鞍鋼鲅魚圈焦?fàn)t剩余氨水處理系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐

趙華，趙恒波，周鵬，武斌，何亦光，代成

（1.鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧 鞍山 114009；2.鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口 115007）

氨水是焦?fàn)t生產(chǎn)過程中的中間產(chǎn)物之一，其水量大、水質(zhì)復(fù)雜、污染物濃度高，其中氨氮含量高達(dá) 3 000～5 000 mg/L[1]。 焦化企業(yè)通常采用蒸氨工藝脫除其中的氨氮，但在實(shí)際運(yùn)行過程中普遍存在蒸氨塔塔板和管線的堵塞問題，嚴(yán)重影響蒸氨效果及穩(wěn)定運(yùn)行[2]。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部（以下簡稱“煉焦部”）分析了焦?fàn)t剩余氨水處理系統(tǒng)存在的問題，并逐步優(yōu)化相關(guān)工藝設(shè)備，減緩了系統(tǒng)的焦油堵塞，提升了蒸氨塔實(shí)際最大處理能力，有效降低了蒸汽消耗量和蒸氨廢水處理難度。

1 存在問題分析

焦?fàn)t剩余氨水處理工藝流程如圖1所示。在焦?fàn)t上升管向高溫荒煤氣中噴灑氨水將荒煤氣溫度由830℃冷卻至80℃左右時(shí)，從焦?fàn)t荒煤氣中冷凝下來了大量的焦油氨水混合物，經(jīng)機(jī)械澄清槽靜置分層，下層焦油經(jīng)焦油分離器、超級(jí)離心機(jī)處理后形成焦化副產(chǎn)品——煤焦油；上層氨水經(jīng)循環(huán)氨水槽到剩余氨水槽，通過氣浮焦油器脫油、蒸氨塔脫氨后進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。焦?fàn)t剩余氨水處理工藝流程在實(shí)際生產(chǎn)中存在以下三方面問題。

圖1 焦?fàn)t剩余氨水處理工藝流程Fig.1 Flow Chart for Treatment Process of Residual Ammonia Water in Coke

（1）剩余氨水中焦油脫除效果較差。受配合煤水分波動(dòng)影響，剩余氨水處理量也隨之波動(dòng)，波動(dòng)范圍在50～90 m3/h。氣浮焦油器原設(shè)計(jì)刮板為一體式刮板，當(dāng)氣浮焦油器液位較低時(shí)，輕質(zhì)焦油氣泡無法被氣浮焦油器刮板刮到或者只能被刮除一部分。同時(shí)，氣浮焦油器脫除剩余氨水中所含的輕質(zhì)焦油再返回機(jī)械化澄清槽重新處理，不僅加重機(jī)械化澄清槽處理負(fù)荷，過多的輕質(zhì)焦油還會(huì)增加機(jī)械化澄清槽焦油氨水分離處理量和處理難度，造成剩余氨水焦油含量提高[3]，大量焦油進(jìn)入蒸氨系統(tǒng)，堵塞蒸氨塔塔板、蒸氨廢水換熱器及蒸氨廢水管線，嚴(yán)重影響蒸氨塔正常生產(chǎn)。

（2）蒸氨塔十字架浮閥易堵塞（見圖2）。煉焦部蒸氨塔直徑為DN 2200 mm，塔高為25 650 mm，塔內(nèi)件為十字浮閥塔盤，煤焦油中的瀝青含量高達(dá)57%[4]。在蒸汽加熱作用下，煤焦油中的瀝青會(huì)聚集成團(tuán)，由于十字浮閥在瀝青質(zhì)膠粘下不能動(dòng)作，易堵塞，人工清理時(shí)會(huì)造成十字浮閥脫落，從而導(dǎo)致生產(chǎn)能力下降。目前，蒸氨塔處理能力已由設(shè)計(jì)的75 m3/h降低到65 m3/h，蒸汽消耗量明顯增大。

圖2 蒸氨塔十字浮閥塔盤堵塞和浮閥脫落圖Fig.2 Blockage Diagram for Tower Tray to Cross Float Valve of Ammonia Distillation Tower

（3）缺乏有效的管線設(shè)備清掃方法和工藝。剩余氨水中的焦油在蒸氨塔蒸汽作用下會(huì)加快反應(yīng)形成瀝青質(zhì)，在蒸氨塔、管線、換熱器處不斷積聚，導(dǎo)致氨水換熱器和冷卻器換熱效果差，造成入塔剩余氨水溫度降低和蒸氨廢水溫度升高，影響酚氰廢水處理的正常運(yùn)行。傳統(tǒng)做法是使用蒸汽進(jìn)行蒸氨塔、管線、換熱器整體清掃，存在剩余氨水管線、換熱器外套等清掃死角，蒸汽消耗量大，清掃時(shí)間長，效果差等問題。

2 優(yōu)化措施

2.1 剩余氨水除焦油工藝及設(shè)備優(yōu)化

（1）從氣浮焦油器輕質(zhì)焦油管線再引一條直徑300 mm管線直接接進(jìn)焦油中間槽頂部的一個(gè)備用孔，將氣浮焦油器分離出的輕質(zhì)焦油直接導(dǎo)進(jìn)焦油中間槽，作為煤焦油產(chǎn)品回收利用，具體見圖3。

圖3 氣浮焦油器分離輕質(zhì)焦油回收利用工藝圖Fig.3 Process Diagram for Recycling Light Coke Tar by Air Floatation Detarrer

（2）將氣浮焦油器一體式刮板改為通過螺栓連接的可調(diào)式刮板，增強(qiáng)氣浮焦油器處理彈性。生產(chǎn)中通過觀察氣浮焦油器液位，調(diào)節(jié)刮板長度，確保輕質(zhì)焦油氣泡被全部刮除。

2.2 蒸氨塔塔盤改型

引進(jìn)一種新型高效防堵斜孔塔盤，替換原十字浮閥塔盤。新型塔盤無附屬活動(dòng)件，可避免浮閥易卡死脫落問題，且防堵能力強(qiáng)，具有操作平穩(wěn)、彈性大、高效節(jié)能等特點(diǎn)。蒸氨塔高效防堵斜孔堵射塔盤安裝后效果如圖4所示。

圖4 蒸氨塔高效防堵斜孔堵射塔盤安裝后效果Fig.4 Effect Diagram for Ammonia Distillation Tower after Installation of Efficient Anti-blocking Tower Tray with Inclined Holes Blocked

2.3 蒸氨系統(tǒng)清掃工藝改進(jìn)

蒸氨系統(tǒng)清掃由蒸汽清掃改為采用藥劑清掃，設(shè)置藥劑投放槽，充分利用原有管線、剩余氨水泵，優(yōu)化連接管線、閥門，可以通過開閉不同的閥門，實(shí)現(xiàn)剩余氨水管線和蒸氨塔、不同換熱器的內(nèi)管之間、不同換熱器殼套之間三個(gè)系統(tǒng)分別清掃，清掃物最終進(jìn)入機(jī)械化澄清槽，具體見圖5。

圖5 蒸氨系統(tǒng)廢水工藝加裝清洗后設(shè)備管線圖Fig.5 Equipment Pipeline Diagram for Treatment System for Residual Ammonia Wastewater after Installation of Cleaning Device

3 實(shí)踐效果

（1）剩余氨水除焦油工藝設(shè)備優(yōu)化后，降低機(jī)械化澄清槽焦油氨水分離處理量和處理難度，減輕了焦油處理系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷，同時(shí)將難處理的輕質(zhì)焦油從氨水處理系統(tǒng)中剔除，減緩了蒸氨系統(tǒng)、焦?fàn)t氨水噴淋系統(tǒng)的堵塞情況，直接提高了焦油的產(chǎn)量，粗焦油日產(chǎn)量提高了2 t。

（2）蒸氨塔塔盤改型后，蒸氨塔處理能力由65 m3/h提升至85 m3/h，半年后倒換蒸氨塔檢查，塔盤基本無掛焦油現(xiàn)象，蒸汽消耗量也明顯降低，噸氨水蒸汽消耗量由0.22 t降低至0.15 t。

（3）蒸氨系統(tǒng)清掃工藝改進(jìn)后，不僅極大減少蒸氨系統(tǒng)清洗的工作量，降低現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且清洗效果較好，蒸氨塔及其換熱系統(tǒng)阻力大幅下降，清洗時(shí)間由原來的48 h縮短為12 h。

4 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部針對(duì)焦?fàn)t剩余氨水處理系統(tǒng)存在剩余氨水中焦油脫除效果較差問題，采取了優(yōu)化剩余氨水除焦油工藝設(shè)備、蒸氨塔塔盤改型和改進(jìn)蒸氨系統(tǒng)清掃工藝等措施，提高了剩余氨水中焦油的脫除效果，減緩了蒸氨塔塔板和管線的堵塞情況，粗焦油日產(chǎn)量提高了2 t，蒸氨塔處理能力由65 m3/h提升至85 m3/h，噸氨水蒸汽消耗量由0.22 t降低至0.15 t，蒸氨系統(tǒng)清洗時(shí)間由由原來的48 h縮短為12 h，降低了生產(chǎn)成本和現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。