鞍鋼鲅魚(yú)圈焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)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(yú)圈鋼鐵分公司，遼寧 營(yíng)口115007）

鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司 （以下簡(jiǎn)稱“鲅魚(yú)圈”）煉焦部裝備有國(guó)內(nèi)首次自主設(shè)計(jì)的先進(jìn)7 m 52孔JNX-70-2型焦?fàn)t4座，設(shè)計(jì)年產(chǎn)焦炭255萬(wàn)t，焦?fàn)t煤氣處理量為126 000 m3/h。2019年1月開(kāi)始，焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時(shí)間由20 h縮短至19 h，生產(chǎn)負(fù)荷大幅提高，焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力升高，最高達(dá)到24 000 Pa。生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，由于鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷增大，焦?fàn)t頻繁出現(xiàn)放散點(diǎn)火現(xiàn)象，影響了正常煉焦生產(chǎn)秩序。為解決此問(wèn)題，鲅魚(yú)圈煉焦部對(duì)煤氣凈化系統(tǒng)阻力增大原因進(jìn)行了分析，并提出了處理措施，實(shí)施后效果良好。

1 煤氣凈化系統(tǒng)阻力增大原因分析

鲅魚(yú)圈焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)工藝流程為來(lái)自氣液分離器的焦?fàn)t煤氣→初冷器→電捕焦油器→鼓風(fēng)機(jī)→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(wǎng)。

鲅魚(yú)圈煤氣凈化系統(tǒng)各部位阻力情況見(jiàn)表1。由表1可以看出，初冷氣阻力、鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力、洗苯塔阻力和脫硫塔阻力均超出了規(guī)定值，說(shuō)明煤氣凈化系統(tǒng)內(nèi)多處存在問(wèn)題，直接影響鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力。因此，對(duì)煤氣凈化系統(tǒng)的鼓風(fēng)工序、硫酸銨工序、粗苯工序、脫硫工序及煤氣管道系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一 步測(cè)量排查，查找分析鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力增大原因。

表1 鲅魚(yú)圈煤氣凈化系統(tǒng)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(qū)域鼓風(fēng)工序設(shè)有6臺(tái)橫管初冷器，分三段冷卻焦?fàn)t來(lái)的荒煤氣。對(duì)鼓風(fēng)工序測(cè)量發(fā)現(xiàn)，初冷器阻力最高達(dá)到2 100 Pa，明顯高于正常生產(chǎn)情況下的1 300～1 500 Pa，且各臺(tái)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(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，2#初冷器堵塞嚴(yán)重，煤氣通過(guò)量較少，導(dǎo)致初冷器阻力增大［1］。

1.2 冷卻水量降低，集合溫度偏高

經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，初冷器二段循環(huán)水和三段低溫水量不足，循環(huán)水流量為3 800 m3/h，較設(shè)計(jì)流量低400 m3/h；低溫水流量只有600 m3/h左右，較設(shè)計(jì)流量低200 m3/h，導(dǎo)致初冷器集合溫度維持在24～25℃，超過(guò)了技術(shù)規(guī)程規(guī)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(duì)硫酸銨工序飽和器阻力進(jìn)行測(cè)量，飽和器阻力在2 000 Pa以下，符合技術(shù)規(guī)定。但對(duì)飽和器后煤氣管道阻力進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，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(guò)2 500 Pa，說(shuō)明這段煤氣管道長(zhǎng)期積硝，已經(jīng)嚴(yán)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(yīng)不穩(wěn)定以及煤氣前道工序生產(chǎn)波動(dòng)等問(wèn)題，洗苯塔和脫硫阻力逐漸增大。洗苯塔單臺(tái)阻力最高達(dá)到3 200 Pa，兩臺(tái)洗苯塔合計(jì)超過(guò)5 000 Pa；脫硫塔阻力超過(guò)4 000 Pa，最高達(dá)到5 100 Pa。根據(jù)各段實(shí)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(guī)清掃時(shí)留下的殘留物，如繼續(xù)采取常規(guī)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(jīng)取樣試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該沉積物能較好地溶于脫苯洗油，且脫苯洗油在廠內(nèi)容易獲取，因此，決定開(kāi)展脫苯洗油清洗初冷器試驗(yàn)［2］。

脫苯洗油清洗初冷器試驗(yàn)裝置示意圖見(jiàn)圖1。由圖1可以看出，現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)了臨時(shí)洗油槽，同時(shí)，試驗(yàn)中充分利用現(xiàn)有設(shè)備、管道，如現(xiàn)場(chǎng)備用泵、冷凝液清掃管等，以節(jié)約試驗(yàn)費(fèi)用。

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

此試驗(yàn)首先在堵塞最嚴(yán)重的2#初冷器上實(shí)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(jiàn)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(jīng)過(guò)研判，在不超過(guò)額定電流的情況下，將循環(huán)水泵和低溫水泵出口閥門(mén)開(kāi)大，提高系統(tǒng)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(shí)對(duì)每臺(tái)初冷器的冷卻水進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，將入初冷器的循環(huán)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(dá)到了預(yù)期效果。按照pV=nRT計(jì)算，當(dāng)溫度降低3℃時(shí)，煤氣體積降低1%，初冷器阻力也相應(yīng)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(duì)硫銨飽和器后至終冷塔前煤氣管道嚴(yán)重堵塞的問(wèn)題，考慮到其無(wú)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(chǎn)，以便將原有管道進(jìn)行停產(chǎn)清透［3］。新增硫銨飽和器至終冷塔前煤氣管道示意圖見(jiàn)圖2。該措施實(shí)施后，有效減少了管道阻力損失，系統(tǒng)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(jī)會(huì)分別將四臺(tái)捕霧器拆卸并吊至地面，采取直接蒸汽預(yù)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(jié)晶等沉積物清理干凈［4-5］。捕霧器清透前后對(duì)比如圖3所示。

圖3 捕霧器清透前后對(duì)比Fig.3 Comparison of Mist Catcher before and after Cleaning

由圖3可以看出，回裝后重新測(cè)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(jì)降低了約1 900 Pa，減阻效果十分明顯。

采取上述各項(xiàng)措施后，焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)后煤氣阻力由24 000 Pa降低至20 000 Pa，符合鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力工藝技術(shù)要求，保證了焦?fàn)t的穩(wěn)定順行。

3 結(jié)語(yǔ)

鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司煉焦部對(duì)焦?fàn)t煤氣阻力增大的原因進(jìn)行了分析，并采取了一系列解決措施，通過(guò)脫苯洗油清洗2#初冷器試驗(yàn)，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(guī)操作；通過(guò)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(guò)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(yán)重堵塞問(wèn)題，系統(tǒng)阻力降低了約1 300 Pa；通過(guò)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(xiàng)措施實(shí)施后，焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)后煤氣阻力由24 000 Pa降低至20 000 Pa，保證了焦?fàn)t的穩(wěn)定順行。