內熱式直立炭化爐間冷塔改造與應用

上官國青 崔文麗

摘要：新疆廣匯清潔煉化有限責任公司1000萬噸/年煤炭分組提質綜合利用項目，炭化爐間冷塔出口溫度高會增加煤氣風機負荷，造成煤氣系統阻力大，嚴重影響到全系統的安全穩定運行。

關鍵詞：炭化爐;間冷塔;技改;應用

一、概述

新疆廣匯清潔煉化有限責任公司1000萬噸/年煤炭分級提質綜合利用項目，年產提質煤510萬噸、煤焦油100萬噸/年和8000噸硫磺。本項目由中鋼集團鞍山熱能研究院設計，于2014年10月建成投產。該項目充分利用哈密淖毛湖當地豐富的煤炭資源進行低溫干餾，以提取煤焦油為主，副產荒煤氣、提質煤、硫磺。焦油外送至新疆信匯峽清潔能源有限公司年產120萬噸粗芳烴加氫項目和新疆宣力環保能源有限公司年產50萬噸粗芳烴加氫項目，荒煤氣外送至哈密廣匯環保科技有限公司年產40萬噸乙二醇和新疆宣力環保能源有限公司，硫磺送至新疆廣匯陸友硫化工有限公司年產1萬噸二甲基二硫。褐煤干餾采用內熱式直立炭化爐（表一）。炭化車間分為一二三系列，每個系列24臺炭化爐，其中每個系列配套8個間冷塔。

本公司炭化爐為內熱式炭化爐，每座炭化爐有3個炭化室，每個炭化室設置4組排焦系統，每組排焦系統之間用花墻隔離，花墻內設置兩條氣道，每條氣道設置一對燒嘴，每座炭化室設置24組燒嘴，單臺炭化爐容積為360m3。按照原料煤容重0.8t/m3計算，單臺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入炭化爐上料倉。上料倉中的煤經電液滾筒閥入爐后緩慢向下移動至干燥層，煤中大部分外水被析出;繼續下移至預熱層，被600℃左右的氣流預熱，原煤中外水完全析出并有部分揮發分析出，原煤少量碎裂;原煤繼續下移至干餾區，被高溫氣體加溫，在干餾區原煤內水、揮發分大分部析出，絕大部分原料碎裂，原料被干餾成為提質煤。提質煤繼續下移至降溫區，被氣道來的煤氣與空氣混合氣、熄焦水產生的蒸汽冷卻至350℃左右;提質煤繼續下移至熄焦區，被熄焦氨水間隙噴灑降溫至150℃，經撥料閥、排焦閥進入刮焦槽，根據排焦箱提質煤溫度可繼續噴灑氨水，提質煤降溫至70℃經刮板機送至貯焦斗，再由貯焦斗下部輸焦皮帶輸送至焦棚貯存。干餾過程中產生的荒煤氣（含水蒸汽和焦油），經上升管、橋管進入集氣槽，在橋管和集氣槽內經熱氨水噴灑初冷后進入直冷塔、間冷塔、電捕焦油器，由煤氣風機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機送至燃氣鍋爐生產蒸汽。

二、間冷塔存在的問題

間冷塔是焦化行業廣泛使用的換熱設備，承擔著荒煤氣冷卻、煤焦油和氨水冷凝以及除萘的的多重任務，是煤氣生產中的重要環節。間冷塔循環水走管程，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;二段冷卻水在初冷器下半部分循環。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計指標范圍內，但是實際運行期間間冷塔達不到設計降溫效果。

炭化爐裝置運行期間，每個系列的副產荒煤氣量達到50-60萬m3/h，來自直冷塔60℃的荒煤氣，進間冷塔入口，經循環水降溫后，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，導致間冷塔有效過氣量很少，達不到設計要求，不能滿足炭化爐滿負荷運行需要;另外因荒煤氣系統阻力大，對后系統電捕焦油器、煤氣風機、脫硫乃至全系統的安全運行造成很大的威脅。

基于上述原因，結合間冷塔設計技術要求及生產實際，對間冷塔進行設備結構改造及冷凍水技術改造。

三、間冷塔技術改造

結合鼓冷工段冷熱環池和直冷塔等改造，計劃對間冷塔進行技術改造，由目前一段式串聯運行改為兩段式并聯運行，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出口。

循環水冷卻改為循環水+冷凍水方式冷卻，即兩段上部仍保持為循環水，兩段下部加冷凍水，從而達到電捕焦油器最佳入口溫度。增加間冷塔內部氨水螺旋式噴頭數量，致使氨水在間冷塔內均勻分布，加強對荒煤氣中的焦油洗滌，另外對間冷塔的水氣管線做相應變更。

四、改造后運行效果

改造后，通過實際運行數據分析，降溫效果非常顯著，間冷塔出口溫度明顯降低且運行較穩定（如表三）。

從表三中可以看出，間冷塔出口溫度穩定在設計指標范圍內（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，降低了煤氣風機，而且提高了設備安全運行系數。目前全國較大的焦化行業均有間冷塔設備，當出現此類問題時，可以借鑒本技術改造進行提高企業經濟效益。

參考文獻：

[1]郝臨山 潔凈煤技術， 化學工業出版社出版， 2005

[2]崔永章，史永征，陳彬劍 燃氣氣源，機械工業出版社出版，2013