大型焦炉荒煤气导出系统环境污染治理研究_白向国.pdf

■ 煤炭深加工 大型焦炉荒煤气导出系统环境污染治理研究 白向国, 焦玉杰 太钢焦化厂, 山西 太原 030003 摘 要 分析了大型焦炉荒煤气导出系统上升管、 集气管等设施工况对炉门、 炉口冒烟造 成的环境影响; 结合生产操作提出提高单孔装煤量、 清理炉顶空间石墨沉积、 清扫上升管、 管 理吸气管压力、 平衡集气管循环氨水量等管控措施; 改造后明显降低了荒煤气导出系统对环境 的污染。 关键词 大型焦炉; 荒煤气; 导出系统; 企业管理 中图分类号 TQ52 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202011-0063-03 收稿日期 2020-08-11 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 11. 017 作者简介 白向国1981, 男, 山西五台人, 2005 年毕业于辽宁科技大学化工工艺专业, 工学学士, 太钢焦化厂副厂长, 高级工程师。 引用格式 白向国, 焦玉杰. 大型焦炉荒煤气导出系统环境污染治理研究 [J]. 煤炭加工与综合利用, 202011 63-65. 国内建设的 7. 63 m 大型焦炉, 尽管炭化室 有效高度、 加热水平高度、 装煤量等有所差异, 但大多配套建设了煤气调节装置 PROVEN 系统, 荒煤气导出的路径基本相同。 采用 PROVEN 系统对装煤、 结焦过程进行 压力调节, 主要是根据单个炭化室在不同的结焦 时间内荒煤气发生量的不同, 利用循环氨水自动 调节固定杯中水位, 将炭化室底部压力保持在 40 60 Pa, 减少了焦炉机侧、 焦侧和炉顶区荒煤气 向大气逸散煤气量。 大型的 7. 63 m 焦炉大多采用了德国 UHDE 公司的单集气管设计。 集气管分为三段, 相互独 立, 集气管间采用 DN 500 mm 阀门连通; 集气 管断面为 U 型, PROVEN 系统安装在集气管上 部, 气体阻力小、 上升管与集气管间距小。 每段 集气管设置 36 个氨水喷头, 喷洒热氨水进行清 扫、 降温, 集气管与吸气管间不设置吸气弯管, 底部直接连通, 不设焦油盒。 每段集气管安装一 根吸气管, 设置电液执行器调节, 吸气管末端设 置切断蝶阀、 焦油氨水旁通阀, 与吸气主管连 通。 正常生产时, 吸气管电液执行器开度一般为 3070, 通过调节翻板开度, 平衡吸气主管与 集气管间的压力差, 避免装煤过程冒黑烟或造成 炉体的严密性损坏。 大型焦炉煤气导出途径为荒煤气依次通过上 升管、 鹅颈管、 PROVEN 压力调节系统降温后导 出, 通过集气管、 吸气管后, 煤气及冷凝液焦 油氨水混合液通过煤气管道进入气液分离器, 液态的焦油氨水混合物进入焦油分离槽。 经分 离, 氨水澄清后, 氨水泵送焦炉供荒煤气冷却, 循环使用; 煤气进入初冷器、 电捕焦油器、 鼓风 机、 饱和器、 洗苯塔、 脱硫塔等设备、 设施进行 冷却、 净化后供用户。 1 问题的提出与分析 1. 1 炉顶空间温度高 炉顶空间温度过高, 煤气通道沉积石墨严 重, 炉门、 炉口冒烟频繁。 由于焦炉加热水平高度不同, 焦炉炉顶空间 温度存在差异。 最早期引进的焦炉设计中, 加热 水平高度为 1 100 mm, 最高的炉顶空间温度可达 900 ℃以上。 受炉顶空间温度过高影响, 煤气在 焦炉内停留过程中的裂解程度增大, 炉口斜坡、 炉墙等处沉积石墨程度严重, 上升管煤气通道变 小, 最严重时可减少 80以上, 焦炉煤气流通阻 力明显增大。 36 煤炭加工与综合利用 No. 11, 2020 COAL PROCESSING 喷洒 循环氨水量过大, 煤气温度下降, 但氨水在吸气 管中流动时面积增大, 影响煤气吸力下降。 1. 3. 3 吸气管道安装坡度的影响 吸气管道中煤气与冷凝液焦油、 氨水混合 物共存, 设计中应当以液体流动坡度考虑安装。 安装过程中发生的最远端吸气管道坡度不够、 液 体积聚现象, 造成吸气管吸力上的不平衡。 1. 4 气/ 液分离器的影响 焦炉煤气吸气主管压力波动较大造成鼓风机 吸力 “拉锯”。 煤气通过吸气主管进入气/ 液分离器, 在此 与含有焦油的氨水分离。 气流分离器中氨水液位 的变化, 造成了吸气主管吸力的波动, 与它相伴 发生的还有煤气中氧含量的变化。 在某大型焦炉的气/ 液分离器处测定吸力为 1 400 Pa, 而焦炉吸气主管吸力为1 020980 Pa, 吸力差异较大。 同时, 煤气中氧含量大于 1. 2。 通过调节焦油/ 氨水分离槽阀门, 降低了煤气中 氧含量不大于 0. 8, 基本稳定了吸气主管 吸力。 2 荒煤气导出系统污染管控对策 2. 1 提高单孔装煤量 由于结焦过程中焦炭收缩, 提高单孔装煤量 是降低炉顶空间温度是较好的选择。 通过二次装 煤的方式, 在提高焦炉中煤的堆密度, 降低结焦 后期焦炭的收缩率、 提高单炉焦炭产量的同时, 又可以降低焦炉炉顶空间温度, 减少焦炉内煤气 通道沉积石墨现象的发生, 也可减少焦炉冒烟 现象。 2. 2 清理炉顶空间石墨 采用手动方式对炉口、 炉墙进行清理, 重点 是炉口斜坡区域的清理, 保持炭化室顶区域煤气 导出通道顺畅, 消除区域阻力。 采用自动方式定期清理煤气炉顶空间的结 炭。 增加推焦车石墨吹扫空气量, 以燃烧方式处 理炭化室顶部的石墨; 推焦过程中采用推焦机刮 板清理炉顶区域石墨。 要根据刮板磨损程度定期 更换, 以达到最大限度清理石墨的效果。 2. 3 清扫上升管 2. 3. 1 上升管道清扫 增加推焦车对上升管根部吹扫时间。 采用燃 烧方式清理上升管根部石墨, 减少上升管根部煤 46 煤炭加工与综合利用2020 年第 11 期 气旋涡造成的阻力, 降低炉顶空间煤气压力。 2. 3. 2 上升管管径清理 采用重锤打击的方式对上升管道进行清理。 在装煤车安装带刺球体重锤, 清理上升管时将重 锤快速下砸, 利用锤体自身重力清理上升管道石 墨, 保障上升管道满足煤气通过要求不小于 85 2. 3. 3 鹅颈管的清理 与上升管连通的鹅颈管是煤气导出的瓶颈 区, 煤气温度高、 沉积石墨严重。 采用人工方式 定期清理鹅颈管, 保持鹅颈管畅通, 减少煤气通 道阻力。 2. 4 吸气管压力管理 1仪表显示准确。 对全炉集气管、 手动阀 门前的压力变送器以及鼓风机机前煤气主管吸力 表需要定期疏通, 避免堵塞, 确保仪表显示 准确。 2管控管道阻力。 定期清理吸气管内焦油 渣, 维持吸气管内液面稳定, 在吸气管末端安装 压力表, 远传到主控室进行监测, 保持吸气管末 端吸力平衡。 3及时调整阀门。 将集气管吸力测定由人 工定期测定改为仪表连续测量, 实现吸力 24 h 监控; 定期检查吸气管末端蝶阀开度, 建立台 账; 根据吸力测量结果、 蝶阀开度和吸力对应情 况, 对各段吸气管末端处闸阀开度、 集气管间连 通阀开度进行调节, 通过改变阀门开度, 减少煤 气通道截面积的方式平衡吸气管末端吸力一致。 2. 5 平衡集气管循环氨水量 1循环氨水量平衡。 根据集气管煤气温度, 调整三段集气管循环氨水阀门开度, 平衡三段循 环氨水量基本一致。 2平衡循环氨水退水量。 定期测量各段吸 气管循环氨水液位; 调整吸气管末端焦油、 氨水 旁通阀门开度, 降低氨水液位, 提高煤气通道 截面。 2. 6 调整气/ 液分离器液位 定期测定初冷器前煤气主管吸力, 与远传仪 表进行校对, 确保监测数据准确; 监测鼓风机后 煤气氧含量小于 0. 6, 调整机械化焦油/ 氨 水分离槽进口阀门开度。 3 荒煤气导出系统改进 1吸气管吸力更趋平衡。 通过调整吸气管 末端蝶阀开度, 焦炉三段吸气管的吸力基本平 衡, 煤气导出推动力稳定。 见表 1。 表 1 调整前后吸气管末端压力对比 时间 吸气管末端蝶阀前吸力/ Pa 南中北 调整前-920-850-650 调整后 -750 -740 -700 -780 -780 -700 -850 -950 -960 2循环氨水量平衡。 通过对循环氨水阀门 调整, 将进氨水方南向第一段阀门关闭 35 40, 第二段关闭 25 30, 使三段集气管中 氨水量基本一致, 集气管中煤气温度也基本一致 8090 ℃。 见表 2。 表 2 调整前后集气管循环氨水量对比 时间 某炉三段集气管循环氨水流量/ th -1 南中北 调整前480450450 调整后440420400 3焦炉炉门冒烟率下降。 通过煤气导出系 统清理、 平衡、 优化, 荒煤气导出阻力明显下 降, 炉门、 炉盖处煤气压力降低, 冒烟频次下 降, 炉门冒烟频次降低到 2 次/ d 以下、 装煤导套 冒烟基本消除。 4 结 语 焦炉生产过程中的煤气顺畅导出, 关系着焦 炉环保是否达标问题。 通过调整生产操作手段, 降低炉门、 炉口等部位泄漏, 消除焦炉冒烟现 象, 改善焦炭生产过程对环境的污染, 满足日益 严格的环保要求, 是焦化企业延长寿命的优先 选择。 56 2020 年第 11 期白向国, 等 大型焦炉荒煤气导出系统环境污染治理研究