煤焦化工艺学.ppt

煤气净化工艺与技术,,1.1煤气净化在炼焦生产中的意义与作用,煤是人类最早利用，而且目前仍然得到最广泛利用的能源之一。人类利用煤炭资源主要有以下方法⑴燃烧将煤直接燃烧以获得热能，如用煤加热食物、加热锅炉生产蒸汽发电等。⑵气化将煤控制在一定条件不完全燃烧以生产煤气，如发生炉煤气、水煤气等。⑶液化将煤在高温高压的条件下进行裂解和精制制取液体燃料，如汽油等。⑷干馏将煤在隔绝空气条件下加热使其分解，生产焦炭、煤气和各种化工产品。焦炭和煤气是钢铁生产、机械制造和化工合成工业的重要原料和燃料。从煤气中回收的化合物主要有氨、粗苯、硫磺和焦油等。炼焦化学工业是煤炭的综合利用工业，在煤的各种利用方法中，炼焦工艺对煤的利用程度最高。煤在炼焦时，约有75左右变成焦炭，另外25左右则变成煤气和化工产品。,返回,1.2炼焦生产基本工艺,焦化生产一般由备煤、炼焦、煤气净化和生产辅助设施组成。备煤车间的任务是为焦炉制备符合炼焦用煤质量要求的煤料。备煤车间一般由卸煤、贮煤、配煤、粉碎等工段及带式输送机等组成。有的焦化厂还有洗煤工段。炼焦车间是将煤加热炼制成焦炭和煤气。炼焦车间一般由炼焦、熄焦和筛焦（焦处理）工段组成。有的大型焦化厂还建有干熄焦装置。煤气净化车间是将焦炉生产的粗煤气进行净化并回收化工产品。煤气净化车间一般由冷鼓、脱硫、脱氨、脱苯和污水处理等工段组成。生产辅助设施包括供水、供电、供汽及产品的检化验等。,1.3焦化产品生成过程,将煤装入焦炉炭化室后，在隔绝空气的条件下对其进行加热，在高温作用下，煤质逐步发生一系列的物理和化学变化。装入煤在200℃以下蒸出表面水分，同时析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气体。随着温度的升高，煤开始软化和熔融形成胶体状物质（称为胶质层），并分解产生气体和液体。在600℃以前，从胶质层中析出的蒸汽和气体叫做初次分解产物，主要含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、化合水及初次焦油气等，含氢量很低。温度继续升高，胶质层开始固化形成半焦。挥发物从半焦中逸出，进一步分解形成新的产物，如氮与氢生成氨，硫与氢生成硫化氢，碳与氢则生成一系列的碳氢化合物及高温焦油等。温度继续升高，随着半焦中的挥发物不断逸出，半焦则收缩并变成焦炭。通常情况下，炭化室中焦炭成熟的最终温度为9501050℃，焦炭中残余的挥发分含量为12。,1.4焦化产品的产率,炼焦生产过程中，焦炭与各种化学产品的产率是随炼焦用煤的质量和炼焦时各种工艺制度的变化而变化的，焦炭与化学产品的产率如下（对干煤）焦炭7578净煤气1519焦油2.44.5化合水24粗苯0.81.4氨0.250.35硫化氢0.10.5氰化氢0.050.07吡啶类0.0150.025,1.5影响焦化产品产率和质量的因素,影响炼焦化学产品产率和质量的因素主要是炼焦煤的质量和焦炉操作的各项工艺制度。装入炭化室的炼焦煤的质量是决定各种产品产率和质量的主要因素，其中煤料中挥发分含量及煤料中的氧、氮、硫等元素对化学产品的产率和质量的影响最大。配煤的挥发分高，焦油、粗苯以及煤气的产率就高。煤料中含氧量高，炼焦过程中产生的化合水量就多，炼焦煤的含氮量一般在2左右。在炼焦过程中，60左右的氮残存于焦炭中，1520的氮与氢反应生成氨，其余部分则生成氰化氢、吡啶和其他含氮化合物。煤中硫的含量决定了煤气和焦油中硫化物的含量，通常干煤含硫量在0.51.2，其中2045转入煤气中，配合煤的挥发分越高，炼焦炉温越高，转入煤气中的硫就越多。炼焦煤气的产率主要取决于炼焦煤料的挥发分，挥发分越高，煤气产率就越大。,1.5影响焦化产品产率和质量的因素,在炼焦煤料性质稳定的情况下，炼焦操作及加热制度的变化对炼焦化学产品的质量和产率也有一定的影响。通常情况下，炼焦炉温越高，初次分解产物在与炉墙接触时产生的二次裂解就越多，其结果是焦油中的酚类及中性油类的含量降低，而萘、蒽、沥青和游离碳的含量增加，焦油的密度增大；当二次裂解温度超过800℃时，在苯类产品中，甲苯、二甲苯等产率减少，苯产率增高。此外，炭化室炉顶空间温度过高会造成炼焦化学产品的二次裂解加剧。若由于装煤不满而造成炉顶空间温度在全过程中偏高，则会降低焦油、苯和氨的产率，并增加化合水和氰化物的产率，同时还会造成甲烷和烃类分解，使煤气中的氢含量增加，煤气的热值下降。焦炉的压力制度对炼焦化学产品的产率也产生一定的影响。炭化室内的压力大，增大了煤气泄漏的可能，炭化室内负压则会吸入空气，部分化学产品在炭化室内被烧掉，结果是煤气的数量与质量均会发生变化。,1.6煤气的组成,粗煤气经回收化学产品和净化后即为净煤气，其组成如下（体积）氢气（H2）5459甲烷（CH4）2428一氧化碳（CO）57氮气（N2）35二氧化碳（CO2）13烃类（CnHm）23氧气（O2）0.30.7净焦炉煤气的热值为1758018420kJ/m3，密度为0.450.48kg/m3,爆炸极限630,1.7煤气净化与化工产品回收,粗煤气含有各种杂质，必须经过净化以后才可利用。根据煤气用户不同，煤气净化的程度也有一定的差异。一般来说，工业用煤气的净化程度要差一些，民用煤气的净化程度则要求较高。煤气净化的任务是冷却煤气，并回收煤气中的焦油、氨、硫、苯等化工产品。煤气净化的过程一般包括冷却、输送、焦油分离、脱硫、脱氨、洗苯几个工序，民用煤气还要增加精脱萘和精脱硫。根据煤气净化工艺流程不同，煤气净化车间一般有冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵（或水洗氨）工段、粗苯工段、污水处理工段组成。煤气净化过程中回收的化工产品主要有焦油、粗苯、硫铵（或无水氨）和硫磺等。,1.8化工产品精制,焦化厂化工产品精制主要是指焦油加工和粗苯精制。焦油加工的任务就是通过物理和化学手段将焦油中的各种组分分离出来轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等，这些粗产品经过进一步加工后可得到苯酚、甲酚、二甲酚、纯吡啶、甲基吡啶、喹啉、古马隆树脂、精萘、精咔唑、蒽醌、改质沥青、针状焦等高附加值的产品。焦油加工的规模越大，加工的深度则越深，可提取的产品品种就越多。粗苯加工的任务是对粗苯进行加工纯苯、甲苯、二甲苯和溶剂油等产品。焦炉煤气制甲醇,粗苯的精馏工艺,,甲醇驰放气苯加氢工艺,焦油精制工艺,1.9煤气的资源化利用,焦炉煤气的利用目前主要是作为燃料用于城市煤气、工业窑炉、发电焦炉煤气制甲醇焦炉煤气二甲醚,焦炉煤气的利用和处理途径,甲醇驰放气苯加氢工艺,焦炉煤气制甲醇工艺,焦炉煤气制取甲醇工艺路线,2国内常用的煤气净化基本流程,煤气净化系统通常由冷凝鼓风装置、脱硫脱氰装置、脱氨装置和脱苯装置等工序组成。不同的煤气净化工艺流程主要表现在脱硫和脱氨工艺方案的选择上。应用于焦化行业的脱氨工艺主要有水洗氨蒸氨浓氨水工艺、水洗氨蒸氨氨分解工艺、冷法无水氨工艺、热法无水氨工艺、半直接法浸没式饱和器硫铵工艺、半直接法喷淋式饱和器硫铵工艺、间接法饱和器硫铵工艺和酸洗法硫铵工艺。脱硫工艺主要有干法脱硫和湿法脱硫两种。湿法脱硫工艺有湿式氧化工艺和湿式吸收工艺两种。湿式氧化脱硫工艺有以氨为碱源的TH法（TAKAHAX法脱硫脱氰和HIROHAX法废液处理工艺）、以氨为碱源的FRC法（FUMAKS-RHODACS法脱硫脱氰和COMPACS法废液焚烧、干接触法制取浓硫酸工艺）、以氨为碱源的HPF法和以钠为碱源的ADA法等，湿式吸收脱硫工艺有索尔菲班法（单乙醇胺法）和AS法（氨硫联合洗涤法）。目前我国已经建成的焦化工程中，上述的脱氨和脱硫工艺均有采用。焦炉大型化、煤气净化装置大型化、设备大型化、净化工艺技术多样化、产品品种多样化是技术发展的必然结果。我国目前在大中型焦化厂生产运行的煤气净化技术约计十余种，在此就几种主要的工艺技术简单介绍如下,返回,1）第一种煤气净化工艺流程TH法脱硫酸洗法硫铵此流程脱硫采用以煤气中的氨为碱源，1.4--萘醌二磺酸钠为催化剂的氧化法脱硫脱氰工艺。在吸收塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H2S和HCN，吸收了H2S、HCN的循环脱硫液送再生塔用压缩空气进行再生，再生的循环脱硫液送回吸收塔顶部循环喷洒，一部分循环脱硫液送入HIROHAX法废液处理部分。废液处理部分采用高温（273℃）高压（7.5Mpa）湿式氧化法将废液中的NH42S2O3及NH4SCN转化为硫铵和硫酸作为母液送往硫铵装置。酸洗法硫铵即无饱和器法生产硫铵。它分为氨的吸收、蒸发结晶和分离干燥。净化后煤气指标为H2S≤0.2g/m3，NH3≤0.1g/m3。2）第二种煤气净化工艺流程FRC法脱硫冷法无水氨此流程脱硫是以煤气中的氨为碱源，以苦味酸为催化剂的湿式氧化法脱硫。脱硫废液与分离的硫磺一起送往制酸装置制酸。冷法无水氨工艺是用磷铵溶液洗涤煤气，吸收煤气中氨后的磷铵溶液送解吸塔用蒸汽解吸，解吸出的氨汽经冷凝冷却后成为浓氨水，浓氨水再送精馏塔用蒸汽进行精馏，塔顶精馏出的无水氨气经冷凝后，得到无水氨产品。净化后煤气指标为H2S≤0.02g/m3，NH3≤0.1g/m3。,3）第三种煤气净化工艺流程冷法无水氨索尔菲班法此流程脱硫是使用弱碱性的单乙醇氨（简称MEA）水溶液直接吸收煤气中的H2S和HCN，属于湿式吸收法。索尔菲班法脱硫产品为含H2S和HCN的酸性气体，它可以经克劳斯炉生产元素硫，也可以用接触法生产硫酸。净化后煤气指标为H2S≤0.2g/m3，NH3≤0.1g/m3。4）第四、五、六种煤气净化工艺流程AS法（氨硫联合洗涤法）氨硫循环洗涤脱硫是一种NH3和H2S联合处理工艺，该法以煤气中的NH3为碱源，在洗氨的同时脱除H2S和HCN。属于典型的湿式吸收法脱硫。脱硫塔设在洗氨塔之前。AS法脱硫一般由氨硫循环洗涤、脱酸蒸氨和氨分解硫回收组成，从脱酸塔顶蒸出的含H2S的酸性气体采用克劳斯装置生产元素硫。AS法脱硫系统从脱酸塔顶蒸出的含H2S的酸性气体，也可以采用接触法生产硫酸；从蒸氨塔顶蒸出的氨汽可用来生产硫铵即通常所谓的间接法生产硫铵，也可生产无水氨即热法弗萨姆法生产无水氨或进行氨分解。氨硫循环洗涤有正压操作和负压操作之分，风机设置在脱硫洗氨之前的为正压流程，风机设置在洗苯之后的为负压流程。净化后煤气指标为H2S≤0.5g/m3，NH3≤0.1g/m3。,5）第七种煤气净化工艺流程HPF脱硫半直接法喷淋式饱和器硫铵工艺此流程组合，是国内普遍采用的流程。HPF脱硫是我国科技人员不断总结国内外已有的脱硫方法，自行研制开发的以焦炉煤气中的氨为碱源，采用HPF新型高效复合催化剂从焦炉煤气中脱除H2S和HCN的新工艺。HPF脱硫工艺的脱硫流程与ADA法脱硫基本相似，采用的催化剂HPF为复合催化剂，它是以氨为碱源液相催化氧化脱硫新工艺，与其它催化剂相比，它对脱硫和再生过程均有催化作用（脱硫过程为全过程控制）。因此，HPF较其它催化剂相比具有较高的活性和较好的流动性。HPF脱硫的废液回兑到炼焦煤中，大大简化废液处理的工艺流程，是一种简单可行且经济的脱硫废液处理方法。喷淋式饱和器是煤气经过预热器后进入饱和器的上段，然后分成两股沿饱和器水平方向流动，每股煤气均经过数个喷头用含游离酸的母液喷洒，以吸收煤气中的氨，两股煤气汇合后从切线方向进入饱和器中心的旋风分离部分，除去煤气中夹带的酸雾液滴，从上部中心出口管离开到下一个工序。喷淋式饱和器分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室，喷淋式饱和器的上段和下段以降液管连通。此流程组合不仅技术和设备国产化，而且具有工艺流程短、技术成熟先进、生产费用低、操作管理方便、工程投资低、占地面积小和环保措施好等特点。净化后煤气指标为H2S≤0.2g/m3，NH3≤0.05g/m3。,6）第八种煤气净化工艺流程HPF脱硫水洗氨、蒸氨、氨分解工艺此流程组合，也是国内普遍采用的流程。若硫铵没有销路，可采用此流程组合。这个流程组合是我国焦化工作者在消化国外技术的基础上开发的一种工艺流程。此工艺是用蒸氨废水或软水洗涤煤气，吸收煤气中氨的富氨水送蒸氨塔用蒸汽蒸馏，蒸氨塔顶的氨汽经分缩后送氨分解炉，氨汽中的氨在高温和催化剂的作用下分解为氢气和氮气。氨分解尾气返回初冷前吸煤气管道，蒸氨塔底的蒸氨废水部分经冷却返回洗氨，其余送生化处理站处理。净化后煤气指标为H2S≤0.2g/m3，NH3≤0.1g/m3。,3.1煤气的初步冷却,3.1.1煤气初步冷却的作用从炭化室导出的荒煤气温度达650700℃,必须冷却，其目的有以下几点防止在荒煤气中的化学产品发生裂解。有利于回收荒煤气中的化学产品。减轻回收工序管道和设备的堵塞和腐蚀。降低输送煤气的管道和设备尺寸，特别是降低鼓风机的负荷及能量消耗。安全合理地输送煤气。煤气的初步冷却分为集气管冷却和初冷器冷却两个步骤。,返回,4.1.2煤气在集气管中的冷却煤气在桥管和集气管内的冷却，是用循环氨水通过喷头强烈喷洒进行的。当细雾状的氨水与煤气充分接触时，高温煤气放出大量显热，使氨水雾滴迅速升温和汽化，将煤气温度降到8085℃。在上述过程中，煤气放出的总热量分配氨水由7075℃升高到7580℃占1015氨水蒸发23占循环氨水量占7580集气管表面散热占10煤气在集气管中的冷却使焦油约有5060被冷凝下来，部分焦油与煤尘和焦炭粒混在一起构成焦油渣,4.1.2煤气在集气管中的冷却,3.1.2煤气在集气管中的冷却,影响煤气在集气管冷却效果的因素主要有以下几点1氨水喷嘴喷洒效果氨水喷洒的雾化程度高，可形成足够的蒸发面积，氨水蒸发量较大，煤气冷却效果好。为此集气管喷洒压力不应低于0.2MPa，循环氨水不应含有焦油和焦油渣，以防堵塞喷嘴。2循环氨水量一般规定对于单集气管，56m3/t干煤，对于双集气管68m3/t干煤。3采用7075℃热循环氨水喷洒热氨水喷洒有利于氨水蒸发，强化煤气冷却效果。另外也不能导致集气管底部冷却太剧烈，使得冷凝的焦油黏度增大，造成堵塞。再也有中和焦油酸保护管道的作用，同时具有润滑性，便于焦油的流动。,3.1.3煤气在初冷器中的冷却,3.1.3煤气在初冷器中的冷却煤气在集气管内冷却后，温度仍相当高，且还含有大量的焦油气和水汽。为了便于输送，减少鼓风机的动力消耗和有效地回收化学产品，煤气须在初冷器中进一步冷却到2535℃（立管式初冷器）或2122℃（横管式初冷器）。煤气在初冷器中的冷却是利用冷却水与热煤气间接换热的方式进行的。在初冷器中发生煤气中的水蒸汽和焦油气的冷凝，煤气中萘溶于焦油中，煤气中的氨、二氧化碳、硫化氢和氰化氢溶于水中，这些统称作冷凝液，从初冷器下部排出。,3.1.3煤气在初冷器中的冷却,影响煤气在初冷器冷却效果的因素有以下几点冷却水量、水温和水质冷却水的水质对煤气的冷却效果也有很大影响。为减缓在冷却水管内壁结垢，控制冷却器出水的水温小于45℃，对循环冷却水进行水质处理。,初冷器煤气通道阻力初冷器阻力大小，反映了冷却水管外壁沉积物的多少。沉积物主要是萘和焦油，是煤气向冷却水传热过程的阻力，影响煤气的冷却效果。为此各厂对初冷器阻力都有规定。初冷器壳程的清扫有两种方法，即蒸汽清扫法和热氨水清扫法。,3.1.3煤气在初冷器中的冷却,3.1.4煤气初冷的工艺流程,3.1.4煤气初冷的工艺流程来自焦炉的荒煤气与焦油和氨水沿吸煤气管道至气液分离器，气液分离后荒煤气进入横管初冷器分两段冷却。上段用循环水，下段用低温水将煤气冷却至2122℃。由横管初冷器下部排出的煤气，进入电捕焦油器，除掉煤气中夹带的焦油雾后，再由煤气鼓风机压送至下一个工段,3.1.4煤气初冷的工艺流程,为了保证初冷器的冷却效果，在上段和下段连续喷洒焦油氨水混合液，在其顶部用热氨水不定期进行冲洗，以清除管壁上沉积的焦油和萘等杂质。初冷器上段排出的冷凝液经水封槽流入上段冷凝液槽，用泵将其送入初冷器上段进行喷洒，多余部分送到机械化氨水澄清槽。初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，加兑一定量焦油和氨水后，用泵将其送入初冷器下段进行喷洒，多余部分流入上段冷凝液槽。,3.1.4煤气初冷的工艺流程,由气液分离器分离下来的焦油和氨水首先进入机械化氨水澄清槽，在此进行氨水、焦油和焦油渣的分离。上部的氨水流入循环氨水槽，再由循环氨水泵送至焦炉集气管喷洒冷却煤气。澄清槽下部的焦油靠静压流入焦油分离器，进一步进行焦油与焦油渣的沉降分离，焦油用焦油泵送往油库工段焦油贮槽。机械化氨水澄清槽和焦油分离器底部沉降的焦油渣刮至焦油渣车，定期送往煤场，人工掺入炼焦煤中。,3.1.5循环氨水与剩余氨水循环氨水是从焦炉煤气初冷系统冷凝下来后又送回焦炉集气管用以喷洒冷却荒煤气的氨水。装炉煤水分约占干煤量10和化合水约占干煤量24是循环氨水的来源。其中大部分闭路循环于焦炉桥管和集气管，依次经煤气主管、气液分离器、焦油氨水澄清槽、循环氨水槽和循环氨水泵，再到焦炉桥管和集气管。剩余氨水是配煤水和化合水以水蒸汽的形式随荒煤气一起逸出炭化室，经初冷系统冷凝下来后，除补充氨水少量损失和煤气带走外，其余部分则为剩余氨水。剩余氨水需脱氨处理。,图3-1煤气初冷工艺流程1气液分离器；2横管初冷器；3电捕焦油器；4煤气鼓风机；5机械化氨水澄清槽；6焦油分离器；7除焦油器；8循环氨水泵；9上段冷凝液泵；10下段冷凝液泵；11上段冷凝液槽；12下段冷凝液槽；13上段煤气水封槽；14下段煤气水封槽；15循环氨水槽；16剩余氨水槽；17剩余氨水泵；18焦油泵,图3-2煤气初冷工艺流程1气液分离器；2横管初冷器；3电捕焦油器；4煤气鼓风机；5焦油渣分离箱；6焦油氨水分离槽；7焦油中间槽；8循环氨水泵；9上段冷凝液泵；10下段冷凝液泵；11上段冷凝液槽；12下段冷凝液槽；13上段煤气水封槽；14下段煤气水封槽；15焦油渣泵；16剩余氨水槽；17剩余氨水泵；18焦油泵；19液位调节器；20焦油渣小车,3.1.6煤焦油的回收荒煤气中的焦油气约5060在集气管中被冷凝下来，其余在初冷器中被冷凝下来。在集气管中冷凝下来的焦油，由于密度高，黏度大，含焦油渣多，故称重质焦油。在初冷器中冷凝下来的焦油，由于密度低，黏度小，含焦油渣少，故称轻质焦油。在集气管中冷凝下来的氨水，含固定铵盐如氯化铵、硫酸铵和硫氰化铵等高，含挥发性铵盐如硫化铵、氰化铵和碳酸铵等低，这必然导致集气管中冷凝的焦油含固定铵盐高，初冷器冷凝下来的焦油含固定铵盐低。为了使焦油与氨水分离的好，希望焦油黏度小，固定铵盐含量低，为了使焦油与焦油渣分离的好，希望焦油密度低，因此，多采用重质焦油和轻质焦油混合分离的方法。图3-1所示即为混合分离流程，集气管和初冷器的冷凝液都进入机械化氨水澄清槽，在此分离出的脱水脱渣焦油再进入焦油分离器进一步脱渣。另外，电捕焦油器和鼓风机等回收下来的焦油也全部进入焦油氨水澄清槽。,图3-3气液分离器图3-4横管式煤气初冷器,3.1.7煤气冷却的主要设备3.1.7.1气液分离器使煤气与冷凝液分离的设备。见图3-3。,3.1.7.2横管式初冷器横管式初冷器具有直立长方体形的外壳，冷却水管与水平面成30角横向配置。见图3-4。管板外侧管箱与冷却水管相连，构成冷却水通道，分两段供水，即供低温水和循环水。煤气自上而下通过初冷器。在初冷器壳程设置喷洒装置，连续喷洒含煤焦油的氨水，以清洗管外壁沉积的焦油和萘，同时还可以从煤气中吸收一部分萘。横管冷却器用573mm的钢管，管径小，水的流速可达0.50.7m/s。且冷却水管在冷却器断面上水平密集布设，使与之成错流的煤气产生强烈湍动，冷却效果好，煤气可冷却到约21℃。,3.1.7.3焦油氨水分离设施利用重力沉降原理分离煤焦油、氨水和焦油渣的设备。常用的有机械化氨水澄清槽和焦油氨水分离槽。1机械化氨水澄清槽槽体截面有船形和矩形。从气液分离器来的焦油氨水混合液从澄清槽头部入口进入，氨水经尾部浮焦油渣档板和氨水溢流槽流出。分出渣和氨水的焦油从尾部经液位调节器压出。焦油液位由液位调节器调节，以保证焦油有足够的分离时间。焦油层厚一般为1.31.5m的部位应在外部保温，以维持油温和稳定其黏度。焦油渣由槽底刮板输送机经槽的头部斜面上端刮出。焦油渣经过氨水层时被洗去焦油，露出水面后澄干水。刮板线速度为1.7413.5m/h,速度过高易带出焦油和氨水。也有将液位调节器设置在机械化氨水澄清槽里面的，这样可以防止焦油因温度降低，黏度增大，流动性变差。,机械化氨水澄清槽,3.1.7.4冷凝液水封槽冷凝液水封槽是排出设备中的冷凝液，而又能防止空气涌入或煤气泄出的设备。对于鼓风机前的初冷器水封槽，由于处于负压状态，水封高度是指水封槽冷凝液排出管液面至煤气设备内冷凝液出口液面之间的距离。由于大气压高于煤气系统中的压力，冷凝液面就会高出水封槽液面，其高度取决于煤气吸力。水封高度必须大于可能产生的最大吸力。否则，冷凝液水封槽中的冷凝液就会抽空，使空气吸入煤气系统而发生事故。另外，水封槽还设有蒸汽管供加热或清扫用。,3.2煤气的输送,3.2.1煤气输送系统设置鼓风机的作用从焦炉炭化室出来的煤气，经集气管、吸气管、电捕焦油器、回收氨、苯和硫化氢系统的一系列设备，然后送至贮罐或用户。在这一过程中煤气要克服管道和各种设备的阻力，并要具有足够的剩余压头，才能到达用户的地点。另外，为了使焦炉内的荒煤气按规定的压力制度抽出，要使煤气管线中具有一定的吸力。综上，在煤气输送系统中必须设置鼓风机。另外，鼓风机在运行时也有清除焦油的作用。鼓风机在焦化厂具有重要地位，人们把它称作焦化厂的“心脏”。,3.2煤气的输送,1.鼓风机位置设置的原则煤气吸入的体积尽可能的小风机前的设备和管道尽可能的少2.鼓风机的类型离心式的鼓风机罗茨鼓风机,图3-10离心式鼓风机,,3.2.2.1离心式鼓风机离心式鼓风机的结构离心式鼓风机主要由机身、转子组件、密封装置、轴承、联轴器、润滑系统及其它辅助零部件等组成。,离心式鼓风机的工作原理单级离心式鼓风机的工作原理示意见图3-11。当电动机带动主轴及叶轮高速旋转时，气体由进气口吸入机壳进入叶轮，并随叶轮一起高速旋转，在离心力的作用下，被从叶轮中甩出，进入机壳内蜗室和扩压管，由于扩压管内通道截面积渐渐增大，因此，气体的一部分动能变为静压能，压力升高，最后由出气口排出。与此同时叶轮入口处由于气体被甩出而产生局部负压，气体在外界压力作用下，从进气口不断地被吸入机内。,煤气经鼓风机压缩后温度要升高15～20℃。离心式鼓风机的性能离心式鼓风机在一定转数下的生产能力Q与总压头H之间有一定的关系，可用图3-12所示的Q-H特性曲线来表示。由图可见，曲线有一最高点B，相应于B点压头最高压头的输送量称为临界输送量。鼓风机不允许在B点的左侧范围内操作，因在此范围内鼓风机输送量波动，并会发生振动，产生“飞动”现象。只有在B点右侧延伸的特性曲线范围内操作才是稳定的。运行鼓风机的总压头系指机后压力（正压）与机前压力（负压）之差，其值与化产回收系统采用的工艺流程有关,,,鼓风机的调节1用鼓风机煤气进出口开闭器调节此法鼓风机的功率消耗和煤气升温增大，另外也容易产生渗漏。2用鼓风机进出口交通管调节此法也称“小循环”调节，一部分煤气经重复压缩，无疑鼓风机的功率消耗和煤气温升也要增大。3“大循环”调节即将鼓风机压出的煤气部分地送到初冷器前的煤气管道中，经过冷却后，再回到鼓风机。一般当煤气量为鼓风机额定能力的1/41/3时，就需采用“大循环”的措施。显然，“大循环”可解决煤气升温过高的问题，但要增加鼓风机的能量消耗和初冷器的负荷。4用透平机拖动鼓风机的转数调节此法调节范围有限。5采用带液力偶合器的电动煤气鼓风机根据煤气量实现无级调速，调速范围在2097。此法鼓风机启动方便，调节灵活，高效节能。（6）采用变频调速电机此法调节方便简单。,3.2.2.2罗茨鼓风机1罗茨鼓风机的结构罗茨鼓风机主要由机壳、轴、传动齿轮及一对断面呈“∞”形的转子组成，如图4-13所示。在一个长圆形的机壳内，两个转子分别固定在流动轴承和止推轴承的相互平行的主动轴和从动轴上；机壳外的两轴端装有相同的啮合齿轮；主动轴通过联轴器或皮带轮与电动机相连。两个转子之间及转子与机壳之间分别留有0.4mm和0.3mm的间隙，以使转子既能自由转动，又不过多地漏气。为防止轴与机壳之间的缝隙产生泄漏，此处还装有轴封装置。为了安全起见，鼓风机的出口安装有缓冲器稳压柜与安全阀。,,2罗茨鼓风机的工作原理对于风口是上下安置的罗茨鼓风机，安装时，最好使气体从上面进入，下面排出，这样，由于下部出口气体压力较大，可以抵销一部分转子的自重，减轻轴承所承受的压力。3罗茨鼓风机的调节风机转速变大，所输送的煤气量也随之增多，但一般最大转速以不超过额定转速10为宜。,3.3煤气中焦油雾的清除,焦油雾的形成焦油雾是在煤气冷却过程中形成的，它以内充煤气的焦油气泡状态或极细小的焦油滴117存在于煤气中。由于焦油雾又轻又小，其沉降速度小于煤气流速，因而悬浮于煤气中并被煤气带走。初冷器后煤气中焦油雾的含量一般为1.02.5g/m3横管式初冷器后。鼓风机后煤气中焦油雾的含量一般为0.30.5g/m3。化产回收工艺要求煤气中焦油雾含量低于0.02g/m3，否则对化产回收操作将有严重影响。焦油雾如在饱和器中凝结下来，将使酸焦油量增多，并可能使母液起泡沫，密度减小，有使煤气从饱和器满流槽冲出的危险；焦油雾进入洗苯塔内，会使洗油黏度增大，质量变坏，洗苯效率降低；焦油雾带到洗氨和脱硫设备易引起堵塞，影响吸收效率。,3.3煤气中焦油雾的清除,电捕焦油器的工作原理在金属导线和金属管壁之间施加高压直流电，以维持足以使气体产生电离的电场是阴阳两极之间形成电晕区，正离子吸附于带负电的电晕极，负离子吸附于带正电的沉淀剂，所有被电离的正负离子均充满在整个空间，当焦油雾滴的杂质气体通过时，吸附了负离子和电子的杂质转移到沉淀极放电。,在电场强度小的地方，离子运动速度小，具有的动能不能使相遇的分子离子化，所以绝缘电阻不会在整个电场被击穿，只有在导线附近电场强度最大的地方被击穿。这种不完全的煤气火花放电，在不均匀电场产生的电击叫电晕放电。出现粉红略带兰色的电晕微光，并发出轻微的咝咝声的区域叫电晕区，其内部的导线叫电晕极。此时两极间的电压称为临界电晕电压或起晕电压。这样在电晕区内产生了大量带电微粒，它们与电极之间具有同性相斥，异性相吸的关系。由于电子运动速度比正离子大，所以电晕极总是取为负极，金属管为正极。正离子向导线移动，负离子向管壁移动。电晕区占的体积要比总体积小得多，所以在电晕区外的大部分区域只有负离子。煤气夹带着悬浮的焦油雾滴经过电场，在电晕区焦油雾滴与正离子或负离子相遇，分别结合成为带正电荷与带负电荷的雾滴，在电晕区外只有与负离子结合成为带负电荷的雾滴，分别向正、负极移动，放出电子或者与电子结合而成为中性焦油雾滴，顺着电晕极和管壁往下流。但由于电晕区正离子被负离子相互碰撞中和了一部分，数量不多，而在电晕区外都是负离子，不存在中和作用。所以在电晕极上沉积的焦油量不多，而主要在正极管壁上沉积下来，所以正极也叫沉淀极。,3.3.2.2电捕焦油器的构造管式电捕焦油器管式电捕焦油器构造见图3-16。其外壳为圆柱形，底部为带有蒸汽夹套的锥形底或凸形底。沉降管管径为250mm，长3500mm，在每根沉降管的中心处悬挂着电晕极导线，由上部吊架和下部吊架拉紧，并保持偏心度不大于3mm。电晕极可采用强度高的3.54mm的碳素钢丝或2mm的镍铬钢丝制作。煤气自底部进入，通过两块气体分布筛板均匀分布到各沉降管中。净化后的煤气从顶部出口逸出。从沉降管捕集下来的焦油集于器底排出，因焦油黏度大，故底部设有蒸汽夹套，以利于排放。电捕焦油器顶部设有三个绝缘箱，高压电源由此引入，其构造见图3-17。为了防止煤气中焦油萘及水气等在绝缘子上冷凝沉积，一是将压力略高于煤气压力的氮气充入绝缘箱底部，使煤气不能接触绝缘子内表面；二是在绝缘箱内设有蛇管蒸汽加热器或电加热器，使箱内空间温度保持在90110℃之间即比煤气露点温度高出50℃，并在绝缘箱顶部设调节温度用的排气阀，在绝缘箱底设有与大气相通的气孔。这样既能防止结露，又能调节绝缘箱的温度；三是定期擦拭电捕焦油器的绝缘子表面，以清除焦油和萘等污垢，防止绝缘性能降低，导致在高电压下发生表面放电而被击穿，甚至引起绝缘箱爆炸和着火。,,图3-16电捕焦油器1壳体；2下吊杆；3上、下吊架；4支承绝缘子；5上吊杆；6电晕线；7重锤；8沉降极管；9气体分布板；10人孔；11保护管；12阻气罩；13管板；14蒸汽加热器；15高压电缆；16焦油氨水出口；17馈电箱；18绝缘箱。,电捕焦油器的工作电压与工艺流程、工艺参数、整流器性能和安装精度等有关。如入口煤气中焦油雾含量高电捕焦油器配置在鼓风机前，工作电流偏小，为了保证捕焦油效率，工作电压就会高些，反之，入口煤气中焦油雾含量低电捕焦油器配置在鼓风机后，工作电流偏大，出口煤气中焦油雾含量容易达到要求，相应的工作电压就会低些。一般电捕焦油器的工作电压在2.54万伏。蜂窝式电捕焦油器它的沉淀极由许多正六边形组成，沉淀极的极间距略有不同。与管式沉淀极相比，它的拉杆不占据沉淀极管内电晕极位置，整个蜂窝体内没有电场空穴，有效空间利用率高，净化效率可达99.899.9。,3.3煤气的初步冷却、输送与焦油回收的操作,3.4.1主要生产操作参数3.4.2生产操作3.4.2.1操作工的职责与任务1）此系统的操作工分为冷凝鼓风工和泵工。冷凝鼓风工的岗位有鼓风机和冷凝两个岗位。鼓风机岗位有鼓风机司机和鼓风机司机助手。2）鼓风机岗位负责鼓风机及其所属设备的全部正常操作，及时调整煤气系统的吸力和压力，保证各项技术指标达到工艺要求；负责电捕焦油器的正常操作和清扫工作，严格控制电捕焦油器在运行过程中的氧含量；负责本岗位所属设备的正常运转，搞好设备的正常维护和保养工作，并确保备用设备处于良好状态；配合有关人员进行鼓风机检修后的试车和验收工作。3）冷凝岗位负责机械化焦油氨水澄清槽、机械化焦油澄清槽及除焦油器设备的正常操作和清扫工作，使焦油、氨水、焦油渣良好分离；负责初冷器的正常操作和清扫工作，严格控制初冷器的煤气出口温度；负责本岗位所属设备的正常运转，搞好设备的正常维护和保养工作，并确保备用设备处于良好状态；负责设备检修前的工艺处理和检修后的验收工作。4）泵工负责连续不断地向焦炉供应足够的循环氨水；负责剩余氨水和焦油的输送；负责初冷器的上段和下段的喷洒，协助冷凝岗位操作工确保各项操作指标符合技术规定和对机械化焦油氨水澄清槽、机械化焦油澄清槽、除焦油器及初冷器等设备的正常操作和清扫工作；负责本岗位所属设备的正常运转，搞好设备的正常维护和保养工作，并确保备用设备处于良好状态；负责设备检修前的工艺处理和检修后的验收工作。5）各操作工认真巡回检查，消除跑、冒、滴、漏现象，发现问题及时处理；要真实准确的作好生产记录。,正常生产与事故操作鼓风机岗位的基本操作随时与中控室保持联系，保证各部的温度、压力、流量和液位符合技术要求。每小时巡回检查一次，及时处理各设备和管道阀门的跑、冒、滴、漏现象。鼓风机司机检查初冷器、电捕焦油器、鼓风机前后的吸力与压力等情况；鼓风机电机电流和电机温度；润滑油油压和油温；鼓风机机组的各轴瓦温度及鼓风机机体温度；液力偶合器的油压和油温；鼓风机机组的运转声音和振动情况；对鼓风机的运行情况进行记录。鼓风机司机助手检查鼓风机前后及机体的排液管是否畅通；运转鼓风机油箱油位是否正常，油冷却器的水温和水压是否正常；协助冷凝鼓风工之冷凝岗位操作工检查初冷器和电捕焦油器的排液管是否畅通，并根据煤气的温度和阻力调整初冷器和电捕焦油器的操作。根据煤气的吸力与压力的变化，及时适当的调节鼓风机的转速或用煤气大循环管进行调节，确保煤气系统的吸力和压力的稳定，即保持集气管的压力稳定。维护好备用鼓风机，每班必须盘车1/4转。,,,离心式鼓风机的的开车、停车和倒车（1）开车电气工人检查好电机与有关电气线路和设备，确保无误。检查油箱确定油量充足，无积水，温度计和压力表齐全，油冷却器冷却水确认畅通，煤气水封充满水。鼓风机盘车确认灵活无问题后，上好堵头，并用蒸汽清扫排液管，使之畅通。电油泵盘车无问题后，启动电油泵，检查润滑油循环油路，确认油压、油箱液面及回油情况正常，同时确认高位油箱回油正常。用蒸汽暖机，机体温度达60℃左右，停止加热。放净机体内液体，关闭排液管。全开鼓风机煤气出口阀门，稍开鼓风机煤气入口阀门。将液力偶合器的调节执行器打到手动并归零。送电启动鼓风机，手动调节液力偶合器的执行器使鼓风机慢慢转动起来。根据吸力和焦炉集气管压力，打开鼓风机煤气入口阀门。如果煤气量较小，鼓风机在临界转速以下范围运行；煤气量较大，鼓风机在临界转速以上范围运行，同时用大循环管调节进入鼓风机的煤气量，确保鼓风机的正常运行。启动鼓风机后，应检查电机机体、液力偶合器、增速机和鼓风机等设备的有关振动、杂音和发热情况等。鼓风机运转正常后，打开鼓风机的各部放液管，及时排液。当机组润滑油温度达到40℃时，打开油冷却器的冷却水；当液力偶合器的出口油温度达到50℃时，打开偶合器的油冷却器的冷却水，并注意调节。当鼓风机满负荷运行时，将液力偶合器的调节执行器由手动打到自动，实现鼓风机的自动调节。,（2）停车鼓风机的自动调节由自动改手动。手动慢慢调节液力偶合器的执行器使鼓风机转动由快速到慢速直到停止。关闭鼓风机的进口阀门。切断鼓风机电源，关闭出口阀门。当鼓风机电机停转后，停润滑油油泵，关闭油冷却器冷却水。放净机体内存液，扫通放气管，上好盘车器，按规定时间盘运转子。（3）倒车按开车步骤启动备用煤气鼓风机。逐渐开备用煤气鼓风机的煤气进口阀门和关闭在用煤气鼓风机的煤气进口阀门。备用煤气鼓风机运转正常后，按停车步骤停原鼓风机的运转。特殊操作停电操作①切断主电机电源，关闭鼓风机出入口阀门。②其它按停机操作进行。③通知值班长或工段长鼓风机停电，并与生产调度联系询问停电原因和来电时间。若停电时间短，作好开车准备；若停电时间长，按正常停车处理。④作好停电记录。⑤来电后恢复生产。,紧急停车如发生下列情况之一，鼓风机司机或助手有权按停机操作规程紧急停车，并迅速上报生产调度和车间。①鼓风机电机电流迅速上升，并超过额定电流且不下降。②机组发生剧烈振动，超过规定。③机体内有显著的金属撞击声或摩擦声。④机体或电机内部或油系统发生冒烟或冒火现象。⑤机前煤气管道破裂或冒火。⑥当机组的轴承温度直线上升或润滑油系统油压下降超过规定指标，而机组不能联锁停车。⑦当液力偶合器的油温或油压超过规定指标，而不能联锁停车。停水操作①停水后，润滑油温度、机组的轴承温度及液力偶合器的油温上升，鼓风机应停止运行。停水后向值班长或工段长汇报，并与生产调度联系询问停水原因和来水时间。②作好停水记录。③来水后恢复生产。,冷凝鼓风工之冷凝岗位冷凝岗位的基本操作严格按照工艺技术指标进行操作。每小时巡回检查一次，及时处理各设备及管道阀门的跑、冒、滴、漏现象。③随时与中控室保持联系，保证各部的温度、压力、流量及液位符合技术要求。④根据初冷器后煤气的温度，调整循环水量和低温水量，确保初冷器后煤气的温度在规定的范围内。⑤保持初冷器的阻力不超标，发现阻力增大，及时查找原因和处理。⑥配合泵工操作初冷器的上段冷凝液和下段冷凝液的喷洒。⑦保证初冷器煤气水封槽的排液管畅通。⑧维护好备用设备，并真实准确的作好本班的生产记录。特殊操作1初冷器的吹扫①当初冷器堵塞严重，阻力超过规定，用热氨水清扫阻力不下降时，向上级领导和生产调度汇报，准备用蒸汽吹扫。②按开工步骤开启备用初冷器。同时通知鼓风机室注意机前和机后压力变化。③对初冷器进行蒸汽吹扫。④打开初冷器顶的放散管阀门。⑤打开入初冷器的蒸汽管道上的阀门，向初冷器内通蒸汽，当器顶的放散管冒蒸汽后，继续吹扫30～60分钟。⑥吹扫结束后，向上级领导和生产调度汇报，并作好记录。吹扫后的初冷器作为备用。,（2）停电操作迅速切断机械化焦油氨水澄清槽、