焦化煤气净化系统工程管理浅谈

高向前

宝钢工程技术集团有限公司上海市201900

摘要：众所周知，因为传统的焦炉煤气净化工艺存在初冷煤气集合温度高等问题，因此只有技术改造才是唯一的出路。

关键词：焦化煤气；净化系统；改造；新技术

1.前言

炼焦生产过程是一个煤的高温干馏过程。干馏过程中从煤中热解出来的气体一般叫荒煤气，冷却后送到煤气净化车间，净化后回到焦炉内用于焦炉加热。纯净的回炉煤气，才能保证焦炉安全环保生产。

2.焦炉煤气净化不理想的因素分析

2.1焦炉煤气内杂质对于焦炉砌体及加热设备的影响

如果回炉的净焦炉煤气净化得不理想，回炉的煤气中就会有焦油、萘、硫化氢、氨、氮氰化物等混合物，逐渐沉积到管道下部、开闭器、流量孔板、管道末端，还可能挂结到其他设备上，增加了煤气输送阻力，影响煤气的流量和分布。氮和硫化氢、氰化物等酸性物质的最大危害是腐蚀管路和设备，管道上有潮湿物覆盖时，内外腐蚀更加严重。含有较多水气、硫化物、氰化物、氨等的回炉煤气，燃烧后生成具有腐蚀性的热气体，经过小烟道、分烟道、烟囱时会使小烟道衬砖、分烟道砌体、烟囱上的衬砖受到腐蚀，使耐火砖剥皮脱落，在废气交换开闭器处砣杆被腐蚀变细，对于加热系统来说有极大的安全隐患。我们知道，在230℃～415℃时，硫化氢、氮气，尤其是氰化物和硫化氢、水蒸气的混合气，具有较强的腐蚀性，对焦炉的加热设备及加热系数都有很大的影响。煤气中水气较多时，在管道中冷凝下来，积存到开闭器、管道末端等低处，显示出煤气压力波动，管道内有水冲击声，积水处敲打时声音发闷，影响焦炉加热；外部管道积水过多时，可能压裂管道。在日常管理中必须经常检查水封，使冷凝液及时排出。各处放水管道要定时检查，排放冷凝水，确保冷凝水排出系统通畅且不外漏。北方地区焦化厂的室外煤气管道常被水、萘、焦油等杂物冻结堵塞，使煤气压力大幅降低，堵塞点常出现在外部开闭器、流量孔板、调节翻板和管道拐弯处，只需用火烤或通汽使之溶化排出即可。处理后对这些点要进行保温。通蒸汽时，要缓慢顺着煤气流出方向进行，决不能逆煤气流向猛通蒸汽，防止局部温差太大而导致管道炸裂。日常维护中，要经常灵活开闭器和蒸汽考克，防止打不开或者关不上。

2.2焦炉煤气内杂质对于焦炉加热的影响

焦炉加热用的交换旋塞、煤气立管、横管、小支管处的孔板，由于孔径较小，极易挂结焦油和萘，堵塞管路，影响煤气合理分布，破坏焦炉温度的均匀性。废气在砣体和小翻板等处，挂结硬实的瓦斯灰，可使废气失去严密性，导致在加热时有煤气直接进入废气系统，造成煤气浪费。同时。由于煤气量的损失，导致煤气流量调节也不灵敏，进而影响炉温的均匀性。煤气交换旋塞挂焦油后，交换阻力大，甚至会拉断旋塞搬把或者附近管件，漏出的煤气会伤人或者爆炸。所以，要投入大量人力、物力清扫活动考克，清除管内及小孔板上的焦油。日常，还需适当开预热器，安装自动润滑系统，保持交换旋塞除炭系统正常运行，减少体力劳动，保证安全生产、调温顺利。

2.3焦炉煤气内杂质对于焦炉环保的影响

焦炉煤气所含杂质对于焦炉环保的影响主要是焦炉烟囱在线监测的二氧化硫达标排放难以满足，主要表现在以下几个方面：

（1）焦炉炉体本身存在窜漏现象，在加热过程中会有煤料中硫分进入燃烧系统，导致烟囱废气排放二氧化硫含量升高。

（2）加热用焦炉煤气含硫成分较高。焦化厂用ＨＰＦ法或ＡＳ法湿法脱硫后，Ｈ２Ｓ质量浓度只可以脱到300ｍｇ／ｍ3左右，将它用于燃烧给焦炉加热时会生成二氧化硫，进而加剧了由于炉体串漏导致的焦炉烟囱烟尘在线监测超标现象。

（3）若焦炉煤气含有萘等杂物较多，加热过程中废气在砣体和小翻板等处会挂结硬实的瓦斯灰，导致废气砣落不到位，在下降气流时会有大量煤气直接进入废气系统，导致煤气监测时二氧化硫成分升高。

3.焦炉煤气净化新技术探讨

3.1优化前的工艺状况

详情见图1.

系统主要存在以下问题：

（1）老焦炉焦油氨水提升系统设备系利旧改造而来，设备陈旧、腐蚀严重，危及安全、环保，且设备占地分散、零乱，影响下一步的建设规划。

（2）煤气初冷器冷却水源单一，无紧急备用水源，危及煤气的安全输送，且循环冷却水系统处理能力偏小，负荷量偏大，初冷器后煤气温度夏季偏高（26——28度）。

图1新煤气净化系统主体工艺流程示意图

（3）脱硫再生塔压缩空气与其他工序用户共用1台空压机，风压不稳定，且连续熔硫系统制约了脱硫系统的正常生产。

图2焦炉煤气净化新工艺流程

（4）蒸氨系统配套蒸氨塔2座，采用水蒸气直接蒸氨，单塔最大处理能力约55t/h，蒸氨塔采用浮阀塔，蒸汽单耗高，再者2座塔不能很好地满足240万t/a焦炭生产的需要；冷却后的蒸氨废水温度夏季偏高（45——50度），不能很好地满足生化进水要求。

（5）洗苯塔后外供焦炉煤气夹带洗油严重，粗苯产品槽容积偏小，导致生产难度大，烧高炉煤气的管式炉存在煤气（包括焦炉煤气和高炉煤气）低压时“回火放炮”隐患。

3.2工艺流程与原理

在更新改造传统的煤气净化技术的同时，应研发新型节能的焦炉煤气净化技术。将烟气冷凝净化法移植应用于焦炉煤气净化系统，通过分阶段冷却和除尘替代传统焦化系统中直接用氨水喷淋荒煤气的湿法熄焦，是非常有发展前景的焦炉煤气净化新技术。

焦炉煤气净化新工艺流程如图2所示。

该技术关键是准确控制整个系统中的温度分布。从焦炉出口的煤气（约800~850）首先经过热回收器，通过热交换后煤气被冷却到500度左右，同时从热回收器出来的热空气是一种很好的热源。而后煤气进入旋风除尘器，除去煤气中的粗粉尘，再由底部进入陶瓷除尘塔，经过塔内陶瓷球的过滤吸附，除去高温煤气中直径在50mm左右的细粉尘颗粒。当陶瓷球达到饱和状态，启动陶瓷球连续再生装置，清掉陶瓷球表面的灰尘，再生循环使用。从陶瓷塔顶出来的干净煤气进入焦油冷却分离器，煤气温度控制在400左右，由于焦炉煤气在400度以下会产生焦油凝集，必须及时分离冷凝的焦油，防止其冷凝在换热管管壁上，堵塞煤气通道。因此冷却分离器整体倾斜放置以利于焦油的流动。并且，分离器底部分段设置引流槽，对不同温度段冷凝出来的焦油分段引出。出焦油冷却分离器的煤气温度控制在85~100，进入初冷塔脱萘，最后煤气进入深冷室，冷冻温度-15~-20，分离纯化煤气中的H2S，SO2，HCN等。深冷部分采用自行设计的热制冷系统。

3.3工艺特点

（1）粉尘去除率高。经过旋风除尘和高温陶瓷除尘，煤气中的粉尘去除率很高。

（2）热回收利用率高。用分阶段冷却和除尘替代传统焦化系统中直接用氨水喷淋荒煤气，可回收利用大量的焦炭显热（据统计，焦炉耗热量中焦炭的显热占40%，干熄焦设备可回收焦炭显热的80%），是焦化厂最大节能和环保项目，系统中热制冷的热源就是焦油冷却分离器的冷却介质油。

（3）减轻了焦化废水的处理难度。采用物理方法来回收荒煤气中的焦油，就避免了由氨水喷淋所引起的化学反应而产生的多余杂质成分和NH3进入焦炉煤气，有利于后阶段的煤气净化，也大大减少了焦化废水的排放量，降低了焦化废水的处理难度，为焦化污染治理提供了新技术、新思路。

4.结束语

总之，环境保护对炼焦工业煤气净化技术提出更高的要求，为此在改进现有煤气净化工艺技术的同时，应致力于开发高效无污染的煤气净化新工艺，实现炼焦工业的清洁生产、环境友好和可持续发展。

参考文献：

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[2]张炳玉，金蝶翔焦炉煤气净化工艺评述[J]包钢科技，2017（2）：15

[3]焦炉后期炉温的改进处理措施[J].乔海潮.山西冶金.2004（02）

[4]新、旧煤气净化系统并网过程中出现的问题与解决办法[J].张卫东，张振才，张炳玉.包钢科技.2001（03）