探析橫管式煤氣初冷器阻力大的原因及應對措施

孫志明

【摘? 要】在焦化行業內，煉焦過程必將產生大量焦爐荒煤氣，采用煤氣鼓風對焦爐荒煤氣進行處理就成為工作重點，不僅能夠促進環境的改善，還可以回收荒煤氣中大量的化工原材料，并帶來較大的經濟效益。但在焦化廠實際生產中，橫管式煤氣初冷器常常因阻力過高發生故障，對煤氣鼓風機的正常運作形成干擾，造成裝置沉積物阻塞與環境污染等問題。論文以湖北中平鄂鋼聯合焦化有限責任公司的橫管式煤氣初冷器為實例，簡要分析阻力增大的原因及應對措施。

【Abstract】In the coking industry， the coking process will produce a large number of coke oven gas. The treatment of coke oven gas with gas blower will become the focus of work， which can not only promote the improvement of the environment， but also recover a large number of chemical raw materials in the gas， and bring greater economic benefits. However， in the actual production of coking plant， the horizontal pipe gas primary cooler often fails because of the high resistance， which interferes with the normal operation of the gas blower， resulting in the problems of sediment obstruction and environmental pollution. This paper takes the horizontal pipe gas primary cooler of Hubei Zhongping Steel Joint Coking Company Limited as an example， and briefly analyzes the reasons and countermeasures of the increase of resistance.

【關鍵詞】橫管式煤氣初冷器;阻力;原因;應對措施

【Keywords】horizontal pipe gas primary cooler; resistance; reasons; countermeasures

【中圖分類號】TQ545? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0158-02

1 引言

湖北中平鄂鋼聯合焦化有限責任公司于2004年和2009年分兩期建設4座55孔JN60型復熱式焦爐，配套干熄焦、備煤、煤氣凈化及輔助設施，設計年產焦炭共220萬噸的規模，且4座焦爐均為頂裝式焦爐。煤氣凈化按專業化的系統生產流程，對焦爐生產中產生的荒煤氣進行處理：來自焦爐82℃荒煤氣通過氣液分離器、橫管初冷器、電捕、鼓風機、脫硫系統、硫銨系統、終冷粗苯系統，最后去除荒煤氣中化學物質及雜質，使得凈化后的煤氣能夠用于后續的工藝產線。

在進行焦爐荒煤氣的處理中，橫管式煤氣初冷器是比較重要的環節，由于自身體積小，占地面積不大，能夠極大程度地減少投入成本;運行機制簡便，且運行速率極快，能夠保障凈化煤氣的質量性，并產生一定的經濟效益;經過橫管式煤氣初冷器處理的焦爐荒煤氣，對環境的污染能力下降一個層次，具備極強的社會效益。表明橫管式煤氣初冷器不僅能夠為后續煤氣凈化過程提高凈化效率，更是保障整體生產流程能夠平穩運行的關鍵，在許多大型焦化企業都將其作為進行焦爐荒煤氣處理的關鍵工序，受到重視。

2 橫管式煤氣初冷器的運行機制

湖北中平鄂鋼聯合焦化有限責任公司的焦爐荒煤氣處理就是應用橫管式煤氣初冷器，但在近年來的凈化過程中，產生橫管式煤氣初冷器的內部溫度超過工藝要求，并且內部系統阻力變大，使得進行焦爐荒煤氣的凈化效率降低，并且傳遞大量的焦爐煤灰滯留在煤氣鼓風機內部，使得焦爐荒煤的頂部出口的煤氣溢滿，造成環境污染。此外，在受到的橫管式煤氣初冷器的阻力過大時，會導致凈化的煤氣質量降低，內氣體的溫度升高，體積增多，導致鼓風機長期超負荷運行。再者，由于橫管式煤氣初冷器的阻力增大，過濾效率低下，煤氣中存在大量煤渣使得其在管道與裝置內部進行沉積，影響裝置的運行效率與管道輸送量。

氣初冷化是進行煤氣凈化處理的基本要求，在進行焦爐荒煤氣的凈化過程中，要保持煤氣的初冷單位不出差錯，并且能夠在整體流程中平穩傳遞，才能將焦爐荒煤氣進行充分的凈化處理，同時達到提高經濟效益與社會效益的目的。湖北中平鄂鋼聯合焦化有限責任公司一期和二期各配有FN=4600m2橫管初冷器3臺，均為兩用一備模式，且凈化后煤氣作為后續軋鋼系統使用。橫管式煤氣初冷器的運行機制如下：首先將制造產出的焦爐荒煤氣通過氣液分離裝置中，將組成焦爐荒煤氣的焦油、氨水進行處理;再將分離后的雜性煤氣投進橫管式初冷器中，分兩段冷卻，上段采用28～32℃的循環水對初冷器各個部位的煤氣進行降溫至45℃，下段用16℃的制冷水將煤氣冷卻到21～22℃時，就基本完成了對焦爐荒煤氣的初冷過程;在而后的焦油裝置中對存在的焦油進行過濾，并在鼓風機的吹送下進入后續凈化流程。

3 橫管式煤氣初冷器阻力大的原因分析

3.1 初冷器的循環降溫方式會使得初冷液的雜質變多

在進行焦爐荒煤氣的初冷過程中，首先是對煤氣管道的頂部進行氣體冷凝，并且設備會隨著頂部冷凝過程的開始而形成雜質收集，同時期間會有初冷煤氣的冷凝液進入其中，經過循環的降溫方法后使得雜質在冷凝液沉積的越來越多。在含有雜質氣體進行二次初冷處理時，不斷變化的溫度差使得雜質繼續在橫管式煤氣初冷器流動，并且依靠溫度下降逐漸凝結成團，沉積在初冷器傳遞管道上，使得處理后的煤氣流通通道變小，形成阻力增大的狀況。

3.2 初冷器的循環降溫管控不到位

橫管式煤氣初冷器在實際運行過程中，由于要進行循環的溫度制冷，因此進行初冷工作的冷凝液的大體溫度應該為25℃。另外，循環降溫對溫度的要求較高，傳統操作手法很難在進行初冷工作時對溫度進行嚴格把控，如果出現溫度不足的情況，就會導致橫管式煤氣初冷器內部的運行效率降低，針對煤氣雜質的清理性能下降，在長時間的積累下形成初冷器管道的雜質沉積，使得初冷器的煤氣流通管道變小，造成橫管式煤氣初冷器阻力增加的情況。

3.3 焦化處理流程不嚴謹

大部分焦化企業采用頂裝式的煉焦爐，根據實踐經驗：焦化廠裝爐煤細密程度系數應當是68%～75%，但在實際生產過程中，由于配合煤由各種不同牌號、不同細度、不同粒度的煤料組成，并且煤的水氣含量不同，導致配合煤細度不穩定，細度過高時引起大量的煤粉會依附在焦爐荒煤氣進入橫管式煤氣初冷器。在凈化過程中，由于含煤粉的雜質不能通過初冷器進行全面清除，導致大部分雜質在初冷管道的內部積留，并隨著不斷的焦化過程而陸續增多，使得初冷器的流體管道變小，形成橫管式煤氣初冷器阻力增多的情況。

3.4 焦爐上端溫度控制不合理，溫度過高

在進行焦爐頂部加熱時，通常是將溫度加熱到880℃以上，煤炭在高溫的作用下在上部焦爐形成石墨、煤粉等，并且依附在焦爐荒煤氣中進入橫管式煤氣初冷器中，產生一定量的雜質，隨后黏附在煤氣焦油中形成團性雜質，此后進行初冷器的水氣加工會受到雜質的干擾，使得凈化效率變低，流通管道受阻，導致初冷器內部溫度增多。

3.5 初冷器清掃不及時，方法存在錯誤

由于初冷器的內部溫度循環作業會形成大量的雜質在管道內部沉積，因此，必須定期對初冷器進行清理工作。此外，清理工作必須按照嚴格的清理操作進行處理。進行初冷器的清理工作一定要進行徹底清理，不能采用傳統的蒸汽吹洗，應該結合一定比例的熱氨水進行噴灑，使得依附在管道內部的焦油雜質及其他化學混合物出現內部瓦解，從依附的管道內部脫落，使得初冷器在運行時受到的阻力更小。

4 橫管式煤氣初冷器阻力大的應對措施

4.1 管控冷凝噴灑溫度

初冷器內部的雜質主要含有萘元素，萘元素在30℃的環境才會進行溶解，因此，冷凝液的噴灑溫度應當在30℃以上，才能將附著在初冷器管道內部的雜質進行清除。進行溫度調節時，不能選擇過高的溫度，高溫會使得初冷器失去原有存在的意義，使得預計初冷效果不達標。在焦化廠進行橫管式煤氣初冷器時，應該對冷凝液的噴灑溫度進行嚴格管控，并且根據實際情況作出改動，減少初冷器遭遇的阻力。

4.2 多建排渣泵

根據橫管式煤氣初冷器的運行狀況，出現嚴重凈化雜質效率低下的情況，在冷凝槽的底部進行排渣泵的安裝，能夠對初冷器的排渣壓力進行一定的承擔，不僅能夠結合初冷器進行高效組合排渣，也能對初冷器管道內部的附著雜質進行強硬驅逐。

4.3 焦化流程嚴格按照工序操作

橫管式煤氣初冷器所面對的焦爐荒煤氣主要雜質是焦粉，為了從根源上減少橫管式煤氣初冷器的工作量，要對生產工人進行嚴格的技術培訓，根據相關工序及具體操作方式進行煤料粉粹細度的嚴格規定和管理。此外，保持焦爐的上端溫度持續在880℃以上，并實施跟蹤監測。

4.4 定期進行橫管式煤氣初冷器的清掃

初冷器的受阻壓力達到1500Pa時，首先關閉煤氣進入初冷管通道，采用熱性氨水進行管道整體的噴灑，持續到初冷器的上端有蒸汽滲出。此外，還要進行定期的初冷器管道排查與清洗。

5 結語

橫管式煤氣初冷器在長期的工作雜質的影響、操作流程不當等情況，導致流通管道內部附著大量雜質，使得初冷器受到的阻力增加，嚴重影響焦爐荒煤氣凈化效率與質量，應當定期進行初冷器清洗、嚴格把控工序流程，減少初冷器受到的阻力，提高焦化廠的經濟效益與社會效益。

【參考文獻】

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