液下泵应用于荒煤气导出设备

荒煤气导出设备包括:上升管、桥管、水封阀、集气管、吸气管以及相应的喷洒氨水系统。其主要有两方面作用:一是将出炉荒煤气顺利导出,不致因炉门刀边附近煤气压力过高而引起冒烟冒火,又保持和控制炭化室在整个结焦过程中为正压;二是将出炉荒煤气适度冷却,不致因温度过高而引起设备变形、阻力升高和鼓风、冷凝的负荷增大,又保持了焦油和氨水良好的流动性。

(一)上升管和桥管

上升管直接与炭化室相连,由钢板焊接或铸铁铸造而成,内衬耐火砖。桥管为铸铁弯管,桥管上设有氨水和蒸汽喷嘴。水封阀靠水封翻板及其上面桥管氨水喷嘴喷洒下来的氨水形成水封,切断上升管与集气管的连接。翻板打开时,上升管与集气管联通。

由炭化室进入上升管的温度达700~750℃的荒煤气,经桥管上的氨水喷嘴连续不断地喷洒氨水(氨水温度约为75~80℃),由于部分(2.5%~3.0%)氨水蒸发大量吸热,煤气温度迅速下降至80~100℃,同时煤气中约60%~70%的焦油冷凝下来。若用冷水喷洒,氨水蒸发量降低,煤气冷却效果反而不好,并使焦油黏度增加容易造成集气管堵塞。冷却后的煤气、循环热氨水和冷凝焦油一起流向煤气净化工序经分离、澄清,并补充氨水后,由循环氨水泵打回焦炉。循环氨水用量对于单集气管约为5t/t(干煤),对于双集气管约为6t/t(干煤),氨水压力应保持0.2MPa左右。

为保证氨水的正常喷洒,循环氨水必须不含焦油,且氨水压力应稳定。为减少上升管的热辐射,上升管靠炉顶的一侧设有隔热板。近年来一些焦化厂为了进一步改善炉顶的操作条件,采用了上升管加装水夹套或增设保温层(上升管外表加一层厚40mm的珍珠岩保温层)等措施,都取得了较好的效果。前者尚能回收荒煤气的部分热量,后者不仅改善了炉顶的操作条件,面且还消除了石墨在上升管壁的沉积

(二)上升管内沉积物的形成及预防措施

上升管内壁形成沉积物(俗称结石墨)并迅速增厚堵塞荒煤气导出通道,是炉门冒烟冒火的重要原因之一。为清除沉积物,各国曾使用多种机械清扫装置或用压缩空气吹扫,但操作频繁,劳动条件恶劣,对炉体有不同程度的不利影响,故近年来致力于预防,并辅之以简易清扫。

1.沉积物的特征及形成条件

通过对一些厂的实地观察,上升管内壁沉积物层有上薄下厚的一致倾向,底部有向下的弯月面,沉积物层切面呈层状,有类似焦炭光泽但无气孔,且结构较松,类似中温沥青焦。当上升管内壁温度约为260~270℃时,沉积物增长较快,若铸铁上升管用水泥膨胀珍珠岩保温后,内壁温度升高到460~470℃,沉积物少且酥松。综合这些现象,可以认为,沉积物形成的条件为:一是内壁温度低,致使荒煤气中某些高沸点焦油馏分在内壁面上冷凝;二是辐射或对流传热使冷凝的高沸点焦油馏分发生热解和热缩聚而固化,这个温度至少在550℃以上。因此由于火道温度高、装煤不足、平煤不好等造成的炉顶空间温度升高和荒煤气停留时间延长,均会导致上升管内壁沉积物加速

2.预防或减少上升管内沉积物形成的措施

大体上有加速导出、保温及冷却三种方式。加速荒煤气导出,主要是缩短上升管和强化桥管上的氨水喷洒。上升管保温曾在国内一些小型焦炉上使用,用珍珠岩保温后经实测和计算表明,上升管内壁温度约460~470℃,可大大减少管内壁冷凝量,保温层外表温度约为80℃,比未保温时降低20~30℃,有利于改善操作环境。

在上升管外安装水套,锅炉软水压经水套,吸收荒煤气显热,降低上升管温度,减少焦油馏分热解和热聚,也能达到减少上升管内壁沉积物形成的作用。生产实践表明:当炉顶空间温度、上升管入口温度平均值分别为788℃和747℃时,上升管内壁沉积物少而硫松且易清扫。同时,上升管外壁温度为102℃.夹套空间温度47℃,使软水部分汽化,水和汽进人汽包,分离水滴后可产生294.20~392.27Pa的蒸汽量达50kg/(h•孔)。

(三)煤气导出设备

煤气导出设备包括上升管、桥管及水封阀、集气管、吸气弯管、低压氨水喷洒装置、高压氨水喷射装置、集气管自动点火放散装置、上升管水封盖、水封阀开闭装置及高低压氨水切换装置以及相应的操作台山东兖矿国际焦化有限公司采用单集气管,每座焦炉分三段,每20个炭化室汇集到段中段与段之间设立连通平衡管,每段设置2个事故放散点火,实现事故下的压力自动联锁放散。设3个吸气管,均在机侧。吸气管上设有手动和自动调节翻板,自动调节集气管内的压力,使集气管内压力保持稳定,保证炼焦末期炭化室底部压力不低于5Pa。而装煤时产生的烟气部分通过装煤车上的跨越管导入相邻炭化室中,配合高压氨水喷射实现无烟装煤操作。上升管盖、桥管水封阀的开闭以及高低压氨水切换采用气动控制系统自动。上升管盖密封形式为水封式,地下室设置循环水罐,利用液下泵将水打至上升管水封供水管道回水管道汇入循环水罐,密封效果良好,又达到了节能减排的效果。集气管是用钢板焊接或铆接成的圆型或槽型的管路,沿整个炉组长向置于炉柱的托架上,以汇集各炭化室中由上升管来的荒煤气及由桥管喷酒下来的氨水和冷凝下来的焦油。集气管上部每隔一个炭化室均设有带盖的清扫孔,以清扫沉积于底部的焦油和焦油渣。,通常上部还有氨水喷嘴以进一步冷却煤气。

集气管中的氨水、焦油和焦油渣等靠坡度或液体的位差流走。故集气管可以水平安装(靠位差流动),也可以按6%~10%的坡度安装,倾斜方向与焦油、氨水的导出方向相同

集气管端部装有清扫氨水喷嘴和事故用水的工业水管。每个集气管上设有放散管,当因故荒煤气不能导出或开工时放散用。

集气管分单、双两种型式。单集气管多布置在焦炉的机侧,其优点是投资省,钢材用量少,炉顶通风较好等;但不足是装煤时炭化室内气流阻力大,容易造成冒烟冒火。双集气管由于煤气由炭化室两侧析出而汇合于吸气管,从而降低集气管两侧的压力,使全炉炭化室压力分布较均匀;装煤时炭化室压力低,减轻了冒烟冒火,易于实现无烟装煤;生产时荒煤气在炉顶空间停留时间短,可以减轻荒煤气裂解,有利于提高化学产品的产率和质量;结焦末期由于机、焦侧集气管的压力差,使部分荒煤气经炉顶空间环流,降低了炉顶空间温度和石墨的形成。双集气管还有利于实现炉顶机械化清扫炉盖等操作。但双集气管消耗钢材多,基建投资大,炉顶通风较差,使操作条件变坏。此外,氨水、蒸汽消耗量也较多。