電捕焦油器故障的原因及改進措施.doc

電捕焦油器故障的原因及改進措施 王廣思（山東市棗莊燃氣總公司 277100）黃長勝 李成峰（山東兗礦國際焦化有限公司 272100） 山東兗礦國際焦化有限公司是由兗礦集團有限公司、日本伊藤忠和巴西CVRD三家合資建設的年產(chǎn)200萬噸焦炭和20萬噸甲醇的煤化工企業(yè)，該企業(yè)拆遷了德國凱薩斯圖爾焦化廠的7.63m焦爐及其配套的煤氣凈化系統(tǒng)，新建了年產(chǎn)20萬噸用焦爐煤氣制甲醇的生產(chǎn)裝置。焦爐于2006年6月投產(chǎn)，甲醇裝置也于同年12月16日投產(chǎn)，通過一年多的運行，對焦爐的運行認識逐步加深，相應的配套裝置也在逐步完善。 由于在德國原設計的焦爐煤氣只用作燃料燃燒，而我公司需將剩余的焦爐煤氣用于生產(chǎn)甲醇，因此對焦爐煤氣的質(zhì)量要求就更高。從實際運行情況看，煤氣凈化程度不能達到生產(chǎn)甲醇的要求，為進一步提高焦爐煤氣的凈化程度，我們一方面選擇技改項目的技術(shù)方案，另一方面對現(xiàn)有的煤氣凈化系統(tǒng)進行了優(yōu)化，盡可能地達到原設計的操作指標。眾所周知，電捕焦油器操作的好壞對煤氣凈化起到十分關(guān)鍵的作用，為此。我們對電捕焦油器投產(chǎn)以來所出現(xiàn)的問題進行了總結(jié)和分析，并采取了相應的改進措施。實踐表明，改進后的電捕焦油器達到了長期穩(wěn)定運行的目標?，F(xiàn)將我們的體會介紹于后，供同行參考。1 電捕焦油器的規(guī)格 我公司有3臺電捕焦油器，3臺全開，不設備品。每臺直徑4210mm ，高13000mm，內(nèi)裝蜂窩210個，鎳鉻吊絲直徑5mm， 重錘7.5kg , 有2層氣體分布板。電捕焦油器的進出口煤氣管直徑DN1200，下進上出。氨水沖洗管直徑15mm，斜板沖洗管直徑DN50，頂部沖洗管直徑DN100，6個噴嘴。絕緣箱用電加熱，頂部通入氮氣，溫度80100，氮氣保護使用0.4MPa的常溫氮氣減壓，蒸汽間接加熱到80加入到絕緣箱，流量50m3/h，電捕焦油器阻力 500Pa，焦爐煤氣處理量42065Nm3/h，設計壓力為0.03MPa，工作壓力為0.011MPa，設計溫度120，絕緣箱工作溫度90，煤氣溫度2128。額定二次電壓55.2kV，額定二次電流840mA。電加熱器電壓500V，功率4.8kW。頂部清洗噴灑液壓力0.3MPa。電捕焦油器筒體使用10mm厚的Q235A鋼板焊接而成，焊縫系數(shù)0.85，設計風壓400Pa，地震烈度7度。工藝連鎖條件有：煤氣中氧含量2.0（V%）、初冷器前煤氣吸力2.8kPa，電捕焦油器下部壓力0.5kPa，絕緣箱溫度70。煤氣含氧量測定由煤氣鼓風機出口兩個順磁氧分析儀提供，電捕焦油器工藝管道布置見圖1。 圖1 電捕焦油器工藝管道布置圖2 存在問題及解決辦法2.1 焦油堵塞 在電捕焦油器的運行過程中，到達沉淀極內(nèi)壁的焦油沿壁往下流，當焦油的流動性好時會流到底部，并經(jīng)液封槽和回液總管排出。由于我公司電捕焦油器捕集下來焦油的流動性很差，即使斜板沖洗氨水管正常沖洗，約一周后仍會出現(xiàn)內(nèi)部放電，并發(fā)出異常聲響。出現(xiàn)這種情況時，我們就安排電捕焦油器的沖洗，即將出口煤氣閥門關(guān)閉，從電捕焦油器頂部噴灑熱氨水，用熱氨水沖洗蜂窩和氣體分布板，每次沖洗都能排出大量焦油，每次沖洗操作約需1h，再經(jīng)約2 h的自然降溫后，打開煤氣出口閥門投入正常運行。每班還需安排液封槽的沖洗，通過下窺鏡可看到管道是否暢通和管內(nèi)焦油的積累情況。當電捕焦油器底部或管內(nèi)出現(xiàn)焦油堵塞時，可采取以下兩種方式解決。 一是關(guān)閉下沖洗管出口閥門，通過斜板沖洗管向電捕焦油器通入熱氨水，經(jīng)上沖洗管排入液封槽，這樣可較好地加熱和沖洗電捕焦油器底部積存的焦油，同時可清楚地判斷上下沖洗管線的情況，這也是處理上下沖洗管堵塞的有效辦法。二是關(guān)閉上沖洗管的出口閥門，熱氨水通入上沖洗管直接沖洗電捕焦油器內(nèi)部，經(jīng)下沖洗管排入液封槽。當液封槽中累積的焦油較多時，關(guān)閉上下沖洗管的閥門，切斷與電捕焦油器的聯(lián)系，用熱氨水單獨沖洗液封槽。 由于上述原因，電捕焦油器運行一直不正常，運行周期短，除每班必須沖洗一次液封槽外，每周還必須停車沖洗一次電捕焦油器，且每次都能沖洗出很多焦油。說明電捕焦油器底部的焦油不能正常地排出，而是粘附在蜂窩壁和氣體分布板上。每次打開電捕焦油器檢查也驗證了上述判斷。2.2絕緣為零問題 在電捕焦油器出現(xiàn)問題后，我們最初均是先用氮氣保壓試驗，并在煤氣進出口加盲板進行隔絕，隔絕之后再打開人孔檢查，處理完畢后進行氮氣置換，置換合格后抽盲板，然后開閥門投入運行，每次處理的時間一般需要16 h，不順利時則需要48h，既費時又費力，安全也不能完全保證。如果閥門關(guān)閉不嚴，抽堵盲板時會出現(xiàn)煤氣中氧氣含量升高的情況。改造電暈極絲后，每次處理斷絲的判斷比較直觀，處理也非常迅速。后來我們只做保壓試驗，只要保壓試驗正常，即使置換不徹底也進行人孔的拆卸，但人孔拆卸時必須嚴格執(zhí)行先打開上人孔，再打開下人孔的順序，其目的是防止電捕自身形成煙囪效應，效果較好，處理快捷安全，還大大節(jié)約了維修成本，最快的一次僅用了160min。下面介紹幾種我們處理絕緣為零的情況。 （1）電暈極斷絲。氮氣加熱系統(tǒng)正常時，還會頻繁出現(xiàn)電暈絲斷裂的問題。我們于2007年3月20日對3號電捕焦油器進行了改造，用4mm不銹鋼絲繩替代鎳鉻絲, 電暈極的自然垂直度有了明顯好轉(zhuǎn)，較好地糾正了鎳鉻絲不垂直帶來的偏差問題。但2008年仍先后出現(xiàn)過6次電暈極斷絲的情況。 電暈極斷絲有兩種情況，一種情況是打開人孔后，通過下人孔可以發(fā)現(xiàn)氣體分布板上有重錘或者一段帶著吊環(huán)的極絲，根據(jù)位置可以準確地判斷蜂窩的位置，然后帶著長管面具從上人孔探身到內(nèi)部，利用鉤子將掛在吊架上的斷極絲吊出，更換新極絲，測量絕緣合格后即可封堵人孔。另一種情況是打開人孔后不能發(fā)現(xiàn)重錘或帶吊環(huán)的極絲，測量電捕焦油器內(nèi)部的絕緣合格，但開啟電捕焦油器時的二次電壓仍劇烈波動。仔細檢查發(fā)現(xiàn)電暈極絲斷裂后，重錘和帶著吊環(huán)的斷極絲沒有脫落，而是被下固定環(huán)卡住了，故難以發(fā)現(xiàn)斷極絲。懸掛的上段極絲在不加電時仍處于垂直狀態(tài)，不碰壁，故絕緣很好，但一加電就與蜂窩壁相碰而造成接地。 （2）絕緣套管擊穿。雖然電捕焦油器出現(xiàn)絕緣為零、直接接地時，大部分是因電暈極斷絲造成的，但也有兩次是由于電氣進線的穿墻套管損壞引起的。 （3）絕緣子絕緣低。2008年8月22日曾出現(xiàn)內(nèi)部絕緣為零的情況，打開人孔發(fā)現(xiàn)電捕焦油器沒有沖洗，并發(fā)現(xiàn)有一根電暈極出現(xiàn)斷絲，處理后測量絕緣為5M。裝上人孔并沖洗后，絕緣仍為零。當時懷疑是極絲的檢查不徹底，隨即對內(nèi)部的每根電暈極絲檢查確認，同時清理了頂部的傘帽，打開上部的三個絕緣箱，擦拭了三個絕緣箱內(nèi)的絕緣子，但絕緣仍然為零。拆開穿墻套管測量罐體內(nèi)部也合格，而絕緣套管絕緣仍為零。后來發(fā)現(xiàn)由于檢修時切斷了絕緣子的加熱電源，其溫度僅為35。接通絕緣子的加熱電源，當溫度上升到80后發(fā)現(xiàn)絕緣子的絕緣就合格了，從而說明絕緣子的溫度控制也十分重要。 11月18日，電捕焦油器停車沖洗后再次出現(xiàn)絕緣為零的情況，經(jīng)8h后絕緣恢復到約5 M。當時以為沖洗不徹底，經(jīng)再次沖洗后絕緣仍是零。其原因是因公司空分裝置停車，停止了絕緣箱保護用的氮氣供給，電捕焦油器在沖洗時水蒸汽和萘蒸汽進入絕緣箱，并在絕緣子上冷凝而使其絕緣降低，經(jīng)自然干燥后絕緣逐步恢復，在電捕焦油器沖洗18h時后，絕緣達到了30 M，運行正常。3 電捕焦油器的改進措施 （1）出于工藝處理可靠的考慮，進出口應盡可能設置水封，便于安全生產(chǎn)，即使需要加盲板也是在水封之后進行，更加安全，也符合當前的安全生產(chǎn)的總體要求。 （2）在電暈極絲距離蜂窩底部出口處增加一個套環(huán)（圖2），可以減少電暈極絲在氣流波動時瞬時接觸沉淀極而打斷極絲。并在電暈極下端、吊環(huán)以上加裝內(nèi)徑45mm、壁厚2.54mm、長200300mm的不銹鋼套管，保護電暈極，以延長其使用壽命。 圖2 電暈極加裝套環(huán)和保護套管 （3）由于目前的煤氣處理氣量較小，電捕焦油器沒有備用設備，一旦出現(xiàn)問題矛盾就更加突出，計劃新增1臺6萬m3/h 的電捕焦油器, 4臺電捕并聯(lián)運行。 （4）由于凈煤氣中含焦油等雜質(zhì)的影響，甲醇裝置的壓縮機運行周期短，故障率高。為此，我們在氣柜后又新建了2臺電捕焦油器，以改善煤氣壓縮機的運行條件。改造后的焦爐煤氣凈化流程見圖3。 圖3 改造后的焦爐煤氣凈化流程示意圖 （5）為避免絕緣子因受潮而引起擊穿等事故，用氮氣保護絕緣箱的絕緣子