剩余氨水在焦化鼓冷系統中的使用

(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回收系統的鼓冷系統運行中存在的問題，對其造成的原因進行了全面分析，并提出了將剩余氨水引入初冷系統綜合利用的解決方法，取得了較好的運行效果。

鼓冷系統 ; 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，經冷凝后，與氨氣形成氨水。除補充循環氨水噴灑焦爐橋管一部分損失外，其余部分為剩余氨水。剩余氨水需進行生化處理，其特性見表1。剩余氨水產生于煉焦過程，分離于煤氣凈化系統中的鼓冷工序系統。鼓冷系統的焦油氨水分離缸將煤焦油與循環氨水分離，循環氨水多余部分滿流至剩余氨水系統。 目前剩余氨水經過除油，送至蒸氨脫除氨氮，生化處置達標合格后排至企業中水系統，在煤氣凈化車間的鼓冷系統運用較少。但由于剩余氨水產生于煉焦過程，分離于鼓冷系統，不能在鼓冷系統綜合利用。利用其余熱及相似相容原理，將其用于鼓冷系統的煤氣管道及煤氣初冷器的清掃，鼓冷系統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中鼓冷工序的利用及使用實踐情況。

表1 剩余氨水參數

湖南華菱煤焦化有限公司焦爐煤氣凈化系統是與產焦240萬t/a焦炭生產能力配套，設計焦爐煤氣處理量為120 000 m3/h，煤氣初冷系統采用5臺橫管初冷器，4開1備，F=4 600 m2。

將煤氣從82～84 ℃冷卻到21～24 ℃。煤氣經過初冷器后進入電捕焦油，由鼓風機送到脫硫工序。初冷系統初冷器上段冷凝液進入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵送到初冷器上段循環噴灑，多余部分送入焦油氨水分離槽。初冷器下段冷凝液經水封槽進入下段冷凝液槽，再經下段冷凝液泵送入初冷器下段循環噴灑，多余部分經冷凝液槽上部聯通管流入上段冷凝液槽。為保證初冷器的冷卻效果，在其頂部用熱循環氨水不定期沖洗，以清除管壁上的焦油、萘等雜質，如圖1所示。由于焦化工藝特點，焦爐煤氣內含有一定量煤粉、萘、焦油雜質沉積在初冷器管壁上，運行2個月左右后，使初冷器阻力上升，必須定期倒換并逐臺退出，將其內部雜質清掃干凈。同時煤氣道內也因運行一段時間，積渣嚴重，必須清掃。目前大部分焦化廠均采用蒸汽進行清掃，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，所以設計初冷器清掃全部用蒸汽清掃，但時間較長約8 h，初冷器熱脹冷縮損傷較大，清掃排出的尾汽有害，如果長時間排放于大氣中，對環境不利。②蒸汽清掃過程較為復雜，先關煤氣閥門，打開放水管排空所有水，再開蒸汽進行清掃，過程復雜，而且蒸汽浪費較大，初冷器管程內的冷卻水必須全部排空，有利于減少蒸汽清掃時間。③初冷系統煤氣管道煤粉、萘、焦油均通過蒸汽清掃，清掃過程流動性不好，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，運行不穩定。煤氣挾帶焦油量大。對后面工序影響較大。

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，2開1備，Q=75 m3/h，H=53 m，將3臺剩余氨水泵中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。可以隨阻力上升及雜質黏附情況進行分段清掃，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。改進前初冷器系統工藝流程圖見圖1。改進后初冷器系統工藝流程圖見圖2。②規范并簡化清掃操作流程。只將進出口煤氣閥門關閉，關閉管程的冷卻水，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。簡化清掃工藝，優化清掃操作，減少職工勞動強度。③剩余氨水清掃由于直接沖洗與熔化，所以時間較短，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。蒸汽壓力低時不能進行清掃。

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.上段冷凝液循環泵 8電捕焦油器 9煤氣鼓風機

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.上段冷凝液循環泵 8剩余氨水泵 9電捕焦油器 10.煤氣鼓風機

2.2 利用剩余氨水清掃電負壓區焦爐煤氣管道

①負壓區焦爐煤氣管道因吸力較大，大量經初冷器未去除干凈的萘、油霧沉積在負壓區煤氣主管上造成堵塞，國內有多家焦化廠因負壓區煤氣管道均堵塞2/3的現象，嚴重影響煤氣鼓風機的安全運行。②通過帶壓開孔技術，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爐煤氣水封油封

鼓冷區域焦爐煤氣設備排液裝置(俗稱含油量多的為油封，含氨水量多的為水封)較多，如鼓風機、電捕焦油器、初冷器、煤氣主管均設有排液器，排液氣管內有剩余氨水且溫度在72～75 ℃，由于沉積在排液器中的萘的結晶點比純萘要低，約74 ℃，正好利用剩余氨水代替蒸汽，可利于熔化其中的萘，對積油進行加熱，保持其流動性，能將沉積在排液器內的積油積萘去除。

2.4 管道伴熱，節約能源創效

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 ℃，而萘與油的熔化點也為72～75 ℃，所以利用剩余氨水伴熱比蒸汽伴熱穩定，不會出現因蒸汽溫度高而使油過熱化變為瀝青而無法排出現象。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灌滿清水，將剩余氨水直接灌至泵體內來驅趕氣體，減少有害廢水的量。

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

3 剩余氨水使用后效果

①用于初冷器清掃后，減少了用于進行蒸汽清掃的蒸汽用量，每年節約蒸汽約24 t，也減少了廢水產生量24 t。同時清掃操作簡單，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，為了減少清掃時間，必須將初冷器管程內的水全部放掉，而且初冷器底部溫度達到100 ℃以上，才能達到放散管冒出蒸汽。通常排管程內冷卻水時間為1 h，清掃時間8 h。并且大量清掃出的有害氣體全部進入大氣，污染環境。通過用剩余氨水清掃，只要求關閉進出口閥門，少量開放用管，分段實施清掃，清掃過程中的剩余氨水又通過新增加的管道直接進入焦油氨水分離，不會影響到其它初冷器正常運行。因為清掃剩余氨水，可循環使用，所以不會增加廢水量，設備不會有較大溫升。用于其它工藝管道堵塞，也不會出現因蒸汽清掃造成對管道的沖擊現象。②初冷器及各種工藝管道清掃可以隨時進行，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為廢水，當用剩余氨水時可以減少送至蒸氨與生化處理的廢水量。③由于鼓冷工序的穩定，初冷器運行較為穩定，使煤氣溫度穩定在21～23 ℃，從而壓縮了煤氣體積，減少了煤氣鼓風機的輸送量，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得到優化。④使用前后工藝參數與故障情況對比見表2。

表2 剩余氨水使用前后工藝參數與故障情況對比表

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

4 結論

剩余氨水由于特殊的性質及其專有屬性，能在煤氣凈化車間鼓冷工序得到較廣泛的應用，特別是在初冷器清掃上代替蒸汽清掃，能起到節能、環保的作用。通過剩余氨水在鼓冷工序的使用，能夠更好地穩定工藝運行過程，解決工藝過程中的堵塞事故，減少操作人員勞動強度，降低蒸汽清掃、伴熱過程中的熱脹冷縮，延長設備的使用壽命。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，高級工程師，從事焦爐煤氣凈化工藝過程研究工作，電話：13975268535，E-mail:1223695193@qq.com。