鞍钢鲅鱼圈焦炉煤气净化系统阻力增大原因分析及处理

马银华，武斌，李志，夏伟

（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁 营口115007）

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司 （以下简称“鲅鱼圈”）炼焦部装备有国内首次自主设计的先进7 m 52孔JNX-70-2型焦炉4座，设计年产焦炭255万t，焦炉煤气处理量为126 000 m3/h。2019年1月开始，焦炉周转时间由20 h缩短至19 h，生产负荷大幅提高，焦炉煤气净化系统鼓风机机后阻力升高，最高达到24 000 Pa。生产运行过程中，由于鼓风机负荷增大，焦炉频繁出现放散点火现象，影响了正常炼焦生产秩序。为解决此问题，鲅鱼圈炼焦部对煤气净化系统阻力增大原因进行了分析，并提出了处理措施，实施后效果良好。

1 煤气净化系统阻力增大原因分析

鲅鱼圈焦炉煤气净化系统工艺流程为来自气液分离器的焦炉煤气→初冷器→电捕焦油器→鼓风机→硫铵饱和器→终冷塔→洗苯塔→脱硫塔→精脱硫塔→净化后的煤气并入管网。

鲅鱼圈煤气净化系统各部位阻力情况见表1。由表1可以看出，初冷气阻力、鼓风机机后阻力、洗苯塔阻力和脱硫塔阻力均超出了规定值，说明煤气净化系统内多处存在问题，直接影响鼓风机机后阻力。因此，对煤气净化系统的鼓风工序、硫酸铵工序、粗苯工序、脱硫工序及煤气管道系统进行进一 步测量排查，查找分析鼓风机机后阻力增大原因。

表1 鲅鱼圈煤气净化系统各部位阻力情况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

煤气净化区域鼓风工序设有6台横管初冷器，分三段冷却焦炉来的荒煤气。对鼓风工序测量发现，初冷器阻力最高达到2 100 Pa，明显高于正常生产情况下的1 300～1 500 Pa，且各台初冷器出口煤气温度不均， 其中 1#、3#、4#、5#和 6#初冷器出口煤气温度范围为24～25℃，而2#初冷器出口煤气温度一直维持在19℃。经排查发现，2#初冷器堵塞严重，煤气通过量较少，导致初冷器阻力增大［1］。

1.2 冷却水量降低，集合温度偏高

经排查发现，初冷器二段循环水和三段低温水量不足，循环水流量为3 800 m3/h，较设计流量低400 m3/h；低温水流量只有600 m3/h左右，较设计流量低200 m3/h，导致初冷器集合温度维持在24～25℃，超过了技术规程规定的上限22℃。

1.3 硫酸铵饱和器后至终冷塔前煤气管道阻力异常

对硫酸铵工序饱和器阻力进行测量，饱和器阻力在2 000 Pa以下，符合技术规定。但对饱和器后煤气管道阻力进行进一步测量时发现，饱和器后至终冷塔前的煤气管道，距离饱和器约30 m处，阻力异常，最高超过2 500 Pa，说明这段煤气管道长期积硝，已经严重堵塞。

1.4 捕雾器堵塞，洗苯塔和脱硫塔阻力增大

由于原料洗油供应不稳定以及煤气前道工序生产波动等问题，洗苯塔和脱硫阻力逐渐增大。洗苯塔单台阻力最高达到3 200 Pa，两台洗苯塔合计超过5 000 Pa；脱硫塔阻力超过4 000 Pa，最高达到5 100 Pa。根据各段实际阻力与理论阻力差值确定堵塞部位为主要为捕雾器。

2 采取措施及效果

2.1 采取脱苯洗油清洗初冷器

初冷气管束上沉积的主要是焦油渣和萘等常规清扫时留下的残留物，如继续采取常规办法处理，如氨水冲洗、热煤气清扫、蒸汽清扫等，已难以取得明显效果。经取样试验发现，该沉积物能较好地溶于脱苯洗油，且脱苯洗油在厂内容易获取，因此，决定开展脱苯洗油清洗初冷器试验［2］。

脱苯洗油清洗初冷器试验装置示意图见图1。由图1可以看出，现场增设了临时洗油槽，同时，试验中充分利用现有设备、管道，如现场备用泵、冷凝液清扫管等，以节约试验费用。

图1 脱苯洗油清洗初冷器试验装置示意图Fig.1 Schematic Diagram of Test Installation for Rinsing Primary Cooler with Debenzolization Washing Oil

此试验首先在堵塞最严重的2#初冷器上实施。使用脱苯洗油清洗2#初冷器后，初冷器阻力降低了约500 Pa，可见脱苯洗油清洗初冷器措施取得了明显成效。

2.2 提高冷却水量

经过研判，在不超过额定电流的情况下，将循环水泵和低温水泵出口阀门开大，提高系统总水量，然后在确保其他工序冷却效果的前提下，降低其他工序冷却水用量，同时对每台初冷器的冷却水进行精准调控，将入初冷器的循环水流量提高至4 100 m3/h，低温水水量提高至778 m3/h。采取以上措施后，各初冷器煤气出口温度均低于22℃，达到了预期效果。按照pV=nRT计算，当温度降低3℃时，煤气体积降低1%，初冷器阻力也相应降低了约300 Pa。

2.3 新增硫铵饱和器至终冷塔前煤气管道

针对硫铵饱和器后至终冷塔前煤气管道严重堵塞的问题，考虑到其无法在线更换，决定在硫铵饱和器至终冷塔前新增一条煤气管道替代原有管道生产，以便将原有管道进行停产清透［3］。新增硫铵饱和器至终冷塔前煤气管道示意图见图2。该措施实施后，有效减少了管道阻力损失，系统阻力降低了约1 300 Pa。

图2 新增硫铵饱和器至终冷塔前煤气管道示意图Fig.2 Schematic Diagram of Installing New Gas Pipe between Ammonium Sulfate Saturator and Final Cooling Tower

2.4 清透洗苯塔和脱硫塔捕雾器

利用检修机会分别将四台捕雾器拆卸并吊至地面，采取直接蒸汽预热后再人工清透的方法清透捕雾器，将捕雾器上积累的萘结晶等沉积物清理干净［4-5］。捕雾器清透前后对比如图3所示。

图3 捕雾器清透前后对比Fig.3 Comparison of Mist Catcher before and after Cleaning

由图3可以看出，回装后重新测定得出，洗苯塔煤气阻力降低了1 500 Pa左右，脱硫塔煤气阻力降低了400 Pa，阻力合计降低了约1 900 Pa，减阻效果十分明显。

采取上述各项措施后，焦炉煤气净化系统鼓风机后煤气阻力由24 000 Pa降低至20 000 Pa，符合鼓风机机后阻力工艺技术要求，保证了焦炉的稳定顺行。

3 结语

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼焦部对焦炉煤气阻力增大的原因进行了分析，并采取了一系列解决措施，通过脱苯洗油清洗2#初冷器试验，初冷器阻力降低了约500 Pa，考虑将脱苯洗油清洗初冷器作为常规操作；通过提高冷却水量，将初冷器后集合温度降低至22℃以下，使初冷器阻力降低了约300 Pa；通过新增硫铵饱和器至终冷塔前煤气管道，解决了硫铵饱和器后至终冷塔前煤气管道严重堵塞问题，系统阻力降低了约1 300 Pa；通过清透洗苯塔和脱硫塔捕雾器，洗苯塔阻力降低了约1 500 Pa，脱硫塔阻力降低了400 Pa。各项措施实施后，焦炉煤气净化系统鼓风机后煤气阻力由24 000 Pa降低至20 000 Pa，保证了焦炉的稳定顺行。