液下泵應(yīng)用于荒煤氣導(dǎo)出設(shè)備

荒煤氣導(dǎo)出設(shè)備包括:上升管、橋管、水封閥、集氣管、吸氣管以及相應(yīng)的噴灑氨水系統(tǒng)。其主要有兩方面作用:一是將出爐荒煤氣順利導(dǎo)出,不致因爐門(mén)刀邊附近煤氣壓力過(guò)高而引起冒煙冒火,又保持和控制炭化室在整個(gè)結(jié)焦過(guò)程中為正壓;二是將出爐荒煤氣適度冷卻,不致因溫度過(guò)高而引起設(shè)備變形、阻力升高和鼓風(fēng)、冷凝的負(fù)荷增大,又保持了焦油和氨水良好的流動(dòng)性。

(一)上升管和橋管

上升管直接與炭化室相連,由鋼板焊接或鑄鐵鑄造而成,內(nèi)襯耐火磚。橋管為鑄鐵彎管,橋管上設(shè)有氨水和蒸汽噴嘴。水封閥靠水封翻板及其上面橋管氨水噴嘴噴灑下來(lái)的氨水形成水封,切斷上升管與集氣管的連接。翻板打開(kāi)時(shí),上升管與集氣管聯(lián)通。

由炭化室進(jìn)入上升管的溫度達(dá)700~750℃的荒煤氣,經(jīng)橋管上的氨水噴嘴連續(xù)不斷地噴灑氨水(氨水溫度約為75~80℃),由于部分(2.5%~3.0%)氨水蒸發(fā)大量吸熱,煤氣溫度迅速下降至80~100℃,同時(shí)煤氣中約60%~70%的焦油冷凝下來(lái)。若用冷水噴灑,氨水蒸發(fā)量降低,煤氣冷卻效果反而不好,并使焦油黏度增加容易造成集氣管堵塞。冷卻后的煤氣、循環(huán)熱氨水和冷凝焦油一起流向煤氣凈化工序經(jīng)分離、澄清,并補(bǔ)充氨水后,由循環(huán)氨水泵打回焦?fàn)t。循環(huán)氨水用量對(duì)于單集氣管約為5t/t(干煤),對(duì)于雙集氣管約為6t/t(干煤),氨水壓力應(yīng)保持0.2MPa左右。

為保證氨水的正常噴灑,循環(huán)氨水必須不含焦油,且氨水壓力應(yīng)穩(wěn)定。為減少上升管的熱輻射,上升管靠爐頂?shù)囊粋?cè)設(shè)有隔熱板。近年來(lái)一些焦化廠為了進(jìn)一步改善爐頂?shù)牟僮鳁l件,采用了上升管加裝水夾套或增設(shè)保溫層(上升管外表加一層厚40mm的珍珠巖保溫層)等措施,都取得了較好的效果。前者尚能回收荒煤氣的部分熱量,后者不僅改善了爐頂?shù)牟僮鳁l件,面且還消除了石墨在上升管壁的沉積

(二)上升管內(nèi)沉積物的形成及預(yù)防措施

上升管內(nèi)壁形成沉積物(俗稱(chēng)結(jié)石墨)并迅速增厚堵塞荒煤氣導(dǎo)出通道,是爐門(mén)冒煙冒火的重要原因之一。為清除沉積物,各國(guó)曾使用多種機(jī)械清掃裝置或用壓縮空氣吹掃,但操作頻繁,勞動(dòng)條件惡劣,對(duì)爐體有不同程度的不利影響,故近年來(lái)致力于預(yù)防,并輔之以簡(jiǎn)易清掃。

1.沉積物的特征及形成條件

通過(guò)對(duì)一些廠的實(shí)地觀察,上升管內(nèi)壁沉積物層有上薄下厚的一致傾向,底部有向下的彎月面,沉積物層切面呈層狀,有類(lèi)似焦炭光澤但無(wú)氣孔,且結(jié)構(gòu)較松,類(lèi)似中溫瀝青焦。當(dāng)上升管內(nèi)壁溫度約為260~270℃時(shí),沉積物增長(zhǎng)較快,若鑄鐵上升管用水泥膨脹珍珠巖保溫后,內(nèi)壁溫度升高到460~470℃,沉積物少且酥松。綜合這些現(xiàn)象,可以認(rèn)為,沉積物形成的條件為:一是內(nèi)壁溫度低,致使荒煤氣中某些高沸點(diǎn)焦油餾分在內(nèi)壁面上冷凝;二是輻射或?qū)α鱾鳠崾估淠母叻悬c(diǎn)焦油餾分發(fā)生熱解和熱縮聚而固化,這個(gè)溫度至少在550℃以上。因此由于火道溫度高、裝煤不足、平煤不好等造成的爐頂空間溫度升高和荒煤氣停留時(shí)間延長(zhǎng),均會(huì)導(dǎo)致上升管內(nèi)壁沉積物加速

2.預(yù)防或減少上升管內(nèi)沉積物形成的措施

大體上有加速導(dǎo)出、保溫及冷卻三種方式。加速荒煤氣導(dǎo)出,主要是縮短上升管和強(qiáng)化橋管上的氨水噴灑。上升管保溫曾在國(guó)內(nèi)一些小型焦?fàn)t上使用,用珍珠巖保溫后經(jīng)實(shí)測(cè)和計(jì)算表明,上升管內(nèi)壁溫度約460~470℃,可大大減少管內(nèi)壁冷凝量,保溫層外表溫度約為80℃,比未保溫時(shí)降低20~30℃,有利于改善操作環(huán)境。

在上升管外安裝水套,鍋爐軟水壓經(jīng)水套,吸收荒煤氣顯熱,降低上升管溫度,減少焦油餾分熱解和熱聚,也能達(dá)到減少上升管內(nèi)壁沉積物形成的作用。生產(chǎn)實(shí)踐表明:當(dāng)爐頂空間溫度、上升管入口溫度平均值分別為788℃和747℃時(shí),上升管內(nèi)壁沉積物少而硫松且易清掃。同時(shí),上升管外壁溫度為102℃.夾套空間溫度47℃,使軟水部分汽化,水和汽進(jìn)人汽包,分離水滴后可產(chǎn)生294.20~392.27Pa的蒸汽量達(dá)50kg/(h•孔)。

(三)煤氣導(dǎo)出設(shè)備

煤氣導(dǎo)出設(shè)備包括上升管、橋管及水封閥、集氣管、吸氣彎管、低壓氨水噴灑裝置、高壓氨水噴射裝置、集氣管自動(dòng)點(diǎn)火放散裝置、上升管水封蓋、水封閥開(kāi)閉裝置及高低壓氨水切換裝置以及相應(yīng)的操作臺(tái)山東兗礦國(guó)際焦化有限公司采用單集氣管,每座焦?fàn)t分三段,每20個(gè)炭化室匯集到段中段與段之間設(shè)立連通平衡管,每段設(shè)置2個(gè)事故放散點(diǎn)火,實(shí)現(xiàn)事故下的壓力自動(dòng)聯(lián)鎖放散。設(shè)3個(gè)吸氣管,均在機(jī)側(cè)。吸氣管上設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)翻板,自動(dòng)調(diào)節(jié)集氣管內(nèi)的壓力,使集氣管內(nèi)壓力保持穩(wěn)定,保證煉焦末期炭化室底部壓力不低于5Pa。而裝煤時(shí)產(chǎn)生的煙氣部分通過(guò)裝煤車(chē)上的跨越管導(dǎo)入相鄰炭化室中,配合高壓氨水噴射實(shí)現(xiàn)無(wú)煙裝煤操作。上升管蓋、橋管水封閥的開(kāi)閉以及高低壓氨水切換采用氣動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)。上升管蓋密封形式為水封式,地下室設(shè)置循環(huán)水罐,利用液下泵將水打至上升管水封供水管道回水管道匯入循環(huán)水罐,密封效果良好,又達(dá)到了節(jié)能減排的效果。集氣管是用鋼板焊接或鉚接成的圓型或槽型的管路,沿整個(gè)爐組長(zhǎng)向置于爐柱的托架上,以匯集各炭化室中由上升管來(lái)的荒煤氣及由橋管?chē)娋葡聛?lái)的氨水和冷凝下來(lái)的焦油。集氣管上部每隔一個(gè)炭化室均設(shè)有帶蓋的清掃孔,以清掃沉積于底部的焦油和焦油渣。,通常上部還有氨水噴嘴以進(jìn)一步冷卻煤氣。

集氣管中的氨水、焦油和焦油渣等靠坡度或液體的位差流走。故集氣管可以水平安裝(靠位差流動(dòng)),也可以按6%~10%的坡度安裝,傾斜方向與焦油、氨水的導(dǎo)出方向相同

集氣管端部裝有清掃氨水噴嘴和事故用水的工業(yè)水管。每個(gè)集氣管上設(shè)有放散管,當(dāng)因故荒煤氣不能導(dǎo)出或開(kāi)工時(shí)放散用。

集氣管分單、雙兩種型式。單集氣管多布置在焦?fàn)t的機(jī)側(cè),其優(yōu)點(diǎn)是投資省,鋼材用量少,爐頂通風(fēng)較好等;但不足是裝煤時(shí)炭化室內(nèi)氣流阻力大,容易造成冒煙冒火。雙集氣管由于煤氣由炭化室兩側(cè)析出而匯合于吸氣管,從而降低集氣管兩側(cè)的壓力,使全爐炭化室壓力分布較均勻;裝煤時(shí)炭化室壓力低,減輕了冒煙冒火,易于實(shí)現(xiàn)無(wú)煙裝煤;生產(chǎn)時(shí)荒煤氣在爐頂空間停留時(shí)間短,可以減輕荒煤氣裂解,有利于提高化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量;結(jié)焦末期由于機(jī)、焦側(cè)集氣管的壓力差,使部分荒煤氣經(jīng)爐頂空間環(huán)流,降低了爐頂空間溫度和石墨的形成。雙集氣管還有利于實(shí)現(xiàn)爐頂機(jī)械化清掃爐蓋等操作。但雙集氣管消耗鋼材多,基建投資大,爐頂通風(fēng)較差,使操作條件變壞。此外,氨水、蒸汽消耗量也較多。