降低初冷器阻力的改造方案及改造效果

黃長(zhǎng)勝，趙紅洲，張立志，沙啟新，撒玉虎

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

焦化企業(yè)的初冷器是煤氣凈化的首要環(huán)節(jié)，初冷器運(yùn)行質(zhì)量直接影響到煤氣和運(yùn)行質(zhì)量。通過(guò)借鑒學(xué)習(xí)兄弟廠家初冷器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身?xiàng)l件進(jìn)行了改造，通過(guò)改造后的運(yùn)行情況看，較好地解決了初冷器阻力頻繁升高，必須退出沖洗的難題，初冷器阻力保持相對(duì)穩(wěn)定，減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

山東鐵雄新沙能源有限公司地處省級(jí)巨野化工園區(qū)北區(qū)，是焦炭、焦?fàn)t煤氣制甲醇和LNG綜合能源化工企業(yè)，同時(shí)承擔(dān)了周邊企業(yè)的煤氣、熱力、氫氣等公用工程供應(yīng)，還承擔(dān)了地方的供暖等功能。

該公司有兩條焦炭生產(chǎn)線，采用的5.5m搗固焦?fàn)t，雙集氣管，配套建設(shè)了相應(yīng)的化產(chǎn)回收系統(tǒng)，一期化產(chǎn)初冷器設(shè)置了5臺(tái)，設(shè)計(jì)四開(kāi)一備，但實(shí)際運(yùn)行中有時(shí)五臺(tái)全開(kāi)，每天至少退出一臺(tái)初冷器進(jìn)行氨水噴灑消除阻力，每次退出的時(shí)候系統(tǒng)吸力變化較大，直接影響煉焦裝煤，也有不少的技術(shù)提供方來(lái)公司進(jìn)行洽談，給出一些改造的方案，由于投資等原因一直沒(méi)有實(shí)施。通過(guò)對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)兄弟單位的初冷器運(yùn)行情況，大多企業(yè)初冷器長(zhǎng)期正常運(yùn)行，無(wú)需退出沖洗，阻力穩(wěn)定可控，操作人員勞動(dòng)量低，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，查看工藝流程有較大差距，噴灑循環(huán)量大，取用輕質(zhì)焦油作為噴灑洗萘效果好，通過(guò)綜合評(píng)估進(jìn)行改造。

2 改造設(shè)想

2.1 設(shè)備參數(shù)

初冷器參數(shù)長(zhǎng)×寬×高=3986×3300×28090（mm），面積4500m2，上段3100m2、換熱管Φ57×3×4000（mm），n=4408；下段1400m2，換熱管Φ38×3×4000（mm），n=3059；機(jī)械化澄清槽長(zhǎng)×寬×高=24616×4590×5686（mm）容積340m3；循環(huán)泵型號(hào)MCZ80I-200A，流量146m2/h、揚(yáng)程46m，循環(huán)槽容積55.5m3，上中下噴管8根，每根噴灑孔徑為56個(gè)Φ8的孔。

2.2 改造前運(yùn)行情況

初冷器改造前運(yùn)行情況是上段氨水平時(shí)不開(kāi)，中段冷凝液通過(guò)中段循環(huán)泵循環(huán)噴灑到斷塔盤(pán)引出去循環(huán)槽，下段冷凝液通過(guò)下段循環(huán)泵循環(huán)噴灑，下段冷凝液主要來(lái)自電捕和鼓風(fēng)機(jī)等負(fù)壓系統(tǒng)沖洗液，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，初冷器阻力會(huì)因煤塵和萘的積累而增加，為了防止系統(tǒng)阻力增加到一定程度影響集氣管吸力，需要每天對(duì)運(yùn)行的四臺(tái)初冷器中的兩臺(tái)退出利用煤氣加熱，通過(guò)上部的氨水進(jìn)行噴淋，消除單臺(tái)初冷器的阻力再投入運(yùn)行，噴淋的過(guò)程中需要關(guān)閉上下冷卻水、煤氣進(jìn)口閥門，現(xiàn)場(chǎng)閥門大多是人工操作，操作人員工作量特別大，并且存在一定的操作隱患（煤氣閥門的開(kāi)關(guān)快慢對(duì)含氧有影響，閥門開(kāi)關(guān)不正確，也要求操作異常靜心，同時(shí)冷卻水每次開(kāi)停操作對(duì)設(shè)備也存在一定的傷害。

2.3 擬改造方案

通過(guò)技改實(shí)現(xiàn)初冷器上中下連續(xù)噴淋，維持初冷器阻力穩(wěn)定，減少操作工作量的同時(shí)也減少因初冷器退出向后帶過(guò)去的焦油等雜質(zhì)。把中段冷凝液噴灑改為機(jī)械化澄清槽中部的焦油和氨水混合物進(jìn)行噴灑，通過(guò)輕質(zhì)焦油溶解和帶走附著在初冷器冷卻管上的萘等附著物，從而實(shí)現(xiàn)降低阻力的目的。

3 改造方案及實(shí)施

3.1 改造方案

單臺(tái)初冷器中間斷塔盤(pán)回液母管恰好有帶法蘭的盲端，改造只需要單臺(tái)退出沖洗時(shí)進(jìn)行，在初冷器停運(yùn)時(shí)把退液管南側(cè)封頭盲板拆除換上閥門，為防止吸入空氣，需要確定煤氣進(jìn)出口閥門關(guān)閉的同時(shí)通入蒸汽或者氮?dú)猓３殖趵淦鲀?nèi)部正壓即可，改造前的工藝流程如圖1所示。

圖1 改造前初冷器噴灑流程

五臺(tái)初冷器的斷塔盤(pán)退液管集中到一條母管回到機(jī)械化澄清槽，由于進(jìn)入機(jī)械化澄清槽的管道是插入到液面以下的，不再使用原來(lái)的水封槽，機(jī)械化澄清槽碰口時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)閃爆的可能，動(dòng)火前一定進(jìn)行全面檢測(cè)分析，做好火花的收集工作，動(dòng)火點(diǎn)四周用防火布圍上，做好隔離。

上中部噴灑的氨水和輕質(zhì)焦油在中部的斷塔盤(pán)混合，通過(guò)退液管回到機(jī)械化澄清槽，為增加回液的停留時(shí)間，采用了進(jìn)入四個(gè)澄清槽其中兩個(gè)，中部噴灑液取自機(jī)械化澄清槽中部氨水和焦油界面開(kāi)孔，取用焦油和氨水的混合物。如圖2所示，為了補(bǔ)充下部沖洗液也加入下部循環(huán)槽一部分輕質(zhì)焦油，下部循環(huán)噴灑的循環(huán)液少部分通過(guò)外部沖洗液和輕質(zhì)焦油的補(bǔ)充置換，多余的循環(huán)液通過(guò)原來(lái)管道進(jìn)入澄清槽。至此，整個(gè)循環(huán)閉合通過(guò)三個(gè)層次不同類型的循環(huán)溶液沖洗，達(dá)到降低初冷器阻力的目的，改造后如圖3所示。

圖2 1#，2#澄清槽開(kāi)孔后的四個(gè)閥門位置

圖3 改造完成后的初冷器噴灑流程

3.2 施工前工藝處理

3.2.1 單臺(tái)初冷器退液管碰頭關(guān)閉要碰頭的初冷器進(jìn)出口煤氣閥門，退液管內(nèi)微通蒸汽，拆除管線南側(cè)法蘭盲板，加閥門并在閥門南側(cè)加盲板以便隨后接管。

3.2.2 斷塔盤(pán)退液回機(jī)械化澄清槽

斷塔盤(pán)回液選擇選擇回到距離最近的3#，4#機(jī)械化澄清槽。關(guān)閉澄清槽進(jìn)液閥門，拆除末端法蘭盲板并改加閥門，在閥門外側(cè)加盲板以便對(duì)接回液管線。

3.2.3 機(jī)械化澄清槽取液管

在1#、2#大船西側(cè)距離底板1.3m、1.6m、1.9m、2.2m處分別帶壓開(kāi)四個(gè)DN100的口，并在開(kāi)孔閥門后加盲板連接管道。

3.2.4 來(lái)自澄清槽的輕質(zhì)焦油摻入中段循環(huán)液

在中段冷凝泵進(jìn)口管道上帶壓開(kāi)一個(gè)DN300口，在閥門上加盲板對(duì)接管道，讓機(jī)械化澄清槽的焦油氨水混合液進(jìn)入中部噴灑循環(huán)泵入口，所有管道焊接完畢后進(jìn)行打壓試漏無(wú)問(wèn)題投入使用。

3.3 實(shí)施前的準(zhǔn)備

檢修前準(zhǔn)備好以下檢修工具：吊車、電焊機(jī)2臺(tái)、氣割一套、倒鏈兩條、焊條若干、安全帶4條、防毒面具4套、正壓式空氣呼吸器2套、滅火器4具；施工安全技術(shù)方案，落實(shí)形成負(fù)責(zé)人、向施工人員安全技術(shù)交底

3.4 檢修過(guò)程中的安全措施

（1）整個(gè)施工過(guò)程中操作人員和檢維修人員勞保用品必須配備齊全。

（2）檢維修時(shí)人員登高作業(yè)必須系安全帶。

（3）抽堵盲板作業(yè)前，用蒸汽吹掃置換合格，施工作業(yè)過(guò)程中蒸汽吹掃保持正壓。

（4）把滅火器放到加盲板的平臺(tái)上，出現(xiàn)著火及時(shí)處理。

（5）機(jī)械化澄清槽內(nèi)是氨水和焦油的混合物，上部有空間有溢出的氨氣，此處和外界空氣沒(méi)有完全隔絕，由于溫度和液位變化，有可能進(jìn)入空氣形成爆炸性氣體混合物，因此，每次動(dòng)火前都要向空間內(nèi)加入氮?dú)獗３终龎海瑫r(shí)采用防火布把動(dòng)火空間充分圍擋，在相對(duì)密閉空間內(nèi)動(dòng)火。

3.5 具體實(shí)施

按照上述方案，提前做好工器具準(zhǔn)備和工藝處理，經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的施工，完成了整個(gè)初冷器噴灑洗萘的改造工作，期間利用初冷器退出期間，檢查了各層噴灑管的堵塞情況，具體開(kāi)孔情況等。

4 改造后運(yùn)行效果

初冷器噴灑洗萘改造完成后，編制了試車方案，上中下段連續(xù)在線噴灑，上段用熱氨水噴淋，中段用來(lái)自機(jī)械化澄清槽約70℃的氨水與焦油混合物噴淋，上中段退液在斷塔盤(pán)自流至機(jī)械化澄清槽，下段用冷凝液循環(huán)噴淋，以達(dá)到上段氨水除塵、中下部除萘除粉的目的，保持系統(tǒng)阻力不快速增加，在滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，由原來(lái)每天中夜班各噴淋一臺(tái)時(shí)間延長(zhǎng)至改造后的15d左右退出噴淋一臺(tái)，初冷器阻力由原來(lái)最低的300Pa維持至穩(wěn)定的800Pa左右，實(shí)現(xiàn)了初冷器阻力穩(wěn)定的目標(biāo)；連續(xù)噴淋無(wú)需操作，減少了員工勞動(dòng)量，更有利于凈化煤氣。初冷器阻力、器后溫度、煤氣凈化得到了很大的改善，達(dá)到預(yù)期效果。

由于下部循環(huán)泵流量受限，還沒(méi)有達(dá)到其他廠家至少三月不退出初冷器沖洗的目標(biāo)，今后計(jì)劃把現(xiàn)有流量為146m3/h更換為500m3/h的泵，通過(guò)加大沖洗的循環(huán)量，初冷器運(yùn)行質(zhì)量會(huì)更高。

5 結(jié)束語(yǔ)

初冷器作為焦化生產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)，隨著焦?fàn)t的大型化，初冷器也勢(shì)必隨著變化，但初冷器噴灑的好壞直接影響到初冷器的運(yùn)行質(zhì)量。通過(guò)改造，驗(yàn)證了三段噴灑及不同性質(zhì)噴灑液組合，實(shí)現(xiàn)初冷器阻力受控的目標(biāo)。初冷器尺寸增加后還要對(duì)內(nèi)部噴灑管道和噴口直徑進(jìn)行計(jì)算，均勻的噴灑將有利于初冷器的長(zhǎng)周期運(yùn)行，進(jìn)而提高煤氣凈化質(zhì)量，有助于整個(gè)煤氣凈化。