鞍鋼鲅魚圈焦爐煤氣凈化系統阻力增大原因分析及處理

馬銀華，武斌，李志，夏偉

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司 （以下簡稱“鲅魚圈”）煉焦部裝備有國內首次自主設計的先進7 m 52孔JNX-70-2型焦爐4座，設計年產焦炭255萬t，焦爐煤氣處理量為126 000 m3/h。2019年1月開始，焦爐周轉時間由20 h縮短至19 h，生產負荷大幅提高，焦爐煤氣凈化系統鼓風機機后阻力升高，最高達到24 000 Pa。生產運行過程中，由于鼓風機負荷增大，焦爐頻繁出現放散點火現象，影響了正常煉焦生產秩序。為解決此問題，鲅魚圈煉焦部對煤氣凈化系統阻力增大原因進行了分析，并提出了處理措施，實施后效果良好。

1 煤氣凈化系統阻力增大原因分析

鲅魚圈焦爐煤氣凈化系統工藝流程為來自氣液分離器的焦爐煤氣→初冷器→電捕焦油器→鼓風機→硫銨飽和器→終冷塔→洗苯塔→脫硫塔→精脫硫塔→凈化后的煤氣并入管網。

鲅魚圈煤氣凈化系統各部位阻力情況見表1。由表1可以看出，初冷氣阻力、鼓風機機后阻力、洗苯塔阻力和脫硫塔阻力均超出了規定值，說明煤氣凈化系統內多處存在問題，直接影響鼓風機機后阻力。因此，對煤氣凈化系統的鼓風工序、硫酸銨工序、粗苯工序、脫硫工序及煤氣管道系統進行進一 步測量排查，查找分析鼓風機機后阻力增大原因。

表1 鲅魚圈煤氣凈化系統各部位阻力情況Table 1 Resistance of Each Part to Gas Purification System in Bayuquan Pa

1.1 初冷器堵塞，初冷器阻力大

煤氣凈化區域鼓風工序設有6臺橫管初冷器，分三段冷卻焦爐來的荒煤氣。對鼓風工序測量發現，初冷器阻力最高達到2 100 Pa，明顯高于正常生產情況下的1 300～1 500 Pa，且各臺初冷器出口煤氣溫度不均， 其中 1#、3#、4#、5#和 6#初冷器出口煤氣溫度范圍為24～25℃，而2#初冷器出口煤氣溫度一直維持在19℃。經排查發現，2#初冷器堵塞嚴重，煤氣通過量較少，導致初冷器阻力增大［1］。

1.2 冷卻水量降低，集合溫度偏高

經排查發現，初冷器二段循環水和三段低溫水量不足，循環水流量為3 800 m3/h，較設計流量低400 m3/h；低溫水流量只有600 m3/h左右，較設計流量低200 m3/h，導致初冷器集合溫度維持在24～25℃，超過了技術規程規定的上限22℃。

1.3 硫酸銨飽和器后至終冷塔前煤氣管道阻力異常

對硫酸銨工序飽和器阻力進行測量，飽和器阻力在2 000 Pa以下，符合技術規定。但對飽和器后煤氣管道阻力進行進一步測量時發現，飽和器后至終冷塔前的煤氣管道，距離飽和器約30 m處，阻力異常，最高超過2 500 Pa，說明這段煤氣管道長期積硝，已經嚴重堵塞。

1.4 捕霧器堵塞，洗苯塔和脫硫塔阻力增大

由于原料洗油供應不穩定以及煤氣前道工序生產波動等問題，洗苯塔和脫硫阻力逐漸增大。洗苯塔單臺阻力最高達到3 200 Pa，兩臺洗苯塔合計超過5 000 Pa；脫硫塔阻力超過4 000 Pa，最高達到5 100 Pa。根據各段實際阻力與理論阻力差值確定堵塞部位為主要為捕霧器。

2 采取措施及效果

2.1 采取脫苯洗油清洗初冷器

初冷氣管束上沉積的主要是焦油渣和萘等常規清掃時留下的殘留物，如繼續采取常規辦法處理，如氨水沖洗、熱煤氣清掃、蒸汽清掃等，已難以取得明顯效果。經取樣試驗發現，該沉積物能較好地溶于脫苯洗油，且脫苯洗油在廠內容易獲取，因此，決定開展脫苯洗油清洗初冷器試驗［2］。

脫苯洗油清洗初冷器試驗裝置示意圖見圖1。由圖1可以看出，現場增設了臨時洗油槽，同時，試驗中充分利用現有設備、管道，如現場備用泵、冷凝液清掃管等，以節約試驗費用。

圖1 脫苯洗油清洗初冷器試驗裝置示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Test Installation for Rinsing Primary Cooler with Debenzolization Washing Oil

此試驗首先在堵塞最嚴重的2#初冷器上實施。使用脫苯洗油清洗2#初冷器后，初冷器阻力降低了約500 Pa，可見脫苯洗油清洗初冷器措施取得了明顯成效。

2.2 提高冷卻水量

經過研判，在不超過額定電流的情況下，將循環水泵和低溫水泵出口閥門開大，提高系統總水量，然后在確保其他工序冷卻效果的前提下，降低其他工序冷卻水用量，同時對每臺初冷器的冷卻水進行精準調控，將入初冷器的循環水流量提高至4 100 m3/h，低溫水水量提高至778 m3/h。采取以上措施后，各初冷器煤氣出口溫度均低于22℃，達到了預期效果。按照pV=nRT計算，當溫度降低3℃時，煤氣體積降低1%，初冷器阻力也相應降低了約300 Pa。

2.3 新增硫銨飽和器至終冷塔前煤氣管道

針對硫銨飽和器后至終冷塔前煤氣管道嚴重堵塞的問題，考慮到其無法在線更換，決定在硫銨飽和器至終冷塔前新增一條煤氣管道替代原有管道生產，以便將原有管道進行停產清透［3］。新增硫銨飽和器至終冷塔前煤氣管道示意圖見圖2。該措施實施后，有效減少了管道阻力損失，系統阻力降低了約1 300 Pa。

圖2 新增硫銨飽和器至終冷塔前煤氣管道示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Installing New Gas Pipe between Ammonium Sulfate Saturator and Final Cooling Tower

2.4 清透洗苯塔和脫硫塔捕霧器

利用檢修機會分別將四臺捕霧器拆卸并吊至地面，采取直接蒸汽預熱后再人工清透的方法清透捕霧器，將捕霧器上積累的萘結晶等沉積物清理干凈［4-5］。捕霧器清透前后對比如圖3所示。

圖3 捕霧器清透前后對比Fig.3 Comparison of Mist Catcher before and after Cleaning

由圖3可以看出，回裝后重新測定得出，洗苯塔煤氣阻力降低了1 500 Pa左右，脫硫塔煤氣阻力降低了400 Pa，阻力合計降低了約1 900 Pa，減阻效果十分明顯。

采取上述各項措施后，焦爐煤氣凈化系統鼓風機后煤氣阻力由24 000 Pa降低至20 000 Pa，符合鼓風機機后阻力工藝技術要求，保證了焦爐的穩定順行。

3 結語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部對焦爐煤氣阻力增大的原因進行了分析，并采取了一系列解決措施，通過脫苯洗油清洗2#初冷器試驗，初冷器阻力降低了約500 Pa，考慮將脫苯洗油清洗初冷器作為常規操作；通過提高冷卻水量，將初冷器后集合溫度降低至22℃以下，使初冷器阻力降低了約300 Pa；通過新增硫銨飽和器至終冷塔前煤氣管道，解決了硫銨飽和器后至終冷塔前煤氣管道嚴重堵塞問題，系統阻力降低了約1 300 Pa；通過清透洗苯塔和脫硫塔捕霧器，洗苯塔阻力降低了約1 500 Pa，脫硫塔阻力降低了400 Pa。各項措施實施后，焦爐煤氣凈化系統鼓風機后煤氣阻力由24 000 Pa降低至20 000 Pa，保證了焦爐的穩定順行。