煤氣水封裝置在焦化廠的應用情況分析

高 巍 趙玉梅 秦敬波 王大利 王嘉偉

(1.山西鐵道職業技術學院,山西 太原 030013; 2.臨汾萬鑫達焦化有限責任公司,山西 臨汾 041500;3.山西大學 環境與資源學院,山西 太原 030006)

焦化廠產出的焦爐煤氣,鋼鐵廠產出的高爐煤氣、轉爐煤氣及煤制氣裝置產生的煤氣中均含有較多的水,管道中的積水會增加管道支架荷重并減小管道的流通面積,影響煤氣輸送,因此需要及時排出管道和煤氣設備中的冷凝水。同時,煤氣泄漏會造成安全事故,造成人員傷亡和企業財產損失,因此企業生產中需加大煤氣水封裝置的創新力度,改善工作環境,提高安全生產系數。

煤氣水封裝置要求入口壓力高于設計壓力時允許煤氣通過,在入口壓力低時保證出口處煤氣不會逆流回入口管,并且能同時排出煤氣管道和煤氣設備中的冷凝液,提高煤氣品質。然而,老式煤氣密封裝置密封效果差(現場CO含量為200～1 000 ppm),無觀察視鏡,排污水先存儲在槽體中,不僅占據生產場地,加大工作強度,更是帶來安全隱患。上述弊端直接導致工作成本高、強度大、現場異味逸散、環境衛生差等問題[1]。

針對上述問題,團隊經過查閱資料,相互討論,設計出一種新型的煤氣水封密封裝置,克服了現有技術的缺陷。加裝觀察孔、水封出口全密封、增加泵引流冷凝液,改進后可觀察冷凝液情況,無異味逸散,從根本上解決了實際生產中存在的問題。

1 行業現狀

老式煤氣密封裝置問題比較嚴重,現場圖如圖1。主要表現為下液口密封不良,現場異味逸散大,達不到環境監測要求。焦化廠焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣等場所有煤氣逸散情況,不僅對該崗位工人呼吸系統產生嚴重影響,還有很大的安全隱患。

圖1 老式煤氣密封裝置現場圖

煤化工是國民生活、生產中不可缺少的重要部分,生產工藝中使用或中間產品有煤氣的企業占據一定的比例。煤氣的安全使用與企業安全生產息息相關。因煤氣逸散造成工人呼吸道疾病時有發生,特別是有一大批早期建設的企業因沒有安全要求以及技術條件的限制,無法解決現場異味逸散情況。目前安全生產越來越受到各級部門的重視,一旦發生安全事故,不僅給企業帶來重大的經濟損失,更會帶來嚴重的負面影響。因此在企業推廣新型煤氣密封裝置系統勢在必行[2]。

2 新型煤氣水封裝置

臨汾萬鑫達有限責任公司研發了一款新型煤氣水封密封裝置,見圖2。該裝置通過增加玻璃視鏡便于崗位工人查看煤氣冷凝液,觀察煤氣管道是否堵塞;去除了殘留液收集槽,由延伸管道直接將液體通過泵輸送至廢水回收站;調整了煤氣管道密封性,減少了CO逸散。從傳統密封裝置密封效果差(現場CO含量為200～1 000 ppm)改善為密封無異味(現場CO含量為0～5 ppm)。該裝置從根本上解決了實際生產中存在的問題。

圖2 新型煤氣水封密封裝置圖

該煤氣水封密封裝置的原理是利用水的靜壓力阻止煤氣流動。煤氣水封的作用有3種:(1)用于排出煤氣管道中積存的冷凝水;(2)用于切斷煤氣管道;(3)用于煤氣逆止。溢流水封是為了排放積水或防止設備超壓,超壓時可以從設備泄壓。水封高度及插入管深度由工藝要求及設備配置決定。檢修水封是為了將裝置與系統或其他設備進行隔絕,以便設備進行置換及吹除后進行檢修。

3 新型煤氣水封裝置應用情況

新型煤氣水封裝置于2020年4月在臨汾萬鑫達焦化有限責任公司投入使用,全廠需90多個該裝置。圖3是化產車間其中一組初冷器不同工段使用新型煤氣水封裝置情況圖。

圖3 化產車間一組初冷器使用新型煤氣水封裝置情況流線圖

同時,該裝置在同行業相互交流后,山西光大焦廠、襄汾宏源焦化、襄汾星源鋼鐵在2021年采用該技術投入生產中[3]。

4 結語

將新式、老式煤氣密封裝置從性能、產生效果及工人勞動強度等情況進行了對比,結果見表1。

表1 新舊煤氣水封裝置性能對比

新式煤氣水封密封裝置的產品優勢體現在以下幾個方面:

(1)提升環保指標,改善現場環境,提升操作精細化程度,減少勞動量。

(2)煤氣冷凝液可以通過管道直接回收,避免了定期定點拉運或者抽送液體[5]。

(3)改裝費用較低,有利于大范圍推廣。

(4)靈活性較強,煤氣水封的安裝距離在200～250 m之間,每個企業可根據自家的煤氣管線長度設計。

對比應用前后,我們團隊研發的新型煤氣水封裝置克服了老式水封裝置密封性差、導致煤氣中夾雜水分、影響下一步工藝等弊端。投入使用后,公司現場VOCs治理提升了一個檔次。該裝置具有環保、低耗、占地面積小、生產成本低、無安全風險因素等優點,實際應用效果非常好,值得推廣應用[4]。