料皮帶，通過犁式卸料器的起落控制皮帶上的煤分別進(jìn)入炭化爐上料倉。上料倉中的煤經(jīng)電液滾筒閥入爐后緩慢向下移動(dòng)至干燥層，煤中大部分外水被析出;繼續(xù)下移至預(yù)熱層，被600℃左右的氣流預(yù)熱，原煤中外水完全析出并有部分揮發(fā)分析出，原煤少量碎裂;原煤繼續(xù)下移至干餾區(qū)，被高溫氣體加溫，在干餾區(qū)原煤內(nèi)水、揮發(fā)分大分部析出，絕大部分原料碎裂，原料被干餾成為提質(zhì)煤。提質(zhì)煤繼續(xù)下移至降溫區(qū)，被氣道來的煤氣與空氣混合氣、熄焦水產(chǎn)生的蒸汽冷卻至350℃左右;提質(zhì)煤繼續(xù)下移至熄焦區(qū)，被熄焦氨水間隙噴灑降溫至150℃，經(jīng)撥料閥、排焦閥進(jìn)入刮焦槽，根據(jù)排焦箱提質(zhì)煤溫度可繼續(xù)噴灑氨水，提質(zhì)煤降溫至70℃經(jīng)刮板機(jī)送至貯焦斗，再由貯焦斗下部輸焦皮帶輸送至焦棚貯存。干餾過程中產(chǎn)生的荒煤氣（含水蒸汽和焦油），經(jīng)上升管、橋管進(jìn)入集氣槽，在橋管和集氣槽內(nèi)經(jīng)熱氨水噴灑初冷后進(jìn)入直冷塔、間冷塔、電捕焦油器，由煤氣風(fēng)機(jī)加壓后送至煤氣總管，一部分荒煤氣做為炭化爐干餾熱源回爐燃燒，另一部分送至脫硫單元處理后去氣柜貯存，然后再由煤氣加壓風(fēng)機(jī)送至燃?xì)忮仩t生產(chǎn)蒸汽。

二、間冷塔存在的問題

間冷塔是焦化行業(yè)廣泛使用的換熱設(shè)備，承擔(dān)著荒煤氣冷卻、煤焦油和氨水冷凝以及除萘的的多重任務(wù)，是煤氣生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。間冷塔循環(huán)水走管程，煤氣走殼程。冷卻水又分為一段冷卻水和二段冷卻水，一段冷卻水在初冷器上半部分循環(huán);二段冷卻水在初冷器下半部分循環(huán)。來自直冷塔的煤氣在間冷塔里降溫，使出間冷塔的氣體溫度在設(shè)計(jì)指標(biāo)范圍內(nèi)，但是實(shí)際運(yùn)行期間間冷塔達(dá)不到設(shè)計(jì)降溫效果。

炭化爐裝置運(yùn)行期間，每個(gè)系列的副產(chǎn)荒煤氣量達(dá)到50-60萬m3/h，來自直冷塔60℃的荒煤氣，進(jìn)間冷塔入口，經(jīng)循環(huán)水降溫后，間冷塔荒煤氣出口溫度在43℃左右（表二）。因荒煤氣溫度、焦油、塵含量較高，引起氣體膨脹，致使荒煤氣中攜帶著大量飽和蒸汽，導(dǎo)致間冷塔有效過氣量很少，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，不能滿足炭化爐滿負(fù)荷運(yùn)行需要;另外因荒煤氣系統(tǒng)阻力大，對(duì)后系統(tǒng)電捕焦油器、煤氣風(fēng)機(jī)、脫硫乃至全系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成很大的威脅。

基于上述原因，結(jié)合間冷塔設(shè)計(jì)技術(shù)要求及生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)間冷塔進(jìn)行設(shè)備結(jié)構(gòu)改造及冷凍水技術(shù)改造。

三、間冷塔技術(shù)改造

結(jié)合鼓冷工段冷熱環(huán)池和直冷塔等改造，計(jì)劃對(duì)間冷塔進(jìn)行技術(shù)改造，由目前一段式串聯(lián)運(yùn)行改為兩段式并聯(lián)運(yùn)行，減少單段氣量和行程，從而降低流速及阻力。具體方案：在間冷塔中部人孔處增加隔板，將上下兩段隔開，再在上下兩段分別增加煤氣進(jìn)出口。

循環(huán)水冷卻改為循環(huán)水+冷凍水方式冷卻，即兩段上部仍保持為循環(huán)水，兩段下部加冷凍水，從而達(dá)到電捕焦油器最佳入口溫度。增加間冷塔內(nèi)部氨水螺旋式噴頭數(shù)量，致使氨水在間冷塔內(nèi)均勻分布，加強(qiáng)對(duì)荒煤氣中的焦油洗滌，另外對(duì)間冷塔的水氣管線做相應(yīng)變更。

四、改造后運(yùn)行效果

改造后，通過實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，降溫效果非常顯著，間冷塔出口溫度明顯降低且運(yùn)行較穩(wěn)定（如表三）。

從表三中可以看出，間冷塔出口溫度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)指標(biāo)范圍內(nèi)（25℃-28℃）;間冷塔出口溫度降低，荒煤氣中水霧量減少，不僅提高了間冷塔換熱效率，降低了煤氣風(fēng)機(jī)，而且提高了設(shè)備安全運(yùn)行系數(shù)。目前全國較大的焦化行業(yè)均有間冷塔設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)此類問題時(shí)，可以借鑒本技術(shù)改造進(jìn)行提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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