煤气的初步冷却Word文档格式.docx
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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
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。
1.1.4煤气初冷的工艺流程1.1.4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21~22℃。
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
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。
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。
1.1.5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2%~4%）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1-1 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1-2 煤气初冷工艺流程1—气液分离器；
5—焦油渣分离箱；
6—焦油氨水分离槽；
7—焦油中间槽；
15—焦油渣泵；
18—焦油泵；
19—液位调节器；
20—焦油渣小车
1.1.6煤焦油的回收
荒煤气中的焦油气约50%~60%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1-1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。
4.1.7煤气冷却的主要设备
1.1.7.1气液分离器使煤气与冷凝液分离的设备。
见图1-3。
1.1.7.2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1-4。
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57×
3mm的钢管，管径小，水的流速可达0.5~0.7m/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℃。
1.1.7.3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1.3~1.5m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1.74~13.5m/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
1.1.7.4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。
1.2煤气的输送1.2.1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”。
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
1.2.2.1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1-11。
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1-12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1/1~1/3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。
（1）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20%~97%。
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。
1.2.2.2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1-13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。
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（1~17）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1.0~2.5g/m3（横管式初冷器后）。
鼓风机后煤气中焦油雾的含量一般为0.3~0.5g/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。
1.3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。
1.3.2.2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1-16。
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3.5~4mm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1-17。
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90~110℃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1-16 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2.5~4万伏。
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99.8%~99.9%。
1.4煤气的初步冷却、输送与焦油回收的操作
1.4.1主要生产操作参数
1.4.2生产操作
1.4.2.1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；
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
升级会员 