剩余氨水在焦化鼓冷系统中的使用

(湖南华菱煤焦化有限公司 , 湖南 湘潭 411101)

剩余氨水在焦化鼓冷系统中的使用

王先平

(湖南华菱煤焦化有限公司,湖南湘潭411101)

介绍了湖南华菱煤焦化有限公司化产回收系统的鼓冷系统运行中存在的问题，对其造成的原因进行了全面分析，并提出了将剩余氨水引入初冷系统综合利用的解决方法，取得了较好的运行效果。

鼓冷系统 ; 使用 ; 剩余氨水

由配合煤中的9%～12%的水分以及炼焦过程配合煤中的氢与氧在高温下产生的化合水(占2%～4%)组成，这两部分水在炼焦过程中变成水蒸气随荒煤气一起逸出，经冷凝后，与氨气形成氨水。除补充循环氨水喷洒焦炉桥管一部分损失外，其余部分为剩余氨水。剩余氨水需进行生化处理，其特性见表1。剩余氨水产生于炼焦过程，分离于煤气净化系统中的鼓冷工序系统。鼓冷系统的焦油氨水分离缸将煤焦油与循环氨水分离，循环氨水多余部分满流至剩余氨水系统。 目前剩余氨水经过除油，送至蒸氨脱除氨氮，生化处置达标合格后排至企业中水系统，在煤气净化车间的鼓冷系统运用较少。但由于剩余氨水产生于炼焦过程，分离于鼓冷系统，不能在鼓冷系统综合利用。利用其余热及相似相容原理，将其用于鼓冷系统的煤气管道及煤气初冷器的清扫，鼓冷系统的工艺管道和水封的清扫与伴热。本文介绍了氨水在煤气净化系统中鼓冷工序的利用及使用实践情况。

表1 剩余氨水参数

湖南华菱煤焦化有限公司焦炉煤气净化系统是与产焦240万t/a焦炭生产能力配套，设计焦炉煤气处理量为120 000 m3/h，煤气初冷系统采用5台横管初冷器，4开1备，F=4 600 m2。

将煤气从82～84 ℃冷却到21～24 ℃。煤气经过初冷器后进入电捕焦油，由鼓风机送到脱硫工序。初冷系统初冷器上段冷凝液进入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵送到初冷器上段循环喷洒，多余部分送入焦油氨水分离槽。初冷器下段冷凝液经水封槽进入下段冷凝液槽，再经下段冷凝液泵送入初冷器下段循环喷洒，多余部分经冷凝液槽上部联通管流入上段冷凝液槽。为保证初冷器的冷却效果，在其顶部用热循环氨水不定期冲洗，以清除管壁上的焦油、萘等杂质，如图1所示。由于焦化工艺特点，焦炉煤气内含有一定量煤粉、萘、焦油杂质沉积在初冷器管壁上，运行2个月左右后，使初冷器阻力上升，必须定期倒换并逐台退出，将其内部杂质清扫干净。同时煤气道内也因运行一段时间，积渣严重，必须清扫。目前大部分焦化厂均采用蒸汽进行清扫，方式为自初冷器底部用蒸汽清扫至放散管有大量蒸汽冒出20 min左右。煤气管道及其它工艺介质管道的清扫也采用蒸汽直接清扫。

1 存在的问题

①由于蒸汽热能较大，所以设计初冷器清扫全部用蒸汽清扫，但时间较长约8 h，初冷器热胀冷缩损伤较大，清扫排出的尾汽有害，如果长时间排放于大气中，对环境不利。②蒸汽清扫过程较为复杂，先关煤气阀门，打开放水管排空所有水，再开蒸汽进行清扫，过程复杂，而且蒸汽浪费较大，初冷器管程内的冷却水必须全部排空，有利于减少蒸汽清扫时间。③初冷系统煤气管道煤粉、萘、焦油均通过蒸汽清扫，清扫过程流动性不好，只能将蒸汽接触到萘、油熔化。清扫过程废水较多。水封等用蒸汽清扫，增加蒸氨废水量。④伴热管利用蒸汽使冷凝液水温高、废水量增加较大等。⑤初冷器出口煤气温度高，运行不稳定。煤气挟带焦油量大。对后面工序影响较大。

2 剩余氨水综合利用

2.1 用初冷器清扫代替原来的蒸汽清扫

①目前华菱煤焦化公司有剩余氨水泵3台，2开1备，Q=75 m3/h，H=53 m，将3台剩余氨水泵中3#出口接分支至原来的初冷器喷洒管主管上，配管至蒸汽清扫喷淋管阀门处，保留原有喷淋管的蒸汽清扫管等。可以随阻力上升及杂质黏附情况进行分段清扫，蒸汽清扫是自下而上清扫，剩余氨水清扫是分段自上而下清扫。减少从底部清扫至顶部，放散管冒大汽后才清扫完毕的缺陷。改进前初冷器系统工艺流程图见图1。改进后初冷器系统工艺流程图见图2。②规范并简化清扫操作流程。只将进出口煤气阀门关闭，关闭管程的冷却水，并不需要放空，稍开放散管，用剩余氨水直接分段喷洒清洗。利用剩余氨水的喷洒及热量将萘、油熔化并冲洗下来。简化清扫工艺，优化清扫操作，减少职工劳动强度。③剩余氨水清扫由于直接冲洗与熔化，所以时间较短，而且清扫过程不受其它外界影响，蒸汽则由外单位供给，受外部影响较大。蒸汽压力低时不能进行清扫。

1.初冷器 2.下段水封槽 3.上段水封槽 4.下段冷凝液槽 5.上段冷凝液槽 6.下段冷凝液泵 7.上段冷凝液循环泵 8电捕焦油器 9煤气鼓风机

1.初冷器 2.下段水封槽 3.上段水封槽 4.下段冷凝液槽 5.上段冷凝液槽 6.下段冷凝液泵 7.上段冷凝液循环泵 8剩余氨水泵 9电捕焦油器 10.煤气鼓风机

2.2 利用剩余氨水清扫电负压区焦炉煤气管道

①负压区焦炉煤气管道因吸力较大，大量经初冷器未去除干净的萘、油雾沉积在负压区煤气主管上造成堵塞，国内有多家焦化厂因负压区煤气管道均堵塞2/3的现象，严重影响煤气鼓风机的安全运行。②通过带压开孔技术，将堵塞位置接上剩余氨水，用剩余氨水直接冲洗煤气主管，因剩余氨水的热量及良好的流动性，洗萘洗油效果良好，所以能较好地将堵塞物清除，排出管道外。

2.3 用剩余氨水代替蒸汽清扫焦炉煤气水封油封

鼓冷区域焦炉煤气设备排液装置(俗称含油量多的为油封，含氨水量多的为水封)较多，如鼓风机、电捕焦油器、初冷器、煤气主管均设有排液器，排液气管内有剩余氨水且温度在72～75 ℃，由于沉积在排液器中的萘的结晶点比纯萘要低，约74 ℃，正好利用剩余氨水代替蒸汽，可利于熔化其中的萘，对积油进行加热，保持其流动性，能将沉积在排液器内的积油积萘去除。

2.4 管道伴热，节约能源创效

初冷器上下段冷凝液排出管因温度较低，易积萘堵塞，特别是冬天更易堵塞，所以需要用蒸汽伴热或直接加入蒸汽加热，易使内部积渣沥青化。由于剩余氨水温度为72～75 ℃，而萘与油的熔化点也为72～75 ℃，所以利用剩余氨水伴热比蒸汽伴热稳定，不会出现因蒸汽温度高而使油过热化变为沥青而无法排出现象。华菱煤焦化公司将原来的直接加热汽及伴热汽全部改为剩余氨水。

2.5 利用剩余氨水作工艺泵启泵前的排气液

由于自吸泵及其它自制的泵吸水筒，在启泵前必须将自吸泵与吸水筒内灌满清水，将剩余氨水直接灌至泵体内来驱赶气体，减少有害废水的量。

用于清扫焦油三相离心机、焦油三相离心机属于分离焦油渣、氨水、焦油的设备，因运行超过1 d就必须进行清扫。如果用蒸汽清扫，有些角落清扫不到，造成局部堵塞。改为用剩余氨水进行冲洗后，不增加废水量，而且流动性很好。很易把焦油渣及内部堵塞物清除掉。

3 剩余氨水使用后效果

①用于初冷器清扫后，减少了用于进行蒸汽清扫的蒸汽用量，每年节约蒸汽约24 t，也减少了废水产生量24 t。同时清扫操作简单，减少因蒸汽清扫的热胀冷缩变形损伤。在用蒸汽清扫初冷器过程中，蒸汽自底部向上清扫，为了减少清扫时间，必须将初冷器管程内的水全部放掉，而且初冷器底部温度达到100 ℃以上，才能达到放散管冒出蒸汽。通常排管程内冷却水时间为1 h，清扫时间8 h。并且大量清扫出的有害气体全部进入大气，污染环境。通过用剩余氨水清扫，只要求关闭进出口阀门，少量开放用管，分段实施清扫，清扫过程中的剩余氨水又通过新增加的管道直接进入焦油氨水分离，不会影响到其它初冷器正常运行。因为清扫剩余氨水，可循环使用，所以不会增加废水量，设备不会有较大温升。用于其它工艺管道堵塞，也不会出现因蒸汽清扫造成对管道的冲击现象。②初冷器及各种工艺管道清扫可以随时进行，不受外部因素的影响。而且可以减少伴热清扫蒸汽、其它工艺管道清扫蒸汽为3 456 t/a。由于鼓冷用于清扫的蒸汽全部变为废水，当用剩余氨水时可以减少送至蒸氨与生化处理的废水量。③由于鼓冷工序的稳定，初冷器运行较为稳定，使煤气温度稳定在21～23 ℃，从而压缩了煤气体积，减少了煤气鼓风机的输送量，能够很好地通过初冷器去除煤气中萘与焦油雾。增加焦油回收率，也使得后序工艺参数得到优化。④使用前后工艺参数与故障情况对比见表2。

表2 剩余氨水使用前后工艺参数与故障情况对比表

通过表2可以看出，使用剩余氨水后，鼓冷系统煤气阻力明显降低，故障也基本消除了。

4 结论

剩余氨水由于特殊的性质及其专有属性，能在煤气净化车间鼓冷工序得到较广泛的应用，特别是在初冷器清扫上代替蒸汽清扫，能起到节能、环保的作用。通过剩余氨水在鼓冷工序的使用，能够更好地稳定工艺运行过程，解决工艺过程中的堵塞事故，减少操作人员劳动强度，降低蒸汽清扫、伴热过程中的热胀冷缩，延长设备的使用寿命。剩余氨水分离过程在鼓冷工序中能很方便地使用，改造过程不需要太多投入，而且不受蒸汽压力波动等影响。

TQ051.5

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1003-3467(2017)08-0050-03

2017-05-07

王先平(1974-)，男，高级工程师，从事焦炉煤气净化工艺过程研究工作，电话：13975268535，E-mail:1223695193@qq.com。