探析横管式煤气初冷器阻力大的原因及应对措施

    孙志明

    【摘? 要】在焦化行业内，炼焦过程必将产生大量焦炉荒煤气，采用煤气鼓风对焦炉荒煤气进行处理就成为工作重点，不仅能够促进环境的改善，还可以回收荒煤气中大量的化工原材料，并带来较大的经济效益。但在焦化厂实际生产中，横管式煤气初冷器常常因阻力过高发生故障，对煤气鼓风机的正常运作形成干扰，造成装置沉积物阻塞与环境污染等问题。论文以湖北中平鄂钢联合焦化有限责任公司的横管式煤气初冷器为实例，简要分析阻力增大的原因及应对措施。

    【Abstract】In the coking industry， the coking process will produce a large number of coke oven gas. The treatment of coke oven gas with gas blower will become the focus of work， which can not only promote the improvement of the environment， but also recover a large number of chemical raw materials in the gas， and bring greater economic benefits. However， in the actual production of coking plant， the horizontal pipe gas primary cooler often fails because of the high resistance， which interferes with the normal operation of the gas blower， resulting in the problems of sediment obstruction and environmental pollution. This paper takes the horizontal pipe gas primary cooler of Hubei Zhongping Steel Joint Coking Company Limited as an example， and briefly analyzes the reasons and countermeasures of the increase of resistance.

    【關键词】横管式煤气初冷器;阻力;原因;应对措施

    【Keywords】horizontal pipe gas primary cooler; resistance; reasons; countermeasures

    【中图分类号】TQ545? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）03-0158-02

    1 引言

    湖北中平鄂钢联合焦化有限责任公司于2004年和2009年分两期建设4座55孔JN60型复热式焦炉，配套干熄焦、备煤、煤气净化及辅助设施，设计年产焦炭共220万吨的规模，且4座焦炉均为顶装式焦炉。煤气净化按专业化的系统生产流程，对焦炉生产中产生的荒煤气进行处理：来自焦炉82℃荒煤气通过气液分离器、横管初冷器、电捕、鼓风机、脱硫系统、硫铵系统、终冷粗苯系统，最后去除荒煤气中化学物质及杂质，使得净化后的煤气能够用于后续的工艺产线。

    在进行焦炉荒煤气的处理中，横管式煤气初冷器是比较重要的环节，由于自身体积小，占地面积不大，能够极大程度地减少投入成本;运行机制简便，且运行速率极快，能够保障净化煤气的质量性，并产生一定的经济效益;经过横管式煤气初冷器处理的焦炉荒煤气，对环境的污染能力下降一个层次，具备极强的社会效益。表明横管式煤气初冷器不仅能够为后续煤气净化过程提高净化效率，更是保障整体生产流程能够平稳运行的关键，在许多大型焦化企业都将其作为进行焦炉荒煤气处理的关键工序，受到重视。

    2 横管式煤气初冷器的运行机制

    湖北中平鄂钢联合焦化有限责任公司的焦炉荒煤气处理就是应用横管式煤气初冷器，但在近年来的净化过程中，产生横管式煤气初冷器的内部温度超过工艺要求，并且内部系统阻力变大，使得进行焦炉荒煤气的净化效率降低，并且传递大量的焦炉煤灰滞留在煤气鼓风机内部，使得焦炉荒煤的顶部出口的煤气溢满，造成环境污染。此外，在受到的横管式煤气初冷器的阻力过大时，会导致净化的煤气质量降低，内气体的温度升高，体积增多，导致鼓风机长期超负荷运行。再者，由于横管式煤气初冷器的阻力增大，过滤效率低下，煤气中存在大量煤渣使得其在管道与装置内部进行沉积，影响装置的运行效率与管道输送量。

    气初冷化是进行煤气净化处理的基本要求，在进行焦炉荒煤气的净化过程中，要保持煤气的初冷单位不出差错，并且能够在整体流程中平稳传递，才能将焦炉荒煤气进行充分的净化处理，同时达到提高经济效益与社会效益的目的。湖北中平鄂钢联合焦化有限责任公司一期和二期各配有FN=4600m2横管初冷器3台，均为两用一备模式，且净化后煤气作为后续轧钢系统使用。横管式煤气初冷器的运行机制如下：首先将制造产出的焦炉荒煤气通过气液分离装置中，将组成焦炉荒煤气的焦油、氨水进行处理;再将分离后的杂性煤气投进横管式初冷器中，分两段冷却，上段采用28～32℃的循环水对初冷器各个部位的煤气进行降温至45℃，下段用16℃的制冷水将煤气冷却到21～22℃时，就基本完成了对焦炉荒煤气的初冷过程;在而后的焦油装置中对存在的焦油进行过滤，并在鼓风机的吹送下进入后续净化流程。

    3 横管式煤气初冷器阻力大的原因分析

    3.1 初冷器的循环降温方式会使得初冷液的杂质变多

    在进行焦炉荒煤气的初冷过程中，首先是对煤气管道的顶部进行气体冷凝，并且设备会随着顶部冷凝过程的开始而形成杂质收集，同时期间会有初冷煤气的冷凝液进入其中，经过循环的降温方法后使得杂质在冷凝液沉积的越来越多。在含有杂质气体进行二次初冷处理时，不断变化的温度差使得杂质继续在横管式煤气初冷器流动，并且依靠温度下降逐渐凝结成团，沉积在初冷器传递管道上，使得处理后的煤气流通通道变小，形成阻力增大的状况。

    3.2 初冷器的循环降温管控不到位

    横管式煤气初冷器在实际运行过程中，由于要进行循环的温度制冷，因此进行初冷工作的冷凝液的大体温度应该为25℃。另外，循环降温对温度的要求较高，传统操作手法很难在进行初冷工作时对温度进行严格把控，如果出现温度不足的情况，就会导致横管式煤气初冷器内部的运行效率降低，针对煤气杂质的清理性能下降，在长时间的积累下形成初冷器管道的杂质沉积，使得初冷器的煤气流通管道变小，造成横管式煤气初冷器阻力增加的情况。

    3.3 焦化處理流程不严谨

    大部分焦化企业采用顶装式的炼焦炉，根据实践经验：焦化厂装炉煤细密程度系数应当是68%～75%，但在实际生产过程中，由于配合煤由各种不同牌号、不同细度、不同粒度的煤料组成，并且煤的水气含量不同，导致配合煤细度不稳定，细度过高时引起大量的煤粉会依附在焦炉荒煤气进入横管式煤气初冷器。在净化过程中，由于含煤粉的杂质不能通过初冷器进行全面清除，导致大部分杂质在初冷管道的内部积留，并随着不断的焦化过程而陆续增多，使得初冷器的流体管道变小，形成横管式煤气初冷器阻力增多的情况。

    3.4 焦炉上端温度控制不合理，温度过高

    在进行焦炉顶部加热时，通常是将温度加热到880℃以上，煤炭在高温的作用下在上部焦炉形成石墨、煤粉等，并且依附在焦炉荒煤气中进入横管式煤气初冷器中，产生一定量的杂质，随后黏附在煤气焦油中形成团性杂质，此后进行初冷器的水气加工会受到杂质的干扰，使得净化效率变低，流通管道受阻，导致初冷器内部温度增多。

    3.5 初冷器清扫不及时，方法存在错误

    由于初冷器的内部温度循环作业会形成大量的杂质在管道内部沉积，因此，必须定期对初冷器进行清理工作。此外，清理工作必须按照严格的清理操作进行处理。进行初冷器的清理工作一定要进行彻底清理，不能采用传统的蒸汽吹洗，应该结合一定比例的热氨水进行喷洒，使得依附在管道内部的焦油杂质及其他化学混合物出现内部瓦解，从依附的管道内部脱落，使得初冷器在运行时受到的阻力更小。

    4 横管式煤气初冷器阻力大的应对措施

    4.1 管控冷凝喷洒温度

    初冷器内部的杂质主要含有萘元素，萘元素在30℃的环境才会进行溶解，因此，冷凝液的喷洒温度应当在30℃以上，才能将附着在初冷器管道内部的杂质进行清除。进行温度调节时，不能选择过高的温度，高温会使得初冷器失去原有存在的意义，使得预计初冷效果不达标。在焦化厂进行横管式煤气初冷器时，应该对冷凝液的喷洒温度进行严格管控，并且根据实际情况作出改动，减少初冷器遭遇的阻力。

    4.2 多建排渣泵

    根据横管式煤气初冷器的运行状况，出现严重净化杂质效率低下的情况，在冷凝槽的底部进行排渣泵的安装，能够对初冷器的排渣压力进行一定的承担，不仅能够结合初冷器进行高效组合排渣，也能对初冷器管道内部的附着杂质进行强硬驱逐。

    4.3 焦化流程严格按照工序操作

    横管式煤气初冷器所面对的焦炉荒煤气主要杂质是焦粉，为了从根源上减少横管式煤气初冷器的工作量，要对生产工人进行严格的技术培训，根据相关工序及具体操作方式进行煤料粉粹细度的严格规定和管理。此外，保持焦炉的上端温度持续在880℃以上，并实施跟踪监测。

    4.4 定期进行横管式煤气初冷器的清扫

    初冷器的受阻压力达到1500Pa时，首先关闭煤气进入初冷管通道，采用热性氨水进行管道整体的喷洒，持续到初冷器的上端有蒸汽渗出。此外，还要进行定期的初冷器管道排查与清洗。

    5 结语

    横管式煤气初冷器在长期的工作杂质的影响、操作流程不当等情况，导致流通管道内部附着大量杂质，使得初冷器受到的阻力增加，严重影响焦炉荒煤气净化效率与质量，应当定期进行初冷器清洗、严格把控工序流程，减少初冷器受到的阻力，提高焦化厂的经济效益与社会效益。

    【参考文献】

    【1】张路杰，吴彦民，王彬.探析横管式煤气初冷器阻力大原因及应对措施[J].云南化工，2018，45（02）：18-19.

    【2】.一种新型横管式煤气初冷器[J].燃料与化工，2020，51（04）：56.

    【3】杜丽丽.焦化厂煤气初冷器的改造探讨[J].冶金与材料，2020，40（02）：113-114.