煤氣輸送及焦油霧和萘的清除教學講義

1、第二章：煤氣輸送及焦油霧和萘的清除第一節(jié) 煤氣的輸送系統(tǒng)及管路煤氣由炭化室出來經集氣管、吸氣管、冷卻及回收設備直到煤氣貯罐或送回焦爐，途中要經過很長的管道及各種設備。在這一過程中，煤氣要克服許多阻力才能到達用戶的地點，為此，煤氣應有足夠的剩余壓力。另外，為了使焦爐中的荒煤氣按規(guī)定的壓力制度抽出，應使煤氣管線中具有一定的吸力，因此，必須在焦化工藝流程中選擇合適的位置設置煤氣鼓風機，使得機前為負壓，機后為正壓。一般正壓流程鼓風機放置在初冷器之后和電捕之前，而全負壓流程則放置在所有的冷卻回收設備之后。一、煤氣輸送管路的要求1煤氣管道的補償一切管道的溫度都隨季節(jié)和管內介質溫度的變化而變化。當溫度升高或

2、降低時，管道長度必將發(fā)生變化。若管道可以自由變形，則不會產生熱應力。但實際上管道是固定安裝在支架和設備上，它的長度不能隨溫度變化任意變化，這樣就容易使管道變形、破壞。因而就需要采用一種能夠承受管路熱變形的裝置，即熱補償器，來消除溫度變化對管道的破壞。一般焦化廠采用填料涵式熱補償器。2煤氣管道的傾斜煤氣中含有水蒸氣、焦油、萘等物質，隨著煤氣流向管道中會有部分冷凝液（水、焦油、萘）沉積在管底，如不排除會影響煤氣輸送。因此，管道必須有一定的傾斜度，使液體順著煤氣的流向（或逆向）流走，以免堵塞管道。冷凝液由排液管或水封處排出，管道傾斜度大致為：管道名稱 與煤氣方向 傾斜度 焦爐集氣管 順向 6/100

3、0 吸氣主管 順向 10/1000 鼓風機前后管道 順向 5/1000 鼓風機前后管道 逆向 7/10003煤氣管道的其他附件由于萘能夠沉積在煤氣管道里，因此在煤氣管道的各部分，尤其是在可能積存萘的部位，應設置清掃蒸汽的入口。同時，還應設有從管內導出冷凝液的出口，并將冷凝液導入水封槽內。在全部回收設備之后的煤氣管道上，應設置煤氣自動放散裝置，在煤氣超過允許壓力時，將煤氣自動放散，否則鼓風機的操作調節(jié)將發(fā)生困難，不能保持焦爐集氣管壓力于規(guī)定值。第二節(jié) 鼓風機及其操作性能一、離心式鼓風機1離心式鼓風機的構造 如圖所示，離心式鼓風機由導葉輪、外殼和安裝在軸上的兩個工作葉輪所組成。煤氣由吸入口進入高速

4、旋轉的第一個工作葉輪，在離心力的作用下，增加了靜壓能并被甩向葉輪外面的環(huán)形空隙，于是在葉輪中心處便形成負壓，煤氣也就不斷地被吸入。離開葉輪的煤氣速度很高，當進入環(huán)形空隙后速度減小，其部分動能轉變?yōu)殪o壓能，并沿導葉輪的通道進入第二個葉輪，產生與第一個葉輪相同的作用，煤氣的靜壓能再次得到提高。從后一個葉輪出來的煤氣。經殼體的環(huán)形空隙及出口連接管被送入壓出管路中。所以，煤氣的壓力是在轉子的各個葉輪作用下，并經過能量轉換而提高的。顯然，轉子的轉速越高，煤氣的比重越大，作用于煤氣的離心力即越大，則鼓風機出口煤氣的靜壓能也就愈高。增加轉子的工作葉輪數(shù)，也顯然會提高煤氣排出的壓力。 焦化廠所采用的離心式鼓風

5、機按進口煤氣流量的大小有150、 300、 750及1200米3分等各種規(guī)格，產生的總壓頭為30003500毫米水柱。 在離心式鼓風機內，因煤氣被壓縮而產生熱量，此熱量絕大部分被煤氣吸收，只有一小部分熱量傳給鼓風機外殼并散失出去。通常煤氣經鼓風機后的溫升為1020。2離心式鼓風機的特性及其調整焦化廠中鼓風機的操作非常重要，不僅要完成輸送煤氣的任務，而且要保持炭化室和集氣管的壓力穩(wěn)定（其波動范圍僅為1mmh2o）。在正常生產條件下，集氣管壓力是用壓力自動調節(jié)機自動調節(jié)的，但當壓力自動調節(jié)機的調節(jié)范圍不能滿足生產變化的需求時，就要對鼓風機的操作進行必要的調整。為此，首先需知道鼓風機的特性。鼓風機在

6、一定轉速下的生產能力與產生的總壓頭之間有一定關系，這種關系可用鼓風機q一h特性曲線來表示。 曲線有一最高點b，相應于b點壓頭（最高壓頭）的輸送量稱為臨界輸送量。鼓風機不允許在b點的左側范圍內操作，因在該范圍內鼓風機工作不均衡，輸送量波動，并發(fā)生振動，這種現(xiàn)象叫做“飛動”。只有在b點的右側所延伸的特性曲線部分操作才是穩(wěn)定的。在特性曲線的穩(wěn)定工作范圍內，可用調節(jié)鼓風機后煤氣開閉器的方法來改變煤氣的輸送量和壓力。調節(jié)出口開閉器，可使鼓風機前吸力波動不致過大。但關小出口開閉器時，使出口煤氣壓力增大，壓縮比（p2/p1）變大，將浪費能量和使煤氣溫升增高，同時還會造成因軸封不嚴而發(fā)生滲漏。故此法一般不常采

7、用。當用鼓風機吸入管道上的開閉器進行調節(jié)時，鼓風機的特性曲線也隨之改變。如圖所示，當吸入開閉器的開度變小時，鼓風機的不穩(wěn)定工作范圍隨著變小，鼓風機的煤氣輸送量及總壓頭也均相應的減小。用吸入開閉器調節(jié)的方法雖然簡單，但因使鼓風機前（入口開閉器后）的吸力增加很多，不夠安全。此外，由于鼓風機前的吸力大，壓縮比（p2p1）也同樣變大，則鼓風機的功率消耗及煤氣的溫升均將增大。當鼓風機的能力較大，而輸送的煤氣量較小時，為保證鼓風機工作穩(wěn)定，可使用如圖所示的煤氣小循環(huán)管來調節(jié)鼓風機的操作，即改變開閉器5的開度大小，使由鼓風機壓出的煤氣部分地重新回到吸入管，這種方法稱為“小循環(huán)”調節(jié)?！靶⊙h(huán)”調節(jié)方法很方便

8、，但鼓風機的部分能量白白消耗在煤氣循環(huán)上。此外，因為有部分已被升溫的煤氣返回鼓風機并經再次壓縮，因而煤氣升溫更高。所以，此法只宜于調節(jié)少量煤氣循環(huán)。當焦爐剛開工投產或因故大幅度延長結焦時間時，煤氣發(fā)生量過少，低于“小循環(huán)”調節(jié)的限度時，則宜采用“大循環(huán)”的調節(jié)方法。即將鼓風機壓出的部分煤氣送到初冷器前的煤氣管道中，經過冷卻后，再回到鼓風機去。“大循環(huán)”調節(jié)方法可解決煤氣升溫過高的問題，但同樣要增加鼓風機的能量消耗，還要增加初冷器的負荷及冷卻水的用量。當用電動機帶動鼓風機時，煤氣的輸送量可以自動調節(jié)。調節(jié)器受到煤氣吸力波動信號的沖擊后，即自動調節(jié)設于煤氣吸入管內的蝶閥開度。煤氣輸送量即得到調整。

9、為保證鼓風機的正常運轉，對鼓風機的冷凝液排出管應按時用水蒸汽吹掃，保證冷凝液和焦油不斷地排出。否則，如焦油粘附在鼓風機的工作葉輪上，會使鼓風機超負荷運轉，從而使煤氣的輸送不正常。二、鼓風機的操作1鼓風機崗位的技術規(guī)定大型焦化廠鼓風機崗位的技術規(guī)定為：1）應保持煤氣吸力穩(wěn)定，確保集氣管壓力為（810mmh2o）。2）煤氣通過初冷器的阻力不超過100mmh2o，吸力保持300400mmh2o，鼓風機前的吸力為350470mmh2o。3）鼓風機后壓力不超過2300 mmh2o。鼓風機軸瓦溫度不超過65，機體溫度不超過70，機體振動不超過35道，附屬電機振動不大于6道。4）鼓風機配用的點饑溫度不高于4

10、5，電動機的電流不超過額定值。5）電捕焦油器的阻力不大于50 mmh2o。6）鼓風機的潤滑系統(tǒng)應保持良好7）要經常檢查電捕焦油器及附屬設備（不包括電器設備）絕緣溫度，此溫度應保持在90110。8）鼓風機排油管、前后水封槽、電捕焦油器底部排油管要經常檢查，保持暢通。9）煤氣含氧量應不大于1%。2鼓風機的開停步驟開車步驟： 1）要通知廠生產調度室、硫銨工段、粗苯工段、電工班，并由電工檢查電器設備是否良好。2）檢查油箱油位是否足夠，放出積水，并檢查各處儀表是否好使3）檢查水封槽液面是否足夠，油冷卻器是否嚴密，工業(yè)水和生活水水壓是否足夠，鼓風機排油管是否關閉，手搖油泵是否靈活好使，電動油泵出入口開關是

11、否正確。4）啟動通風機，空投試驗無問題5）搬動轉子，打開排油管上蒸汽開閉器，是機體通蒸汽加熱，機體溫度上升到60左右，停止加熱。6）稍開鼓風機出口開閉器，使圍帶出煤氣，再開入口開閉器，讓煤氣前后通一下，使鼓風機吸力下降2040mmh2o，將出口關嚴。7）得到開車信號后，啟動鼓風機，注意1500安的啟動電流在30秒內應下降到30安。如30秒內不能降到規(guī)定值，說明馬達有問題，應停車檢查，消除故障后，再行開車。鼓風機啟動后，主油泵進行工作，電動油泵停止，并將開關置于自動位置。8）慢開煤氣入口開閉器56扣，迅速打開煤氣出口，同時開入口開閉器，此時觀察吸力變化，注意調節(jié)，使吸力不超過300 mmh2o。

12、9）啟動鼓風機后應打開其排油管考克10）啟動鼓風機后應檢查馬達機體、軸瓦、油泵等的有關振動、雜音和發(fā)熱情況等。停車步驟：1)關閉鼓風機出口開閉器，剩45扣止，入口留810扣2）開啟電動油泵，切斷電源停車，注意檢查軸承油壓，溫度是否正常3）鼓風機完全停止后，停止通風機、電動油泵，關閉油冷卻器入口水。4）鼓風機停后每2小時搬動一次轉子，4小時后每班搬動一次。5）鉗工檢修鼓風機，電工檢查和檢修電器設備安全方面應注意：1）油潤滑系統(tǒng)良好，軸瓦、馬達、機體溫度應在規(guī)定范圍內2）鼓風機各處應嚴密，嚴防有空氣漏入，串通煤氣時應注意，使鼓風機內無爆炸性氣體。3）嚴格控制開車、停車時周圍火源點、電氣焊、煙火等。

13、4）電氣設備接頭要嚴，不能冒火花。5）開車時應注意啟動電流是否在30秒內回到30安6）于生產無關人員應撤離現(xiàn)場。3鼓風機司機的正常操作鼓風機司機在正常生產時主要應做的工作為：1）經常檢查與調節(jié)鼓風機吸力，使各處溫度、壓力符合技術規(guī)定。2）注意聲音是否正常、機體有無振動，發(fā)現(xiàn)有不正常現(xiàn)象及時處理3）經常檢查鼓風機馬達運轉情況，注意馬達溫升和振動是否正常，電流是否合乎規(guī)定，當馬達線頭發(fā)生火花時應及時通知電工處理。4）經常檢查馬達通風機運轉情況，注意送風不得中斷，備品應處于良好狀態(tài)。5）注意檢查油系統(tǒng)是否漏油，管道是否通暢，油箱每周白班放積水一次，保證油箱有足夠的液面6）備品鼓風機每班搬1/4轉，油

14、壓系統(tǒng)每周白班試驗一次，保證隨時可以啟動。7）經常檢查疏水門和輸水器是否暢通。8）每小時記錄一次鼓風機各部位的溫度、壓力、吸力、電流、轉速，每小時記錄一次各部位煤氣溫度、壓力、阻力。9）如時記錄本班工作情況和發(fā)生的問題。4鼓風機的特殊操作 1）停電時的操作：（1）突然停電時，切斷電源，用手搖泵保持油壓（2）關出口開閉器，必要時關入口開閉器。（3）氨水泵突然停電，切斷電源，關閉各泵出口開閉器（4）停電以后應做好來電的準備工作，當電源恢復時，先開循環(huán)氨水泵，再開清水泵，最后開鼓風機。2）煤氣吸理、壓力突然波動時的操作當鼓風機前吸力和機后壓力突然發(fā)生波動時，應立即檢查原因，并迅速采取適當措施進行處理

15、，其處理措施主要有：(1)若集氣管壓力降低，煤氣吸力增加，機后壓力降低，各設備運轉狀況正常，說明煤氣量減少，可關小鼓風機煤氣入口。（2）將煤氣小循環(huán)管開閉器開大進行調節(jié)（3）集氣管壓力增大，鼓風機吸力減小，機后壓力增高，各設備阻力增加，說明煤氣設備有堵塞現(xiàn)象。這樣一方面應通知造成煤氣阻力增加的單位進行處理，另一方面應開大煤氣鼓風機入口或關小煤氣循環(huán)管開閉器。（4）若鼓風機前吸力減小，機后壓力增加，各設備阻力正常，但煤氣含氧量增加，說明機前負壓管道或設備不嚴密，關小鼓風機入口或開大循環(huán)管開閉器，以減小吸力，然后進行檢查和處理。3）停水的操作(1)如停水時間短，鼓風機可繼續(xù)運轉，關死出入口煤氣開閉

16、器，油冷卻器。（2）若停水時間長，機體溫度超過6570，鼓風機應停止運轉，出入口煤氣開閉器關死，并通知硫銨和粗苯工段打開煤氣交通管開閉器，關死洗苯塔開閉器，并用蒸汽保持鼓風機后煤氣管道壓力在5060mmh2o，通知焦爐調節(jié)壓力。（3）管式冷卻器和鼓風機前后水封應注意保持足夠的液面，并以蒸汽加熱保溫，防止堵塞。（4）循環(huán)氨水泵可照常運轉，將軸瓦冷卻水切換成生活用水。若發(fā)現(xiàn)氨水中間槽液面下降，可關小泵入口，用泵出口調節(jié)，并通知焦爐。5鼓風機吸力波動的原因及處理方法煤氣正常吸出制度破壞特征引起的象征引起不正?，F(xiàn)象的可能原因消除不正?，F(xiàn)象的措施機前吸力機后壓力設備阻力鼓風機煤氣設備集氣管內壓力低增減正

17、常煤氣量降低開小循環(huán)管集氣管壓力高減減增增正常升高煤氣量增加個別設備被堵塞關小循環(huán)管關小循環(huán)管將阻力大設備管段關死，或蒸汽清掃集氣管內壓力高煤氣含氧量1%減增正常機前管道有不嚴密處空氣吸入開小循環(huán)管必要時停機找出空氣吸入點并消除煤氣管道的壓力表波動激烈，波動范圍達幾百mmh2o波動波動不變由于煤氣管道內局部煤氣量低，部分管道操作不正常，冷凝液聚集管道中，煤氣帶出部分液體迅速打開小循環(huán)管開閉器，必要時停機檢查整個煤氣管道，察看管道升起處冷凝液排出器，若冷凝液堵塞管道，可聽到煤氣沖出時落下水發(fā)出的聲音第三節(jié) 煉焦煤氣中焦油霧的清除荒煤氣中所含的焦油蒸汽在初步冷卻器中有絕大部分被冷凝下來，并凝結成較

18、大的液滴從煤氣中分離出來。但在冷凝過程中，會形成焦油霧，以內充煤氣的焦油氣泡狀態(tài)或極細小的焦油滴（直徑為117微米）存在于煤氣中。煤氣中焦油顆粒的沉降速度與其重量成正比，而與其表面積成反比。因此，又輕又小的焦油霧滴由于沉降速度小于煤氣的流速，就會懸浮于煤氣中并被煤氣帶走。 這種成懸浮狀態(tài)的焦油霧滴，在初冷器后煤氣中的含量般為1.02.5克/標米3。在間接初冷時，煤氣受到的驟冷程度越高，則所形成的焦油霧越多，初冷器后煤氣中的焦油含量也越高。 煤氣中的焦油霧在離心式鼓風機中，由于離心力的作用，可以除去一部分。 煤氣中的焦油霧應較徹底地清除，否則對化產回收操作將有嚴重影響。焦油霧進入洗苯塔內，會使洗

19、油質量變壞，影響粗苯回收；當脫除煤氣中的硫化氫時，焦油霧會使脫硫率變壞；對水洗氨系統(tǒng)，焦油霧會造成煤氣脫萘不好和洗氨塔的堵塞。因此，必須采用專門措施予以清除。 清除焦油霧的方法和設各類型很多，在小型焦化廠采用的有旋風式、鐘罩式及轉筒式等捕焦油器，但效率均不夠高?；a回收工藝要求煤氣中所含焦油量最好低于0.02克標米3，從焦油霧滴的大小及所要求的凈化程度來看，采用電捕焦油器最為經濟可靠，所以得到了廣泛的應用。一、 電捕焦油器的工作原理如圖，在一電路中有電源1、電流表3及兩平行安放的金屬板2，在金屬板間有空氣層，即形成一個空氣電容器。因空氣不導電，所以在電路中并無電流通過。但若將兩金屬板間電位差增

20、大到一定程度，則兩板間空氣將發(fā)生電離作用，即中性的氣體分子分離為帶正電或負電的離子，離子可以導電，所以電流表3即顯示出在電路中有電流通過。 板狀電容示意圖據(jù)此，如在兩金屬板間維持一很強的電場，使含有塵灰或霧滴的氣體通過其間，氣體分子發(fā)生電離，生成帶有正電荷或負電荷的離子，于是正離子向陰極移動，負離子向陽極移動。當電位差很高時，具有很大速度（超過臨界速度）和動能的離子和電子與中性分子碰撞而產生新的離子（即發(fā)生碰撞電離），使兩極間大量氣體分子均發(fā)生電離作用。離子與霧滴的質點相遇而附于其上，使質點也帶有電荷，即可被電極吸引而從氣體中除去。但是由于平行的金屬平板形成的電場是均勻電場，在均勻電場中，會同

21、時產生大量的離子，電流也相應地增大，當電壓增大到超過絕緣電阻時，兩極之間便會產生火花放電，這不僅會引起電能的損失，而且也破壞了凈化操作。為了避免火花放電或發(fā)生電弧，應采用不均勻電場，如圖所示。管式電捕焦油器中采用的不均勻電場，是用金屬圓管和沿管的中心安裝的拉緊導線作為正、負電極。在不均勻電場中，當兩極間電位差增高時，電流強度并不發(fā)生急劇的變化。這是因為在導線附近的電場強度要大得多，導線附近的離子能以較大的速度運動，使被碰撞的煤氣分子離子化；而離導線中心遠的地方，電場強度小，離子的速度和動能不能使相遇的分子離子化，因而絕緣電阻只是在導線附近電場強度最大的地方發(fā)生擊穿，即形成局部電離放電現(xiàn)象。這種

22、現(xiàn)象叫做電暈現(xiàn)象，導線周圍產生電暈現(xiàn)象的空間稱為電暈區(qū)，導線即稱為電暈極。由于在電暈區(qū)內發(fā)生急劇的碰撞電離，形成了大量的正、負離子。負離子的速度比正離子大（為正離子的1.37倍），所以電暈極常取為負極，圓管則取為正極，因而正離子即向電暈極移動，負離子向管壁移動。在電暈區(qū)內存在兩種離子，而電暈區(qū)外只有負離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內，焦油霧滴只能變?yōu)閹в胸撾姾傻馁|點而向管壁移動。由于圓管或金屬板是接地的，所以當帶有電荷的焦油質點到達管壁時，即放電而沉淀于壁面上。因而，正極也稱為沉淀極。由于存在正離子的電暈區(qū)很小，并且電暈區(qū)內正、負離子有中和作用，所以電暈極上沉積的焦油量很少，絕大部分焦油霧均在沉淀極沉積下來。煤氣離子經在兩極放電后，則重新轉變成煤氣分子，從電捕焦油器中逸出。在初冷器后的煤氣溫度下，煤氣中的絕大部分焦油是以焦油霧狀態(tài)存在的，所以在電捕焦油器正常操作情況下，煤氣中的焦油霧