焦爐煤氣凈化的分析與探討

仇振東，李長杰

(包鋼(集團)公司焦化廠，內蒙古 包頭 014010)

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焦爐煤氣凈化的分析與探討

仇振東，李長杰

(包鋼(集團)公司焦化廠，內蒙古 包頭 014010)

通過包鋼焦化廠5#、6#焦爐的生產實踐，分析了在使用焦爐煤氣加熱時，由于焦爐煤氣凈化不理想，對焦爐加熱設備、焦爐加熱系統管理及焦爐環保方面帶來的不利因素，提出了焦爐煤氣需深度凈化的觀點。

焦爐煤氣；凈化；加熱系統

引 言

煉焦生產過程是一個煤的高溫干餾過程。干餾過程中從煤中熱解出來的氣體一般叫荒煤氣，冷卻后送到煤氣凈化車間，凈化后回到焦爐內用于焦爐加熱。純凈的回爐煤氣，才能保證焦爐安全環保生產。

煉焦煤在焦爐炭化室內進行密閉干餾后，熱解出650 ℃～700 ℃的荒煤氣(粗煤氣)，經過熱氨水噴灑，使其冷卻到80 ℃～85 ℃，冷凝液被氨水沖到煤氣凈化車間。通常每噸煤需要6 m3～8 m3、溫度為70 ℃～75 ℃的氨水，氨水壓力約為0.2 MPa以上。如果氨水溫度低、壓力小、量少，就容易造成集氣管或吸氣管沉積焦油而堵塞[1]。

荒煤氣中主要成分如表1。經過橋管氨水噴灑，有60%左右的焦油霧被冷卻下來，然后進入煤氣凈化車間。

在煤氣凈化車間，荒煤氣中的焦油霧、水、氨、硫化物、氰化物、苯族烴、萘等雜物脫除后，得到凈煤氣，送到焦爐或者外部爐窯用于加熱，也可民用或者作為其他化工產業的原料。

表1 荒煤氣(粗煤氣)主要成分含量

回爐加熱用的焦爐煤氣，其主要成分為氫氣和甲烷，也叫凈煤氣，成分如表2。

表2 凈煤氣組成

1 焦爐煤氣凈化不理想的因素分析

1.1 焦爐煤氣內雜質對于焦爐砌體及加熱設備的影響

如果回爐的凈焦爐煤氣凈化得不理想，回爐的煤氣中就會有焦油、萘、硫化氫、氨、氮氰化物等混合物，逐漸沉積到管道下部、開閉器、流量孔板、管道末端，還可能掛結到其他設備上，增加了煤氣輸送阻力，影響煤氣的流量和分布。氮和硫化氫、氰化物等酸性物質的最大危害是腐蝕管路和設備，管道上有潮濕物覆蓋時，內外腐蝕更加嚴重。

含有較多水氣、硫化物、氰化物、氨等的回爐煤氣，燃燒后生成具有腐蝕性的熱氣體，經過小煙道、分煙道、煙囪時會使小煙道襯磚、分煙道砌體、煙囪上的襯磚受到腐蝕，使耐火磚剝皮脫落，在廢氣交換開閉器處砣桿被腐蝕變細，對于加熱系統來說有極大的安全隱患。

我們知道，在230 ℃～415 ℃時，硫化氫、氮氣，尤其是氰化物和硫化氫、水蒸氣的混合氣，具有較強的腐蝕性，對焦爐的加熱設備及加熱系數都有很大的影響。

煤氣中水氣較多時，在管道中冷凝下來，積存到開閉器、管道末端等低處，顯示出煤氣壓力波動，管道內有水沖擊聲，積水處敲打時聲音發悶，影響焦爐加熱；外部管道積水過多時，可能壓裂管道。在日常管理中必須經常檢查水封，使冷凝液及時排出。各處放水管道要定時檢查，排放冷凝水，確保冷凝水排出系統通暢且不外漏。

北方地區焦化廠的室外煤氣管道常被水、萘、焦油等雜物凍結堵塞，使煤氣壓力大幅降低，堵塞點常出現在外部開閉器、流量孔板、調節翻板和管道拐彎處，只需用火烤或通汽使之溶化排出即可。處理后對這些點要進行保溫。

通蒸汽時，要緩慢順著煤氣流出方向進行，決不能逆煤氣流向猛通蒸汽，防止局部溫差太大而導致管道炸裂。日常維護中，要經常靈活開閉器和蒸汽考克，防止打不開或者關不上。

1.2 焦爐煤氣內雜質對于焦爐加熱的影響

焦爐加熱用的交換旋塞、煤氣立管、橫管、小支管處的孔板，由于孔徑較小，極易掛結焦油和萘，堵塞管路，影響煤氣合理分布，破壞焦爐溫度的均勻性。

廢氣在砣體和小翻板等處，掛結硬實的瓦斯灰，可使廢氣砣失去嚴密性，導致在加熱時有煤氣直接進入廢氣系統，造成煤氣浪費。同時。由于煤氣量的損失，導致煤氣流量調節也不靈敏，進而影響爐溫的均勻性。

煤氣交換旋塞掛焦油后，交換阻力大，甚至會拉斷旋塞搬把或者附近管件，漏出的煤氣會傷人或者爆炸。所以，要投入大量人力、物力清掃活動考克，清除管內及小孔板上的焦油。日常，還需適當開預熱器，安裝自動潤滑系統，保持交換旋塞除炭系統正常運行，減少體力勞動，保證安全生產、調溫順利。

1.3 焦爐煤氣內雜質對于焦爐環保的影響

焦爐煤氣所含雜質對于焦爐環保的影響主要是焦爐煙囪在線監測的二氧化硫達標排放難以滿足，主要表現在以下幾個方面：

1) 焦爐爐體本身存在竄漏現象，在加熱過程中會有煤料中硫分進入燃燒系統，導致煙囪廢氣排放二氧化硫含量升高。

2) 加熱用焦爐煤氣含硫成分較高。焦化廠用HPF法或AS法濕法脫硫后，H2S質量濃度只可以脫到300 mg/m3左右，將它用于燃燒給焦爐加熱時會生成二氧化硫，進而加劇了由于爐體串漏導致的焦爐煙囪煙塵在線監測超標現象[2]。

3) 若焦爐煤氣含有萘等雜物較多，加熱過程中廢氣在砣體和小翻板等處會掛結硬實的瓦斯灰，導致廢氣砣落不到位，在下降氣流時會有大量煤氣直接進入廢氣系統，導致煤氣監測時二氧化硫成分升高。

2 結論

氨和硫化氫在煤氣燃燒時會變成氮的氧化物和硫的氧化物，嚴重污染環境，這些有害物質必須從煤氣凈化系統中除去，并使其變成有價值的化工產品。因此，焦化廠應設置深度煤氣凈化系統，消除加熱設備存在腐蝕磨損隱患，杜絕輸送系統的堵塞，同時消除因煤氣含雜導致的爐溫不均對焦炭質量的影響。尤其是焦爐煙囪污染物排放的二氧化硫在線監測需滿足《煉焦工業化學污染物排放標準》時，應考慮焦爐煤氣的深度凈化。

[1] 于振東，蔡承祐.焦爐生產技術[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2003:93-94.

[2] 張興柱.HPF濕式氧化法焦爐煤氣脫硫脫氰技術[J].燃料與化工,2003,34(4):205-206.

Analysis and discussion on the purity of the recycled coal gas in coke oven

QIU Zhendong, LI Changjie

(Coking Plant of Baogang Group, Baotou Neimengu 014010, China)

According to the productive practice of the 5#、6# coke oven in coking plant of Baogang, this paper analyzes the unfavorable factors to coke oven heating equipment, coke oven heating system management and coke oven environmental protection when the coke oven gas is heated source, which stem from coke oven gas with low purity, and it puts forward the deep purification of coke oven gas.

coke oven gas; purification; heating system

2016-07-12

仇振東，男，1981年出生，2005年畢業于內蒙古工業大學，工學學士。研究方向：焦爐生產、環保管理等。

生產與應用

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2016.05.25

TQ546.5

A

1004-7050(2016)05-0086-02