馬銀華,武斌,李志,夏偉
(鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司,遼寧 營口115007)
鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司 (以下簡稱“鲅魚圈”)煉焦部裝備有國內(nèi)首次自主設(shè)計(jì)的先進(jìn)7 m 52孔JNX-70-2型焦?fàn)t4座,設(shè)計(jì)年產(chǎn)焦炭255萬t,焦?fàn)t煤氣處理量為126 000 m3/h。2019年1月開始,焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時間由20 h縮短至19 h,生產(chǎn)負(fù)荷大幅提高,焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力升高,最高達(dá)到24 000 Pa。生產(chǎn)運(yùn)行過程中,由于鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷增大,焦?fàn)t頻繁出現(xiàn)放散點(diǎn)火現(xiàn)象,影響了正常煉焦生產(chǎn)秩序。為解決此問題,鲅魚圈煉焦部對煤氣凈化系統(tǒng)阻力增大原因進(jìn)行了分析,并提出了處理措施,實(shí)施后效果良好。
鲅魚圈焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)工藝流程為來自氣液分離器的焦?fàn)t煤氣→初冷器→電捕焦油器→鼓風(fēng)機(jī)→硫銨飽和器→終冷塔→洗苯塔→脫硫塔→精脫硫塔→凈化后的煤氣并入管網(wǎng)。
鲅魚圈煤氣凈化系統(tǒng)各部位阻力情況見表1。由表1可以看出,初冷氣阻力、鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力、洗苯塔阻力和脫硫塔阻力均超出了規(guī)定值,說明煤氣凈化系統(tǒng)內(nèi)多處存在問題,直接影響鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力。因此,對煤氣凈化系統(tǒng)的鼓風(fēng)工序、硫酸銨工序、粗苯工序、脫硫工序及煤氣管道系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一 步測量排查,查找分析鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力增大原因。
表1 鲅魚圈煤氣凈化系統(tǒng)各部位阻力情況Table 1 Resistance of Each Part to Gas Purification System in Bayuquan Pa
煤氣凈化區(qū)域鼓風(fēng)工序設(shè)有6臺橫管初冷器,分三段冷卻焦?fàn)t來的荒煤氣。對鼓風(fēng)工序測量發(fā)現(xiàn),初冷器阻力最高達(dá)到2 100 Pa,明顯高于正常生產(chǎn)情況下的1 300~1 500 Pa,且各臺初冷器出口煤氣溫度不均, 其中 1#、3#、4#、5#和 6#初冷器出口煤氣溫度范圍為24~25℃,而2#初冷器出口煤氣溫度一直維持在19℃。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn),2#初冷器堵塞嚴(yán)重,煤氣通過量較少,導(dǎo)致初冷器阻力增大[1]。
經(jīng)排查發(fā)現(xiàn),初冷器二段循環(huán)水和三段低溫水量不足,循環(huán)水流量為3 800 m3/h,較設(shè)計(jì)流量低400 m3/h;低溫水流量只有600 m3/h左右,較設(shè)計(jì)流量低200 m3/h,導(dǎo)致初冷器集合溫度維持在24~25℃,超過了技術(shù)規(guī)程規(guī)定的上限22℃。
對硫酸銨工序飽和器阻力進(jìn)行測量,飽和器阻力在2 000 Pa以下,符合技術(shù)規(guī)定。但對飽和器后煤氣管道阻力進(jìn)行進(jìn)一步測量時發(fā)現(xiàn),飽和器后至終冷塔前的煤氣管道,距離飽和器約30 m處,阻力異常,最高超過2 500 Pa,說明這段煤氣管道長期積硝,已經(jīng)嚴(yán)重堵塞。
由于原料洗油供應(yīng)不穩(wěn)定以及煤氣前道工序生產(chǎn)波動等問題,洗苯塔和脫硫阻力逐漸增大。洗苯塔單臺阻力最高達(dá)到3 200 Pa,兩臺洗苯塔合計(jì)超過5 000 Pa;脫硫塔阻力超過4 000 Pa,最高達(dá)到5 100 Pa。根據(jù)各段實(shí)際阻力與理論阻力差值確定堵塞部位為主要為捕霧器。
初冷氣管束上沉積的主要是焦油渣和萘等常規(guī)清掃時留下的殘留物,如繼續(xù)采取常規(guī)辦法處理,如氨水沖洗、熱煤氣清掃、蒸汽清掃等,已難以取得明顯效果。經(jīng)取樣試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該沉積物能較好地溶于脫苯洗油,且脫苯洗油在廠內(nèi)容易獲取,因此,決定開展脫苯洗油清洗初冷器試驗(yàn)[2]。
脫苯洗油清洗初冷器試驗(yàn)裝置示意圖見圖1。由圖1可以看出,現(xiàn)場增設(shè)了臨時洗油槽,同時,試驗(yàn)中充分利用現(xiàn)有設(shè)備、管道,如現(xiàn)場備用泵、冷凝液清掃管等,以節(jié)約試驗(yàn)費(fèi)用。
圖1 脫苯洗油清洗初冷器試驗(yàn)裝置示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Test Installation for Rinsing Primary Cooler with Debenzolization Washing Oil
此試驗(yàn)首先在堵塞最嚴(yán)重的2#初冷器上實(shí)施。使用脫苯洗油清洗2#初冷器后,初冷器阻力降低了約500 Pa,可見脫苯洗油清洗初冷器措施取得了明顯成效。
經(jīng)過研判,在不超過額定電流的情況下,將循環(huán)水泵和低溫水泵出口閥門開大,提高系統(tǒng)總水量,然后在確保其他工序冷卻效果的前提下,降低其他工序冷卻水用量,同時對每臺初冷器的冷卻水進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控,將入初冷器的循環(huán)水流量提高至4 100 m3/h,低溫水水量提高至778 m3/h。采取以上措施后,各初冷器煤氣出口溫度均低于22℃,達(dá)到了預(yù)期效果。按照pV=nRT計(jì)算,當(dāng)溫度降低3℃時,煤氣體積降低1%,初冷器阻力也相應(yīng)降低了約300 Pa。
針對硫銨飽和器后至終冷塔前煤氣管道嚴(yán)重堵塞的問題,考慮到其無法在線更換,決定在硫銨飽和器至終冷塔前新增一條煤氣管道替代原有管道生產(chǎn),以便將原有管道進(jìn)行停產(chǎn)清透[3]。新增硫銨飽和器至終冷塔前煤氣管道示意圖見圖2。該措施實(shí)施后,有效減少了管道阻力損失,系統(tǒng)阻力降低了約1 300 Pa。
圖2 新增硫銨飽和器至終冷塔前煤氣管道示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Installing New Gas Pipe between Ammonium Sulfate Saturator and Final Cooling Tower
利用檢修機(jī)會分別將四臺捕霧器拆卸并吊至地面,采取直接蒸汽預(yù)熱后再人工清透的方法清透捕霧器,將捕霧器上積累的萘結(jié)晶等沉積物清理干凈[4-5]。捕霧器清透前后對比如圖3所示。
圖3 捕霧器清透前后對比Fig.3 Comparison of Mist Catcher before and after Cleaning
由圖3可以看出,回裝后重新測定得出,洗苯塔煤氣阻力降低了1 500 Pa左右,脫硫塔煤氣阻力降低了400 Pa,阻力合計(jì)降低了約1 900 Pa,減阻效果十分明顯。
采取上述各項(xiàng)措施后,焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)后煤氣阻力由24 000 Pa降低至20 000 Pa,符合鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后阻力工藝技術(shù)要求,保證了焦?fàn)t的穩(wěn)定順行。
鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部對焦?fàn)t煤氣阻力增大的原因進(jìn)行了分析,并采取了一系列解決措施,通過脫苯洗油清洗2#初冷器試驗(yàn),初冷器阻力降低了約500 Pa,考慮將脫苯洗油清洗初冷器作為常規(guī)操作;通過提高冷卻水量,將初冷器后集合溫度降低至22℃以下,使初冷器阻力降低了約300 Pa;通過新增硫銨飽和器至終冷塔前煤氣管道,解決了硫銨飽和器后至終冷塔前煤氣管道嚴(yán)重堵塞問題,系統(tǒng)阻力降低了約1 300 Pa;通過清透洗苯塔和脫硫塔捕霧器,洗苯塔阻力降低了約1 500 Pa,脫硫塔阻力降低了400 Pa。各項(xiàng)措施實(shí)施后,焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)后煤氣阻力由24 000 Pa降低至20 000 Pa,保證了焦?fàn)t的穩(wěn)定順行。