焦爐荒煤氣導出設備組成及作用
時間：2019-11-28 來源：http://www.aitmy.com
荒煤氣導出設備包括：上升管、橋管、水封閥、集氣管、吸氣彎管、焦油盒、吸氣管以及相應的噴灑氨水系統(tǒng)。其作用為：一是將出爐荒煤氣順利導出，不致因爐門刀邊附近煤氣壓力過高而引起冒煙冒火，但又要保持和控制炭化室在整個結(jié)焦過程中為正壓從而減少焦爐熱修；二是將出爐荒煤氣適度冷卻，不致因溫度過高而引起設備變形、阻力升高和鼓風、冷凝的負荷增大，但又要保持焦油和氨水良好的流動性。
1．上升管和橋管
上升管直接與炭化室相連，由鋼板焊接或鑄鐵鑄造而成，內(nèi)襯耐火磚。橋管為鑄鐵彎管，橋管上設有氨水和蒸汽噴嘴。水封閥靠水封翻板及其上面橋管氨水噴嘴噴灑下來的氨水形成水封，以切斷上升管與集氣管的連接。翻板打開時，上升管與集氣管聯(lián)通。
由炭化室進入上升管的溫度達700～750℃的荒煤氣，經(jīng)橋管上的氨水噴嘴連續(xù)不斷地噴灑氨水（氨水溫度約為75～80℃），由于部分(2.5%～3.0%)氨水蒸發(fā)大量吸熱，煤氣溫度迅速下降至80～100℃，同時煤氣中約60%～70%的焦油冷凝下來。若用冷氨水噴灑，氨水蒸發(fā)量降低，煤氣冷卻效果反而不好，并使焦油黏度增加，容易造成集氣管堵塞。冷卻后的煤氣、循環(huán)熱氨水和冷凝焦汕一起流向煤氣凈化工序經(jīng)分離、澄清，并補充氨水后，由循環(huán)氨水泵打回焦爐。循環(huán)氨水用量對于單集氣管約為5t/t（干燥煤），對于雙集氣管約為6t/t(干燥煤)，氨水壓力應保持0.2MPa左右從而減少焦爐熱修。
為保證氨水的正常噴灑，循環(huán)氨水必須不含焦油，且氨水壓力應穩(wěn)定。為減少上升管的熱輻射，上升管靠爐頂?shù)囊粋?cè)設有隔熱板。近年來一些焦化廠為了進一步改善爐頂?shù)牟僮鳁l件，采用了上升管加裝水夾套或增設保溫層（上升管外表加一層厚40mm的珍珠巖保溫層）等措施，都取得了較好的效果，前者尚能回收荒煤氣的部分熱量，后者不僅改善了爐頂?shù)牟僮鳁l件，而且消除了石墨在上升管壁的沉積從而減少焦爐熱修。
2．上升管內(nèi)沉積物的形成及預防措施
上升管內(nèi)壁形成沉積物（俗稱結(jié)石墨）并迅速增厚堵塞荒煤氣導出通道，是爐門冒煙冒火的重要原因之一。為清除沉積物，各國曾使用多種機械清掃裝置或用壓縮空氣吹掃，但操作頻繁，勞動條件惡劣，對爐體有不同程度的不利影響，故近年來致力于預防，并輔之以簡易清掃。
(1)沉積物的特征及形成條件通過對一些廠的實地觀察，上升管內(nèi)壁沉積物層有上薄下厚的一致傾向，底部有向下的彎月面，沉積物層切面呈層狀，有類似焦炭光澤但無氣孔，且結(jié)構(gòu)較松，類似中溫瀝青焦。當上升管內(nèi)壁溫度約為260～270℃時，沉積物增長較快，若鑄鐵上升管用水泥膨脹珍珠巖保溫后，內(nèi)壁溫度升高到460～470℃，沉積物少且酥松。綜合這些現(xiàn)象可以認為，沉積物形成的條件為：一是內(nèi)壁溫度低，致使荒煤氣中某些高沸點焦油餾分在內(nèi)壁面上冷凝；二是輻射或?qū)α鱾鳠崾估淠母叻悬c焦油餾分發(fā)生熱解和熱縮聚而固化，這個溫度至少在550℃以上。因此，由于火道溫度高、裝煤不足、平煤不好等造成的爐頂空間溫度升高和荒煤氣停留時間延長，均會導致上升管內(nèi)壁沉積物加速。
(2)預防或減少上升管內(nèi)沉積物形成的措施 大體上有加速導出、保溫和冷卻三種方式。加速荒煤氣導出，主要是縮短上升管和強化橋管上的氨水噴灑。上升管保溫曾在國內(nèi)一些小型焦爐上使用，用珍珠巖保溫后經(jīng)實測和計算表明，上升管內(nèi)壁溫度約460～470℃，可大大減少管內(nèi)壁冷凝量，保溫層外表溫度約80℃，比未保溫時降低20～30℃，有利于改善操作環(huán)境。
在上升管外安裝水套，鍋爐軟水壓經(jīng)水套，吸收荒煤氣顯熱，降低上升管溫度，減少焦油組分熱解和熱聚，也能收到減少上升管內(nèi)壁沉積物形成的作用。生產(chǎn)實踐表明，當爐頂空間溫度、上升管入口溫度平均值分別為788℃和747℃時，上升管內(nèi)壁沉積物少而疏松且易清掃。同時，上升管外壁溫度為102℃，夾套空間溫度47℃，使軟水部分汽化，水和汽進入汽包，分離水滴后可產(chǎn)生300～400kPa的蒸汽量達50kg/（h·孔）。
3．集氣管、吸氣彎管和吸氣管
集氣管是用鋼板焊接或鉚接成的圓形或槽形的管子，沿整個爐組長向置于爐柱的托架上，以匯集各炭化室中由上升管來的荒煤氣及由橋管噴灑下來的氨水和冷凝下來的焦油。集氣管上部每隔一個炭化室均設有帶蓋的清掃孔，以清掃沉積于底部的焦油和焦油渣。通常上部還有氨水噴嘴，以進一步冷卻煤氣。
集氣管中的氨水、焦油和焦油渣等靠坡度或液體的位差流走。故集氣管可以水平安裝（靠位差流動），也可以按0.006～0.010的坡度安裝，傾斜方向與焦油、氨水的導出方向相同。
集氣管端部裝有清掃氨水噴嘴和事故用水的工業(yè)水管。每個集氣管上設有放散管，當因故荒煤氣不能導出或開工時放散用。集氣管的一端或兩端設有水封式焦油盒，用以定期撈出沉積的焦油渣。吸氣彎管專供荒煤氣排出，其上裝有手動或自動的調(diào)節(jié)翻版，用以調(diào)節(jié)集氣管的壓力。吸氣彎管下方的焦油盒供焦油、氨水通過，并定期由此撈出焦油渣。經(jīng)吸氣彎管和焦油盒后，煤氣與焦油、氨水又匯合于吸氣管，為使焦油、氨水順利流至回收車間的氣液分離器并保持一定的流速，吸氣管應有0.010～0.015的坡度。
集氣管分單、雙兩種形式。單集氣管多布置在焦爐的機側(cè)，其優(yōu)點是投資省、鋼材用量少，爐頂通風較好等，但裝煤時炭化室內(nèi)氣流阻力大，容易造成冒煙冒火。雙集氣管（見圖5-15）由于煤氣由炭化室兩側(cè)析出而匯合于吸氣管，從而降低集氣管兩側(cè)的壓力，使全爐炭化室壓力分布較均勻；裝煤時炭化室壓力低，減輕了冒煙冒火，易于實現(xiàn)無煙裝煤；生產(chǎn)時荒煤氣在爐頂空間停留時間短，可以減輕荒煤氣裂解，有利于提高化學產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量；結(jié)焦末期由于機側(cè)、焦側(cè)集氣管的壓力差，使部分荒煤氣經(jīng)爐頂空間環(huán)流，降低了爐頂空間溫度和石墨的形成。雙集氣管還有利于實現(xiàn)爐頂機械化清掃爐蓋等操作。但雙集氣管消耗鋼材多，基建投資大，爐頂通風較差，使操作條件變壞。此外，氨水、蒸汽消耗量也較多。
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