焦炉煤气净化的分析与探讨

仇振东，李长杰

(包钢(集团)公司焦化厂，内蒙古 包头 014010)



焦炉煤气净化的分析与探讨

仇振东，李长杰

(包钢(集团)公司焦化厂，内蒙古 包头 014010)

通过包钢焦化厂5#、6#焦炉的生产实践，分析了在使用焦炉煤气加热时，由于焦炉煤气净化不理想，对焦炉加热设备、焦炉加热系统管理及焦炉环保方面带来的不利因素，提出了焦炉煤气需深度净化的观点。

焦炉煤气；净化；加热系统

引 言

炼焦生产过程是一个煤的高温干馏过程。干馏过程中从煤中热解出来的气体一般叫荒煤气，冷却后送到煤气净化车间，净化后回到焦炉内用于焦炉加热。纯净的回炉煤气，才能保证焦炉安全环保生产。

炼焦煤在焦炉炭化室内进行密闭干馏后，热解出650 ℃～700 ℃的荒煤气(粗煤气)，经过热氨水喷洒，使其冷却到80 ℃～85 ℃，冷凝液被氨水冲到煤气净化车间。通常每吨煤需要6 m3～8 m3、温度为70 ℃～75 ℃的氨水，氨水压力约为0.2 MPa以上。如果氨水温度低、压力小、量少，就容易造成集气管或吸气管沉积焦油而堵塞[1]。

荒煤气中主要成分如表1。经过桥管氨水喷洒，有60%左右的焦油雾被冷却下来，然后进入煤气净化车间。

在煤气净化车间，荒煤气中的焦油雾、水、氨、硫化物、氰化物、苯族烃、萘等杂物脱除后，得到净煤气，送到焦炉或者外部炉窑用于加热，也可民用或者作为其他化工产业的原料。

表1 荒煤气(粗煤气)主要成分含量

回炉加热用的焦炉煤气，其主要成分为氢气和甲烷，也叫净煤气，成分如表2。

表2 净煤气组成

1 焦炉煤气净化不理想的因素分析

1.1 焦炉煤气内杂质对于焦炉砌体及加热设备的影响

如果回炉的净焦炉煤气净化得不理想，回炉的煤气中就会有焦油、萘、硫化氢、氨、氮氰化物等混合物，逐渐沉积到管道下部、开闭器、流量孔板、管道末端，还可能挂结到其他设备上，增加了煤气输送阻力，影响煤气的流量和分布。氮和硫化氢、氰化物等酸性物质的最大危害是腐蚀管路和设备，管道上有潮湿物覆盖时，内外腐蚀更加严重。

含有较多水气、硫化物、氰化物、氨等的回炉煤气，燃烧后生成具有腐蚀性的热气体，经过小烟道、分烟道、烟囱时会使小烟道衬砖、分烟道砌体、烟囱上的衬砖受到腐蚀，使耐火砖剥皮脱落，在废气交换开闭器处砣杆被腐蚀变细，对于加热系统来说有极大的安全隐患。

我们知道，在230 ℃～415 ℃时，硫化氢、氮气，尤其是氰化物和硫化氢、水蒸气的混合气，具有较强的腐蚀性，对焦炉的加热设备及加热系数都有很大的影响。

煤气中水气较多时，在管道中冷凝下来，积存到开闭器、管道末端等低处，显示出煤气压力波动，管道内有水冲击声，积水处敲打时声音发闷，影响焦炉加热；外部管道积水过多时，可能压裂管道。在日常管理中必须经常检查水封，使冷凝液及时排出。各处放水管道要定时检查，排放冷凝水，确保冷凝水排出系统通畅且不外漏。

北方地区焦化厂的室外煤气管道常被水、萘、焦油等杂物冻结堵塞，使煤气压力大幅降低，堵塞点常出现在外部开闭器、流量孔板、调节翻板和管道拐弯处，只需用火烤或通汽使之溶化排出即可。处理后对这些点要进行保温。

通蒸汽时，要缓慢顺着煤气流出方向进行，决不能逆煤气流向猛通蒸汽，防止局部温差太大而导致管道炸裂。日常维护中，要经常灵活开闭器和蒸汽考克，防止打不开或者关不上。

1.2 焦炉煤气内杂质对于焦炉加热的影响

焦炉加热用的交换旋塞、煤气立管、横管、小支管处的孔板，由于孔径较小，极易挂结焦油和萘，堵塞管路，影响煤气合理分布，破坏焦炉温度的均匀性。

废气在砣体和小翻板等处，挂结硬实的瓦斯灰，可使废气砣失去严密性，导致在加热时有煤气直接进入废气系统，造成煤气浪费。同时。由于煤气量的损失，导致煤气流量调节也不灵敏，进而影响炉温的均匀性。

煤气交换旋塞挂焦油后，交换阻力大，甚至会拉断旋塞搬把或者附近管件，漏出的煤气会伤人或者爆炸。所以，要投入大量人力、物力清扫活动考克，清除管内及小孔板上的焦油。日常，还需适当开预热器，安装自动润滑系统，保持交换旋塞除炭系统正常运行，减少体力劳动，保证安全生产、调温顺利。

1.3 焦炉煤气内杂质对于焦炉环保的影响

焦炉煤气所含杂质对于焦炉环保的影响主要是焦炉烟囱在线监测的二氧化硫达标排放难以满足，主要表现在以下几个方面：

1) 焦炉炉体本身存在窜漏现象，在加热过程中会有煤料中硫分进入燃烧系统，导致烟囱废气排放二氧化硫含量升高。

2) 加热用焦炉煤气含硫成分较高。焦化厂用HPF法或AS法湿法脱硫后，H2S质量浓度只可以脱到300 mg/m3左右，将它用于燃烧给焦炉加热时会生成二氧化硫，进而加剧了由于炉体串漏导致的焦炉烟囱烟尘在线监测超标现象[2]。

3) 若焦炉煤气含有萘等杂物较多，加热过程中废气在砣体和小翻板等处会挂结硬实的瓦斯灰，导致废气砣落不到位，在下降气流时会有大量煤气直接进入废气系统，导致煤气监测时二氧化硫成分升高。

2 结论

氨和硫化氢在煤气燃烧时会变成氮的氧化物和硫的氧化物，严重污染环境，这些有害物质必须从煤气净化系统中除去，并使其变成有价值的化工产品。因此，焦化厂应设置深度煤气净化系统，消除加热设备存在腐蚀磨损隐患，杜绝输送系统的堵塞，同时消除因煤气含杂导致的炉温不均对焦炭质量的影响。尤其是焦炉烟囱污染物排放的二氧化硫在线监测需满足《炼焦工业化学污染物排放标准》时，应考虑焦炉煤气的深度净化。

[1] 于振东，蔡承祐.焦炉生产技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2003:93-94.

[2] 张兴柱.HPF湿式氧化法焦炉煤气脱硫脱氰技术[J].燃料与化工,2003,34(4):205-206.

Analysis and discussion on the purity of the recycled coal gas in coke oven

QIU Zhendong, LI Changjie

(Coking Plant of Baogang Group, Baotou Neimengu 014010, China)

According to the productive practice of the 5#、6# coke oven in coking plant of Baogang, this paper analyzes the unfavorable factors to coke oven heating equipment, coke oven heating system management and coke oven environmental protection when the coke oven gas is heated source, which stem from coke oven gas with low purity, and it puts forward the deep purification of coke oven gas.

coke oven gas; purification; heating system

2016-07-12

仇振东，男，1981年出生，2005年毕业于内蒙古工业大学，工学学士。研究方向：焦炉生产、环保管理等。

生产与应用

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2016.05.25

TQ546.5

A

1004-7050(2016)05-0086-02