橫管式初冷器積萘的改進措施

PAGEPAGE1橫管式初冷器積萘的改進措施（推薦）第一篇：橫管式初冷器積萘的改進措施（推薦）橫管式初冷器積萘的改進措施申報工種：氣體凈化工單位：唐山首鋼京唐西山焦化有限責(zé)任公司姓名：王占盈日期：20XX年08月07日橫管式初冷器積萘的改進措施摘要:本文分析了焦爐煤氣鼓風(fēng)冷凝工段橫管式初冷器在運行中存在的問題，提出了相應(yīng)的改進措施和日常管理控制措施，改進后運行效果良好，保證了后續(xù)工序正常生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：橫管式初冷器；積萘；阻力；溫度；清洗一前言首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司焦化一期工程煤氣凈化車間負責(zé)凈化兩套2*70孔7.63m復(fù)熱式焦爐。每套焦爐產(chǎn)生的12.5萬立/小時荒煤氣，并回收各種化學(xué)產(chǎn)品。鼓風(fēng)冷凝作業(yè)區(qū)有8臺并聯(lián)冷卻面積為9000平方米的橫管式初冷器對煤氣進行冷卻。20XX年投產(chǎn)，兩年以后初冷器總阻力增長快，煤氣出口溫度超標，阻力最高可達到4000Pa溫度最高達到28度，初冷器后煤氣管道內(nèi)部和電捕焦油器內(nèi)部積萘和焦油雜質(zhì)嚴重阻力大，最后導(dǎo)致停工用氨水、蒸汽清洗整個工藝。下文對煤氣初冷器存在的問題及原因進行了分析，對煤氣初冷器的適宜運行方式進行了探討，并提出了一些改進的建議。二工藝簡介來自焦爐的荒煤氣與焦油氨水混合物進過氣液分離器分離后，82度荒煤氣由上部出來，進入并聯(lián)操作的橫管式初冷器，分別用65度余熱水、33度循環(huán)水、16度低溫水、將煤氣冷卻至20XX3度。由橫管初冷器下部排出的煤氣，進入并聯(lián)操作的電捕焦油器，除去煤氣中夾帶的焦油，在由煤氣風(fēng)機壓送至硫胺、粗苯、脫硫、進入煤氣管網(wǎng)。為了保證初冷器冷卻效果，在其頂部用熱氨水不定期沖洗，以清除管壁上的焦油、萘的雜質(zhì)。65度余熱水用余熱水泵經(jīng)橫管初冷器上段換熱到75度送到脫硫作業(yè)區(qū)循環(huán)使用。初冷器帶有斷塔盤，將初冷器分為上下兩段。上段排出的冷凝液經(jīng)水封槽流入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵將一部分送到初冷器上段噴灑，多余部分送到焦油渣預(yù)分離器。下段排出的冷凝液經(jīng)水封流入下段冷凝液槽，用下段冷凝液泵送到初冷器下段噴灑，多余的部分經(jīng)交通管滿流到上段冷凝液槽。在焦油氨水分離槽的焦油氨水分界面處取出焦油氨水混合物，其中還有約30-50%的焦油自流到上下段冷凝液泵入口，工藝流程如圖一。圖一：改造前初冷器工藝流程圖三原工藝中存在的問題1.噴灑液流量低，噴灑液管堵塞。橫管煤氣初冷器不僅肩負煤氣冷卻，還有循環(huán)液洗萘、除萘的功能，對于橫管初冷器煤氣與噴灑液并流，隨著煤氣溫度的降低，冷凝噴灑液的溫度也隨之降低，萘在噴灑液中的溶解度隨溫度的降低不斷的增加，因而，初冷器噴灑液與煤氣并流冷卻的過程中，對煤氣中的萘始終有較高的吸收推動力。據(jù)資料介紹，50度以上時萘幾乎不從煤氣中析出，當?shù)陀?0時將會有大量析出，橫管初冷器分三段，下段用16度低溫水冷卻，在下段有大量的萘析出。這需要大量的焦油氨水混合物沖刷溶解吸收，設(shè)備噴淋量小，將會達不到?jīng)_刷吸收的效果，易造成初冷器下段的堵塞。原設(shè)計為3開1備單臺上段噴灑液流量為30-50m3/h,下段噴灑液流量為130-150m3/h。但在實際生產(chǎn)的情況下驗證其噴灑量遠小于此設(shè)定值，下段水封冷凝液流出量很小，上下段各有7根直徑50mm的噴灑液管經(jīng)常有堵塞，流量也無變化不能及時發(fā)現(xiàn)進行處理。造成了噴灑盲區(qū)，也降低了噴灑液洗滌的效果。2.噴灑液品質(zhì)差造成初冷器阻力大溫度高，經(jīng)常倒用清洗。原設(shè)計橫管初冷器下段排出的冷凝液經(jīng)水封槽流入下段冷凝液槽，并在對入一定量的焦油氨水分離槽相界面的焦油氨水混合物，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段噴灑，多余部分經(jīng)交通管滿流到上段冷凝液槽。但是，由于密度的不同在循環(huán)噴灑的過程中密度較大的焦油溶解萘后逐漸在下段冷凝液槽的下部沉積，通過交通管滿流入上段冷凝液槽的主要是密度小的氨水和輕質(zhì)油類。所以下段冷凝液含輕質(zhì)焦油少，造成了下段冷凝液含萘高，冷凝液黏度大，噴灑時掛在初冷器下段冷卻水管上，導(dǎo)致初冷器煤氣阻力增大，換熱效果差煤氣出口溫度增高，需要3天左右就要清洗初冷器，清洗時發(fā)現(xiàn)初冷器阻力明顯增大，要四臺初冷器逐個清洗。因為下段蒸汽吹掃下來的的焦油和萘是滿流到上段冷凝液槽的沒有及時排出，又被下段冷凝液泵送到其它運轉(zhuǎn)的初冷器噴灑。初冷器后煤氣溫度高、含萘增加造成惡性循環(huán)非常不利于后續(xù)工藝生產(chǎn)。3.初冷器設(shè)計方面煤氣經(jīng)循環(huán)水冷卻后經(jīng)斷塔盤進入下段低溫水段無煤氣溫度監(jiān)測，無法有效的控制煤氣溫度。萘大部分都在下段析出。下段也無氨水沖洗只有蒸汽吹掃清理手段，當冷卻水管上有大量積萘、焦油焦粉等雜質(zhì)粘附時，蒸汽吹掃使油垢變硬變粘，在一定程度上不利于油垢的徹底清除。4.初冷器出口管道初冷器阻力高或煤氣出口溫度高，用熱煤氣清洗初冷器或用熱氨水蒸汽清洗初冷器時，洗下的焦油萘等雜質(zhì)進入了噴灑液，導(dǎo)致初冷器洗萘效果差，從而初冷器煤氣出口管道內(nèi)嚴重積萘、焦油的雜質(zhì)。用錘子敲擊該管道聲音異常。但因無備用管道無法停產(chǎn)進行清除，需要在線處理。四初冷器改造措施1．改造初冷器上下段噴灑液管，增加噴灑孔截面積。將原來的直徑為6mm的孔擴大到直徑為10-12mm的孔，上下段噴灑液泵入口加裝上直徑為6mm的過濾網(wǎng)。確保噴灑液內(nèi)的雜質(zhì)不堵塞噴灑液管，在根據(jù)下段水封槽冷凝液流出量調(diào)節(jié)下段噴灑液量，使噴灑液達到最大化，更好的去除下段煤氣中的萘。2．在下段冷凝液槽底部增設(shè)兩臺冷凝液外排泵。將下段冷凝液槽低部沉積下來的重質(zhì)焦油、萘雜質(zhì)等物連續(xù)抽到焦油氨水分離槽。依靠泵的出口截門控制排出量，如下段水封槽回液較粘稠含萘高，可加大冷凝液外排泵排出量曾加焦油氨水分離槽過來的焦油氨水混合物。焦油氨水分離槽是由上中下三點送出的焦油氨水混合物，可以及時調(diào)節(jié)焦油、氨水的比例，更好的控制冷凝液中含焦油量在30%-50%。3.初冷器斷塔盤處加裝了煤氣溫度監(jiān)測計，及時調(diào)節(jié)循環(huán)水將進入下段的煤氣溫度控制在35度以上。使煤氣中的萘在初冷器各段均勻析出，防止嚴重堵塞一段噴灑液無法及時洗下。在初冷器下段噴灑液管入口處加裝了熱氨水管，使下段清洗時能用氨水沖洗，更好的去除下段冷卻水管上的焦油、萘、焦粉的材質(zhì)。避免了蒸汽吹掃時油垢變硬變粘，不易排出的問題。4.初冷器在下段冷凝液排出口加了一個清洗排液槽和一臺清洗排出泵。在初冷器氨水清洗時把清洗下來的下段液改進清洗排出槽直接打到焦油氨水分離槽，不在進入下段冷凝液槽，使下段噴灑液不在惡性循環(huán)。這樣就不用四臺初冷器逐個停下清洗了，只清洗阻力高的初冷器即可。減輕了員工的勞動強度，也有利于后續(xù)工藝的生產(chǎn)。5.初冷器煤氣出口管道內(nèi)嚴重積萘、焦油等雜質(zhì)。在出口煤氣管道頂部加裝了3個熱氨水沖洗口，用熱氨水將底部焦油、萘等雜質(zhì)融化流入初冷器內(nèi)，跟下段冷凝液一起排入下段冷凝液槽。又在煤氣管道上加裝保溫，使冬季煤氣管道內(nèi)的焦油、萘能夠排出，保障了煤氣管道暢通。改造后的流程如圖二所示。圖二：改造后初冷器流程圖五初冷器的日常管理操作措施1.每班要對下段冷凝液水封回液進行檢查，在確保水封暢通等情況下，使噴灑液達到最大化。根據(jù)回液中焦油、氨水含量多少，及時調(diào)節(jié)冷凝液外排泵排出量和焦油氨水分離槽送入下段的焦油氨水混合液量。確保下段冷凝液含焦油在30%-50%內(nèi)。下段噴灑液槽溫度控制在35-40度，夏季溫度降低到30-35度。2.初冷器上段循環(huán)水上水溫度控制在30-33度，回水不高于45度。將初冷器上段經(jīng)斷塔盤進入下段煤氣溫度控制在35度。3.將初冷器總阻力控制在小于1000Pa,各初冷器煤氣出口溫度控制在20XX3度。發(fā)現(xiàn)總初冷器阻力超標或出口煤氣溫度高于23度時開低溫水仍不達標，及時關(guān)閉阻力高或溫度高的出口截門用熱氨水沖洗4-6小時后開啟。在沖洗前一定要把所沖洗初冷器下段排液管倒到進沖洗液排出槽。4.每班要檢查上下段噴灑液管，發(fā)現(xiàn)過夜不暢及時用蒸汽吹掃。保證噴灑液管暢通消除噴灑盲區(qū)，提高噴淋密度。5.每月定期用熱氨水沖洗一次煤氣出口管道內(nèi)沉積的焦油、萘等雜質(zhì)，沖洗時間為1小時。一步有四臺初冷器每周一停用一臺初冷器用熱氨水沖洗4-6小時開啟。六結(jié)論初冷器在長期運行中由于噴灑液量小、質(zhì)量差或工藝控制不當造成阻力增加，煤氣出口溫度超標，操作效果惡化。本次改造增加了噴灑液流量，清洗氨水和清洗液排出系統(tǒng)，還有下段冷凝液排出泵，改善了噴灑液質(zhì)量和噴灑液效果，使噴灑液不在惡性循環(huán)，降低了初冷器的沖洗頻率，有效的降低了后續(xù)煤氣中的焦油萘含量，優(yōu)化了整個煤氣系統(tǒng)，給焦爐穩(wěn)定生產(chǎn)和煤氣后續(xù)回收工藝提供了有力保障。第二篇：橫管式煤氣初冷器洗萘工藝的改進橫管式煤氣初冷器洗萘工藝的改進劉三軍侯國杰(安陽鋼鐵集團公司，安陽455004)陳文虎（山西安泰集團機焦廠，安陽455004)安陽鋼鐵公司焦化廠回收車間的煤氣凈化系統(tǒng)于20XX年9月建成投產(chǎn)，是6m焦爐的配套工程，設(shè)計煤氣處理量為5.28萬m3/h。冷凝鼓風(fēng)工段煤氣初冷器采用3臺高效橫管冷卻器，將煤氣從82℃冷卻到21～22℃。橫管初冷器上段排出的冷凝液經(jīng)水封槽流入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵將冷凝液再送至初冷器上段噴灑，多余部分送入氣液分離器前的吸煤氣管道。橫管初冷器下段排出的冷凝液經(jīng)水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兌入一定量的焦油氨水分離槽相界面的乳濁液，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段噴灑，多余部分經(jīng)交通管流入上段冷凝液槽。為了保證初冷器冷卻效果，在其頂部用熱氨水不定期沖洗，以清除管壁上的焦油、萘等雜質(zhì)，見圖1。圖1改進前的洗萘工藝1－-橫管初冷器；2－下段液封槽；3－上段液封槽；4－下段循環(huán)液槽；5－上段循環(huán)液槽；6－下段噴灑泵；7－上段噴灑泵。存在問題鼓風(fēng)冷凝工段有3臺橫管初冷器（2開1備），以滿足初冷后煤氣集合溫度不大于22℃的生產(chǎn)需要。但投產(chǎn)后不久，初冷器的阻力上升很快，經(jīng)常在3kPa以上，因阻力太高,頻繁倒換初冷器，并進行蒸汽清掃，生產(chǎn)很被動。另外，由于冷凝液中含萘量較高，造成上、下段冷凝液水封槽的管路時常堵塞，冷凝液滿流到地面上，使狹小的操作區(qū)域環(huán)境惡劣。20XX年1月，2個上段冷凝液水封槽和上段冷凝液槽被冷凝液中的萘積滿堵死，差點把冷凝液吸入鼓風(fēng)機而危及安全生產(chǎn)。為此，我們及時調(diào)查分析事故原因，提出了整改方案，取得了理想效果。原因分析(1)上段冷卻循環(huán)水量大，煤氣溫度控制過低。由于只有7號焦爐的煤氣發(fā)生量，且初冷器上段循環(huán)冷卻水上水管與回水管間沒有交通支管連接，無法對上段被冷卻煤氣進行精確控制，致使初冷器上段煤氣被冷卻到30℃左右。煤氣中的大量萘凝聚在初冷器上段，蒸汽處理時通過斷液盤進入水封槽和冷凝液槽。(2)循環(huán)液中焦油補充量少且不連續(xù)。原設(shè)計橫管初冷器下段排出的冷凝液經(jīng)水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兌入一定量的焦油氨水分離槽相界面的乳濁液，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段噴灑，多余部分經(jīng)交通管滿流入上段冷凝液槽。但是，由于密度的不同，在循環(huán)噴灑過程中密度較大焦油溶解萘后逐漸在下段冷凝液槽的下部沉積，通過交通管滿流入上段冷凝液槽的主要是密度較小的氨水和輕質(zhì)油類（上段煤氣冷凝液中主要也是氨水），這樣就大大降低了上段循環(huán)液的溶萘效果。另外，由于只有7號焦爐生產(chǎn)，焦油、焦油渣及氨水的產(chǎn)生量也只有設(shè)計值的50%，焦油氨水分離槽自動連續(xù)排焦油的功能沒有重視，實際執(zhí)行的是階段式間接排焦油制度。因此，在下段冷凝液槽兌入的一定量焦油氨水分離槽相界面的乳濁液中，焦油含量很少且不連續(xù)。所以，上下段循環(huán)液中能溶解萘的焦油含量都得不到保證。(3)下段循環(huán)液中萘的累積。煤氣中萘的露點溫度是50～52℃，故煤氣中的萘很大一部分是在初冷器下段結(jié)晶析出。下段循環(huán)噴灑的冷凝液量必然逐漸增加，而通過交通管滿流入上段冷凝液槽的主要是密度較小的氨水和輕質(zhì)油類，使下段循環(huán)冷凝液中的萘含量越來越多。降低了溶萘洗滌效果，導(dǎo)致初冷器阻力居高不下。改進措施及效果3.1改進措施(1)初冷器上段循環(huán)冷卻水上水管與回水管間加帶閥門的交通支管，利用循環(huán)冷卻水走旁通的方法，將橫管初冷器上段的煤氣溫度控制在40～45℃。(2)取消橫管初冷器的水封槽。直接取消了3臺橫管初冷器上、下段的水封槽，讓初冷器上段冷凝液直接進入上段冷凝液槽，讓下段冷凝液直接進入下段冷凝液槽。原冷凝液槽、冷凝液泵和水封槽都布置在電捕焦油器與橫管初冷器之間，空間狹窄，幾乎沒有操作和檢修空間。去掉水封槽后，極大擴展了操作和檢修空間，操作環(huán)境得以改善。(3)增大循環(huán)洗液焦油補充量，實現(xiàn)連續(xù)補充?；謴?fù)焦油氨水分離槽自動連續(xù)排焦油的功能，以保證補充的相界面乳濁液的成分穩(wěn)定。在保證循環(huán)氨水質(zhì)量的前提下，適當提高了焦油排出口的高度，實現(xiàn)相界面的4個排出口中，上面2個排出乳濁液的同時，下面2個排出口可調(diào)，排出的粗焦油補充到下段循環(huán)液中，保證下段循環(huán)液中的焦油含量不低于30%，在保持良好流動性下，增加循環(huán)噴灑液的溶萘能力。同時，將電捕焦油器的捕集液由排入地下槽改為從水封槽引入冷凝液槽，使循環(huán)噴灑液中的焦油含量增加約0.5t/h。(4)將焦油氨水分離槽相界面排出的含50%焦油的乳濁液直接引入下段循環(huán)噴灑泵的進口。將入冷凝液槽的乳濁液補充管道直接接到下段循環(huán)噴灑泵進口管道上。這樣，當初冷器下段阻力上升明顯時，可以及時逐步增大乳濁液中的焦油含量，使焦油含量高的循環(huán)液在短時間內(nèi)直接溶解沖刷管道上的萘；待下段阻力明顯下降后，再調(diào)節(jié)乳濁液中的焦油含量恢復(fù)正常。循環(huán)時間短，調(diào)節(jié)手段簡單直接。(5)將上、下段噴灑管位置進行交換，回液管道位置不變。如圖2所示，由原下段循環(huán)噴灑泵直接去上段噴灑；上段噴灑液進入原上段冷凝液槽。由原上段循環(huán)噴灑泵直接去下段噴灑，在泵入口接乳濁液補充管道，下段噴灑液進入原下段冷凝液槽。上段循環(huán)液多余部分經(jīng)交通管反流入下段冷凝液槽，下段冷凝液多余部分改由原下段循環(huán)噴灑泵出口送至吸煤氣管道。3.2改進效果經(jīng)上述改進后，取得了明顯效果。首先充分利用了補充焦油，清洗溶解初冷器上、下段管壁集掛物，減小萘的結(jié)晶沉積，完全可以省去水封槽出口管道增大的改造；第二，使初冷器上、下段噴灑液的溫度都能控制在40～50℃，與煤氣的溫差不大，保證了萘在焦油中的溶解速度；第三，循環(huán)液多余部分改由原下段循環(huán)噴灑泵出口送入吸煤氣管道，在保持系統(tǒng)的液相平衡的同時，對下段冷凝液槽混合液的萘含量可控制在5％以下。圖2改進后的洗萘工藝1－橫管初冷器；2－下段冷凝液槽；3－上段冷凝液槽；4－上段噴灑泵；5－下段噴灑泵。初冷器的改造是與生產(chǎn)同時進行的，歷時2個月。洗萘工藝改造完成后，在確保煤氣的冷卻效果和安全輸送條件下，實現(xiàn)了冷凝液流程暢通，操作控制簡單方便，降低了電耗和煤氣的無組織放散。特別是在20XX年6月8號焦爐投產(chǎn)后，橫管初冷器滿負荷運行的情況下，沒有因阻力過大而停用處理過，阻力保持小于1kPa，器后煤氣集合溫度21～23℃，綜合經(jīng)濟效益可觀。結(jié)論(1)橫管初冷器的萘堵塞是常見的問題。初冷器清掃是不可或缺的手段，清掃方法要恰當，要避免萘及同系物的惡性循環(huán)。(2)擴大噴灑管上噴灑孔孔徑是必要的措施；在噴灑管上增設(shè)單獨控制閥、增設(shè)蒸汽清掃支管是較好的方法。(3)焦油氨水分離槽自動連續(xù)排焦油是基礎(chǔ)，調(diào)節(jié)好相界面乳濁液中的焦油比例是洗萘系統(tǒng)高效運行的關(guān)鍵第三篇：淺析焦化廠初冷器的應(yīng)用和改進3.26--XDZ--runningman湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文淺析焦化廠初冷器的應(yīng)用和改進摘要本文主要介紹了焦化廠初冷器的基本結(jié)構(gòu)和簡單應(yīng)用。并分別分析了橫管式初冷器和立管式初冷器的優(yōu)缺點，提出相應(yīng)的改進意見。并認為橫管初冷器因其結(jié)構(gòu)更加成熟，操作相對簡單，傳熱效率高，成本較低等優(yōu)點而具有非常廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：初冷器；特點；改進措施AbstractThisarticlemainlyintroducedthebasicstructureandsimpleapplicationofprimarycoolerincokingplant.Andthenweanalyzedtheadvantagesanddisadvantagesofthehorizontalandverticalprimarycoolerrespectively.Andputforwardthecorrespondingimprovements.Becauseofitsstructureisrelativelysimpleoperation,highheattransferefficiency,lowcostadvantageanditsmorematuretechnologyforhorizontalprimarycooler,wethinkithasaverybroadapplicationprospects.Keywords:primarycooler；character；improvementaction湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文目錄1初冷器介紹32管式煤氣初冷器的傳熱過程32.1傳熱過程32.2傳熱特點33橫管式初冷器43.1橫管式初冷器基本結(jié)構(gòu)43.2橫管初冷器工作特點63.3橫管初冷器優(yōu)缺點63.4橫管初冷器改進措施74立管式初冷器和直接初冷器84.1直接初冷器簡介84.2立管式初冷器基本結(jié)構(gòu)及特點84.3立管式初冷器結(jié)構(gòu)改進105結(jié)束語10參考文獻11湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文1初冷器介紹煉焦化學(xué)工業(yè)是煤炭化學(xué)工業(yè)的一個重要部分，其為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出了突出貢獻，但隨著環(huán)保觀念的逐漸深入，焦化廠對有毒有害氣體的吸收越來越受到外界的關(guān)注。初冷器是用來冷卻熱氣體的設(shè)備，是鼓風(fēng)冷凝工段的主體設(shè)備，能夠有效的降低某些易冷卻氣體的排放，是煤氣公司或其它化工公司必備的輔助設(shè)備之一。而其冷卻效果的好壞，以及冷凝系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，對整個煤氣凈化系統(tǒng)影響很大，甚至?xí)φ麄€煉焦工業(yè)起決定性質(zhì)作用[1-5]。煤炭在焦化的過程中，煤氣管出來的煤氣主要有大量的煤焦油，水蒸氣和其他一些雜質(zhì)，總體溫度為90攝氏度左右[6]，初冷器的使用能夠有效將焦妒的荒煤氣冷卻下來，減少氣體體積，降低氣體的排放量，節(jié)省煤氣輸送動力，從而有效保護環(huán)境。同時也為回收產(chǎn)品創(chuàng)造條件，使其他類化學(xué)品更容易提純，總之使用初冷器是化工生產(chǎn)中不可或缺的過程。2管式煤氣初冷器的傳熱過程2.1傳熱過程為應(yīng)對環(huán)境保護的時代要求，煤氣冷卻技術(shù)早已從直接混合冷卻發(fā)展到間接管式冷卻階段，其簡單可以描述為，煤氣和冷凝液體分別走不同的管道，從俄日使其到達冷卻煤氣的同時，也有利于各組分的回收[7-12]。但因煤氣中除含有氫氣，一氧化碳和氮氣等不凝氣體外，還含有一定的水蒸汽、焦油蒸汽等可凝性氣體，以及煤氣在冷卻過程中是需要一個過程的，并不會瞬間完成，使得煤氣的冷卻過程是相當復(fù)雜的。在這個過程中，存在著不凝氣體的冷卻、蒸汽的冷凝以及冷凝液的冷卻三個過程，一般來講，在最初的煤氣組成中，可凝性氣體重量為不可凝氣體的兩倍，而冷凝之后只有不可凝氣體的六分之一左右。整個過程不凝氣也具有一定的冷卻過程整個過程需要很多理論來支持，才能對整個生產(chǎn)過程做出積極的指導(dǎo)。2.2傳熱特點管式煤氣初冷器的傳熱過程在煤氣側(cè)的變化情況是，在煤氣剛開始冷卻時，煤氣與冷凝液的溫差最大，其給熱系數(shù)也最大，煤氣下降1℃產(chǎn)生的冷凝液量和放出熱量也最大。但隨著傳熱的不斷進行，煤氣溫度不斷降低，并逐漸接近冷凝液湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文的溫度，煤氣的濕含量也不斷降低。各個組成部分的平均溫差也逐漸縮小，致使整個設(shè)備的傳熱系數(shù)也不斷降低，至出口處達到最低值，氣入口和出口溫度冷卻水入口和出口溫度都可以根據(jù)生產(chǎn)條件和要求確定的，這樣就給生產(chǎn)帶來一定的理論指導(dǎo)。生活中我們知道冷卻一杯熱水的最快速方法應(yīng)為不斷往杯壁上充涼水，使其快速與杯內(nèi)熱水進行熱交換。而在實際化工生產(chǎn)中也應(yīng)考慮到冷卻水的量及水的流速等問題。當然，平時的化學(xué)實驗我們知道水的流速越大，水的冷卻效果越好，其給熱系數(shù)相應(yīng)的也會增大。在管式煤氣初冷器的傳熱過程，水速的大小取決于冷卻器的程數(shù)和各程的流通面積，水速還要受阻力與設(shè)備結(jié)構(gòu)的制約，有時候也會受到實際的一些經(jīng)濟因素的影響。一般的水流速限制在0.5米每秒就基本可以達到生產(chǎn)要求[8-11]。3橫管式初冷器3.1橫管式初冷器基本結(jié)構(gòu)煤氣自焦爐集氣管沿吸煤氣管道至化工生產(chǎn)車間，其穩(wěn)定為90度左右，不能滿足排放標準，經(jīng)汽液分離器分離后的煤氣冷卻至80度左右，再用初冷器進一步冷卻至30度室溫。一般的初冷器結(jié)構(gòu)為煤氣走殼程，冷卻水走管程，且較多采用的是兩段冷卻流程，高溫段冷卻水循環(huán)使用[12.13]。橫管式冷卻器是應(yīng)用最廣泛的種冷卻器，目前也很少有焦化廠再使用豎管冷卻器了，其基本結(jié)構(gòu)如圖1和圖2，該結(jié)構(gòu)是在之前使用廣泛的結(jié)構(gòu)之一。湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文圖1橫管初冷器的基本工藝流程圖圖2橫管初冷器結(jié)構(gòu)湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文首先從焦爐來的焦油氨水與煤氣的混合物進入企業(yè)分離器進行初步分離，之后進入初冷器的上段，用循環(huán)水將煤氣冷卻到45度，這時候是經(jīng)過互不關(guān)聯(lián)的多臺初冷器掃吹的結(jié)果，冷卻后的煤氣并聯(lián)進入電捕焦油器，補集焦油霧滴后的煤氣至鼓風(fēng)機進行加壓，加壓后煤氣運輸至脫硫等回收階段[14,15]。橫管初冷器在設(shè)計時都會采用煤氣和冷凝液由上往下同向流動的結(jié)構(gòu)，這對于沉積萘處理有很大的有點，防止冷凝液再次蒸發(fā)的同時，對萘的沖洗起到積極作用。3.2橫管初冷器工作特點橫管初冷器是一個帶有換熱管水平布置的熱交換設(shè)備，殼管的垂直布置使其具有直立長方形的外殼，橫管式冷卻器的工作特點為其冷卻能力和效率很大，更有利于蒸汽的冷凝，蒸汽在化工生產(chǎn)中不僅量大，還具有一定的危險性。由于橫管式初冷器管道布置水平密集，且可以與煤氣錯流分布，其整體布置具有一定的理論指導(dǎo)，從而能產(chǎn)生強烈的流動，傳熱系數(shù)本身就優(yōu)于豎立管初冷器，其煤氣可冷卻到出口溫度和循環(huán)水溫度相差2度[16]。冷卻效率和冷卻均勻程度都達到了理想效果。橫管初冷器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，拆卸也需要一定的空間才能完成，初冷器內(nèi)掛萘嚴重，阻力較大，也是不可避免的問題。而對于水管結(jié)構(gòu)等常見現(xiàn)象較難清洗，對水質(zhì)的要求也相應(yīng)較高，含萘低是其基本要求之一[17]。3.3橫管初冷器優(yōu)缺點橫管初冷器最顯而易見的缺點莫過于其清洗的復(fù)雜性，其設(shè)備由于結(jié)垢原因清洗的次數(shù)也在非常頻繁，清洗時機器必須停止，再加上法蘭閥的拆卸困難，使其在一定程度上限制了橫管初冷器的使用效率。另一方面橫管初冷器本身占有的空間也許有一定的優(yōu)勢，但其拆卸過程必須要留有足夠的空間才能順利進行，使其空間利用效率并不比立管式初冷器大。另外橫管初冷器管子短，鉆孔數(shù)量和管板面積較為集中，單位傳熱面積的耗鋼量高于立管式煤氣初冷器，這樣從剛的利用角度來看，恒管初冷器有一定的劣勢。最后橫管初冷器要求其在初始階段水流速度較高，對能源的消耗不容忽略[18-21]。作為最廣泛使用的冷卻方法，橫管式冷卻器有點也很明顯。其結(jié)構(gòu)特征決定了煤氣自上至下流動，起到?jīng)_洗、溶解萘和氨的作用，且與冷凝液并流，接觸面積和時間的加大，使其傳熱效率是立管式的三倍多，冷卻器中密集的橫排冷卻湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文水管迫使荒煤氣產(chǎn)生撞擊和湍動，并被均勻冷卻。而法蘭蓋密封的結(jié)構(gòu)，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，可以有效的增加循環(huán)水的流速，同時水處于水平流動也不可能產(chǎn)生環(huán)流現(xiàn)象，冷卻水用量少，循環(huán)快，生產(chǎn)相對穩(wěn)定[22]。對煤氣的冷卻凈化效果好，直立長方體結(jié)構(gòu)，水箱在兩側(cè)，環(huán)境污染小，造價較低也是其突出的有點。3.4橫管初冷器改進措施橫管初冷器早已獲得廣泛應(yīng)用，其在結(jié)構(gòu)上面的改進并沒有太大進展，我們應(yīng)盡量在使用時對其進行更多的維護，或提高初冷器預(yù)熱利用效率。比如講第一段冷卻水的預(yù)熱用于取暖，其技術(shù)要求不是很高，還能解決寒冷地區(qū)采暖要求水溫高而煤氣集合溫度要求低之間的矛盾[23-24]。初冷器運行多年后阻力增大，只要將新系統(tǒng)初冷水回水在舊系統(tǒng)冷卻塔上水管上接點，即可為新、舊兩個系統(tǒng)共用，操作簡單，也能很好的提高水的利用效率。為杜絕初冷器內(nèi)掛萘嚴重而造成的煤氣分布不均衡，應(yīng)對其進行定期除垢，并按照要求嚴格控制各段的溫度，以利于初冷器內(nèi)噴灑的冷凝液更好的沖洗下初冷器橫管上所掛萘油，也能防止初冷器清掃時流出的萘油析出結(jié)塊，保持初冷器換熱的高效性和長效性。降低初冷器煤氣入口溫度，有利于減輕初冷器濕煤氣的冷卻負荷，可以在初冷前使用空氣冷卻設(shè)備，可以減少循環(huán)工藝水量，從而可降低建設(shè)費用和供水與水處理設(shè)施的經(jīng)濟開支。另外增加煤氣二段直接初冷流程，這樣在冷卻煤氣的同時，還可將煤氣中所夾帶的部分萘除去，具有凈化煤氣的良好效果，對后面洗氨、洗苯過程及減少設(shè)備腐蝕，都是有好處的[25]。最后可以在初冷器布置斷塔盤裝置，其作用為由初冷器及時引出高萘混合液，對下段煤氣除萘操作起到一定積極作用。水蒸汽和焦油汽在管壁上冷凝下來后會沿著管壁向下流動，在一定很度上會降低傳熱效率，斷塔盤裝置可以有效將冷凝液排出初冷器，從而穩(wěn)定了傳熱效率。初冷器腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕，因此可以針對性的采用先進的防腐涂料，有效地減輕了初冷器管束的腐蝕和穿孔。另外為防止某些螯合物沉積在金屬表面，也可加入高效的緩蝕劑抑制碳酸鈣等水垢的生成。為防止設(shè)備阻力過大帶來的能量損耗，可控制焦爐操作指標，盡可能地降低入爐煤的細度，降低爐頂空間溫度。要加強輕焦油補放系統(tǒng)的操作，確保設(shè)備負荷控制合理的溶液組分，加強清掃制度，定期采用熱氨水和熱煤氣清掃[26-30]。湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文4立管式初冷器和直接初冷器4.1直接初冷器簡介直接初冷器結(jié)構(gòu)和原理非常簡單，即將焦化產(chǎn)生的煤焦油氣和水蒸氣直接與冷凝水混合，從而達到冷卻的目的。這是最直接也是效果最好的一種冷卻方法。但其缺點也很明顯，比如不利于化學(xué)品的有效回收?；旌系乃哂幸欢康幕ぎa(chǎn)品，使其冷凝水不能有效的循環(huán)利用[31-33]。冷凝之后的混合液體也很難處理，難以達到環(huán)保要求，使其早已被淘汰出市場，只有在焦化產(chǎn)業(yè)剛剛興起之時才有少量廠家大量采用，但其設(shè)備簡單，冷凝效率最高也是不可磨滅的有點，為以后其他種類初冷器的改進奠定利潤一定基礎(chǔ)。4.2立管式初冷器基本結(jié)構(gòu)及特點立管式初冷器是間接冷卻的另外一種形式，其是介于橫管式初冷器的一些缺點而逐漸發(fā)展起來，具有一定的使用范圍。橫管初冷器清掃水管時必須停產(chǎn)，過多的法蘭閥門的拆卸也很繁瑣，需要留有一定的空間才能完成相應(yīng)的操作。橫管式煤氣初冷器單位傳熱面積的耗鋼量高于立管式煤氣初冷器[35]，再加上過多的占地面積和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使其有時候并不能顯示足夠的優(yōu)勢，為立管式初冷器的發(fā)展提供了契機。湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文圖3立管式初冷器的正視和俯視圖圖4立管式初冷器工藝流程圖4中為立管式初冷器工藝流程，其基本的冷去原理及步驟與前文所述大致相同[35,27,13]，其中氣液分離器是實現(xiàn)煤氣與焦油和焦油渣等組分分離的裝置，電捕焦油器是用來除去初冷器出來的煤氣中絕大部分焦油霧裝置，機械化焦油氨水澄清槽是通過靜置澄清將氨水，焦油和焦油渣進行分層，這是利用各自密度不同而進行的分離裝置。我國最初使用的立管式初冷器是沿襲上世紀40年代蘇聯(lián)設(shè)計的，其最大問題就是水側(cè)各程流通面積分配不合理，使其資源利用效率非常低。之后我國工程師對其進行了一定的改進，因為煤氣流過初冷器時，煤氣側(cè)從入口至出口各程流通面積逐程縮小，溫度逐步降低，并冷凝出液體，其含水汽量也不斷減少，煤氣的體積流量逐漸減小[36]。為使煤氣在各流道中的流速保持大致溫度，及維持氣速恒定，從而使得沿冷卻水流向，各流道的橫斷面積依次遞增。但氣速的大小，對整個煤氣的給熱系數(shù)影響不大，所以在出口處又不希望加大氣速，以防增大霧沫夾帶，其沿煤氣流向，各流道的橫斷面積依次遞減。湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文4.3立管式初冷器結(jié)構(gòu)改進圖2是一種改進之后的立管式初冷器工藝流程圖，增加了電捕油器，可以有效防止成霧狀焦油帶至下一工序，而之前由于使煤氣冷卻由控制水速而呈漸冷方式，只能依靠使用離心式鼓風(fēng)機不能很好的達到效果，具有一定的缺陷。另外，由于最低速的水程正處于煤氣溫度最高、冷凝熱最大處，使其對之后的傳熱產(chǎn)生較大的影響，其傳熱系數(shù)和溫差的不斷縮小導(dǎo)致其無法與橫管式相比，故該處水的環(huán)流也最嚴重，這也是它的結(jié)構(gòu)缺陷所至，但我們?nèi)匀豢梢詫ζ溥M行一定量的改進，以充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢[37-40]。鑒于其整個結(jié)構(gòu)特征，我們應(yīng)設(shè)法使水速的提高能夠最充分發(fā)揮其提高總的傳熱效果的作用，以改變煤氣側(cè)給熱系數(shù)，或者是使水速的高低隨著傳熱系數(shù)的大小而變化。簡單的實現(xiàn)方法為在煤氣入口處盡量提高冷凝水流速，在煤氣出口處冷凝水對整個冷卻系統(tǒng)影響較小，可以適當減小流速。具體的實現(xiàn)措施可以為在各流通面積相等時，盡可能的增加管長，并使煤氣上進下出，增加煤氣的通道數(shù)。相應(yīng)的水速提高及管子加長會使水的阻力降提高，這也是我們應(yīng)該注意的問題，其限制水速的和水管的無限增長。另外在保持流速不變的情況下調(diào)節(jié)水側(cè)各程通道的流通面積比，使煤氣側(cè)給熱系數(shù)高的位置也恰是水速高即水的給熱系數(shù)大的位置，這樣整個初冷器的傳熱系數(shù)就提高了，5結(jié)束語煤氣在初冷器的冷卻是焦化生產(chǎn)中重要的過程之一，其過程非常復(fù)雜，包括水蒸氣和焦油氣的冷凝，冷凝液的冷卻等主要過程，其涉及到化工生產(chǎn)的諸多原理，是對流給熱和熱傳導(dǎo)的綜合傳熱過程。這個過程不僅有溫度的梯度變化，還伴隨著傳熱系數(shù)的梯度變化。而橫管式初冷器由于傳熱效率高，生產(chǎn)成本低，操作簡單等優(yōu)點，一直是焦化生產(chǎn)中的主要初冷設(shè)備，但其在整個實際應(yīng)用中也伴隨著一定的問題，如阻力增大，初冷器的腐蝕與防護，洗萘效率等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及節(jié)能減排觀念的逐步深入，相信在不久的將來橫管粗冷卻器會有新的發(fā)展。湖北經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文參考文獻[1]郎樹德.立管式煤氣初冷器結(jié)構(gòu)改進的探討[J].煤氣與熱力.1984(02)[2]肖美初,李少杰.焦化廠橫管式煤氣初冷器運行方式的探討[J].漣鋼科技與管理.20XX(3)[3]李傳拭.關(guān)于組織“鑄造焦炭”生產(chǎn)的幾點建議[J].鑄造.1980(04)[4]魏三倫.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(jiān)人員有權(quán)進行處理和處罰，直接清除出廠。5、有毒、有害、易燃、易爆物品安全管理5.1甲方有責(zé)任向乙方人員講明甲方施工現(xiàn)場有毒、有害、易燃、易爆危險品的存放及禁令，并在“危險區(qū)”相應(yīng)部位懸掛明顯標志。5.2乙方人員必須在甲方人員允許和帶領(lǐng)下方能進入“危險區(qū)”作業(yè)，不得隨意動用危險品，作業(yè)前雙方共同做好安全措施。5.3乙方人員帶入現(xiàn)場的危險品必須登記，并按甲方有關(guān)規(guī)定妥善保管。在現(xiàn)場使用危險品，必須得到甲方有關(guān)部門的同意，并做好安全措施。5.4在禁火區(qū)動火作業(yè)，必須辦理“動火工作票”，并做好安全措施。工作完畢必須檢查火種隱患，防止發(fā)生火災(zāi)。6、公用設(shè)施的安全6.1乙方人員必須愛護甲方的公用設(shè)施、道路、綠化、建筑物等，遵守廠的文明施工規(guī)定，不得損壞和污染公用設(shè)施。6.2乙方人員使用甲方電源、水源、氣源、建筑物等，必須在合同中或相應(yīng)的協(xié)議中規(guī)定使用范圍、地點、數(shù)量，并在甲方人員的指導(dǎo)下使用。禁止乙方未經(jīng)允許使用甲方現(xiàn)場電源、水源、氣源等。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)甲方有權(quán)制止并按規(guī)定予以處罰。6.3乙方人員不能隨意改動、移動、破壞甲方公用設(shè)施。因妨礙施工需要變動原有設(shè)施時，須經(jīng)甲方有關(guān)部門同意。7、設(shè)備及作業(yè)安全管理7.1乙方人員應(yīng)愛護甲方的設(shè)備和附屬建筑物，不得損壞和移動，施工中應(yīng)注意保護設(shè)施完好。開挖溝槽時應(yīng)注意保護好埋入地下的電纜、管道、建筑物，并在開工前得到甲方有關(guān)人員的批準。起重、搬動中應(yīng)注意不得碰壞電線、設(shè)備、建筑物等。7.2乙方人員不得隨意開啟、關(guān)閉甲方運行設(shè)備，不得隨意接駁電源、氣源、水源等。乙方臨時使用時，必須經(jīng)甲方有關(guān)人員批準，辦理手續(xù)，明確正常及事故情況下操作范圍。7.3乙方施工中動火作業(yè)應(yīng)按甲方規(guī)定，辦理動火工作票，并做好防火措施。7.4乙方從事甲方的設(shè)備檢修、技術(shù)改進、試驗等工作，必須執(zhí)行甲方的工作票制度、設(shè)備操作規(guī)程、動