第二章煤气输送

第二章：煤气输送及焦油雾和萘的清除
第一节煤气的输送系统及管路
煤气由炭化室出来经集气管、吸气管、冷却及回收设备直到煤气贮罐或送回焦炉，途中要经过很长的管道及各种设备。

在这一过程中，煤气要克服许多阻力才能到达用户的地点，为此，煤气应有足够的剩余压力。

另外，为了使焦炉中的荒煤气按规定的压力制度抽出，应使煤气管线中具有一定的吸力，因此，必须在焦化工艺流程中选择合适的位置设置煤气鼓风机，使得机前为负压，机后为正压。

一般正压流程鼓风机放置在初冷器之后和电捕之前，而全负压流程则放置在所有的冷却回收设备之后。

一、煤气输送管路的要求
1．煤气管道的补偿
一切管道的温度都随季节和管内介质温度的变化而变化。

当温度升高或降低时，管道长度必将发生变化。

若管道可以自由变形，则不会产生热应力。

但实际上管道是固定安装在支架和设备上，它的长度不能随温度变化任意变化，这样就容易使管道变形、破坏。

因而就需要采用一种能够承受管路热变形的装置，即热补偿器，来消除温度变化对管道的破坏。

一般焦化厂采用填料涵式热补偿器。

2．煤气管道的倾斜
煤气中含有水蒸气、焦油、萘等物质，随着煤气流向管道中会有部分冷凝液（水、焦油、萘）沉积在管底，如不排除会影响煤气输送。

因此，管道必须有一定的倾斜度，使液体顺着煤气的流向（或逆向）流走，以免堵塞管道。

冷凝液由排液管或水封处排出，管道倾斜度大致为：
管道名称与煤气方向倾斜度焦炉集气管顺向6/1000
吸气主管顺向10/1000
鼓风机前后管道顺向5/1000
鼓风机前后管道逆向7/1000
3．煤气管道的其他附件
由于萘能够沉积在煤气管道里，因此在煤气管道的各部分，尤其是在可能积存萘的部位，应设置清扫蒸汽的入口。

同时，还应设有从管内导出冷凝液的出口，并将冷凝液导入水封槽内。

在全部回收设备之后的煤气管道上，应设置煤气自动放散装置，在煤气超过允许压力时，将煤气自动放散，否则鼓风机的操作调节将发生困难，不能保持焦炉集气管压力于规定值。

第二节鼓风机及其操作性能
一、离心式鼓风机
1．离心式鼓风机的构造
如图所示，离心式鼓风机由导叶轮、外壳和安装在轴上的两个工作叶轮所组成。

煤气由吸入口进入高速旋转的第一个工作叶轮，在离心力的作用下，增加了静压能并被甩向叶轮外面的环形空隙，于是在叶轮中心处便形成负压，煤气也就不断地被吸入。

离开叶轮的煤气速度很高，当进入环形空隙后速度减小，其部分动能转变为静压能，并沿导叶轮
的通道进入第二个叶轮，产生与第一个叶轮相同的作用，煤气的静压能再次得到提高。

从后一个叶轮出来的煤气。

经壳体的环形空隙及出口连接管被送入压出管路中。

所以，煤气的压力是在转子的各个叶轮作用下，并经过能量转换而提高的。

显然，转子的转速越高，煤气的比重越大，作用于煤气的离心力即越大，则鼓风机出口煤气的静压能也就愈高。

增加转子的工作叶轮数，也显然会提高煤气排出的压力。

焦化厂所采用的离心式鼓风机按进口煤气流量的大小有150、300、750及1200米3／分等各种规格，产生的总压头为3000～3500毫米水柱。

在离心式鼓风机内，因煤气被压缩而产生热量，此热量绝大部分被煤气吸收，只有一小部分热量传给鼓风机外壳并散失出去。

通常煤气经鼓风机后的温升为10~20℃。

2．离心式鼓风机的特性及其调整
焦化厂中鼓风机的操作非常重要，不仅要完成输送煤气的任务，而且要保持炭化室和集气管的压力稳定（其波动范围仅为±1mmH2O）。

在正常生产条件下，集气管压力是用压力自动调节机自动调节的，但当压力自动调节机的调节范围不能满足生产变化的需求时，就要对鼓风机的操作进行必要的调整。

为此，首先需知道鼓风机的特性。

鼓风机在一定转速下的生产能力与产生的总压头之间有一定关系，这种关系可用鼓风机Q 一H特性曲线来表示。

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，因在该范围内鼓风机工作不均衡，输送量波动，并发生振动，这种现象叫做“飞动”。

只有在B点的右侧所延伸的特性曲线部分操作才是稳定的。

在特性曲线的稳定工作范围内，可用调节鼓风机后煤气开闭器的方法来改变煤气的输送量和压力。

调节出口开闭器，可使鼓风机前吸力波动不致过大。

但关小出口开闭器时，使出口煤气压力增大，压缩比（P2/P1）变大，将浪费能量和使煤气温升增高，同时还会造成因轴封不严而发生渗漏。

故此法一般不常采用。

当用鼓风机吸入管道上的开闭器进行调节时，鼓风机的特性曲线也随之改变。

如图所示，当吸入开闭器的开度变小时，鼓风机的不稳定工作范围随着变小，鼓风机的煤气输送量及总压头也均相应的减小。

用吸入开闭器调节的方法虽然简单，但因使鼓风机前（入口开闭器后）的吸力增加很多，不够安全。

此外，由于鼓风机前的吸力大，压缩比（P2／P1）也同样变大，则鼓风机的功率消耗及煤气的温升均将增大。

当鼓风机的能力较大，而输送的煤气量较小时，为保证鼓风机工作稳定，可使用如图所示的煤气小循环管来调节鼓风机的操作，即改变开闭器5的开度大小，使由鼓风机压出的煤气部分地重新回到吸入管，这种方法称为“小循环”调节。

“小循环”调节方法很方便，但鼓风机的部分能量白白消耗在煤气循环上。

此外，因为有部分已被升温的煤气返回鼓风机并经再次压缩，因而煤气升温更高。

所以，此法只宜于调节少量煤气循环。

当焦炉刚开工投产或因故大幅度延长结焦时间时，煤气发生量过少，低于“小循环”调节的限度时，则宜采用“大循环”的调节方法。

即将鼓风机压出的部分煤气送到初冷器前的煤气
管道中，经过冷却后，再回到鼓风机去。

“大循环”调节方法可解决煤气升温过高的问题，但同样要增加鼓风机的能量消耗，还要增加初冷器的负荷及冷却水的用量。

当用电动机带动鼓风机时，煤气的输送量可以自动调节。

调节器受到煤气吸力波动信号的冲击后，即自动调节设于煤气吸入管内的蝶阀开度。

煤气输送量即得到调整。

为保证鼓风机的正常运转，对鼓风机的冷凝液排出管应按时用水蒸汽吹扫，保证冷凝液和焦油不断地排出。

否则，如焦油粘附在鼓风机的工作叶轮上，会使鼓风机超负荷运转，从而使煤气的输送不正常。

二、鼓风机的操作
1．鼓风机岗位的技术规定
大型焦化厂鼓风机岗位的技术规定为：
1）应保持煤气吸力稳定，确保集气管压力为（8~10mmH2O）。

2）煤气通过初冷器的阻力不超过100mmH2O，吸力保持300~400mmH2O，鼓风机前的吸力为350~470mmH2O。

3）鼓风机后压力不超过2300 mmH2O。

鼓风机轴瓦温度不超过65℃，机体温度不超过70℃，机体振动不超过3~5道，附属电机振动不大于6道。

4）鼓风机配用的点饥温度不高于45℃，电动机的电流不超过额定值。

5）电捕焦油器的阻力不大于50 mmH2O。

6）鼓风机的润滑系统应保持良好
7）要经常检查电捕焦油器及附属设备（不包括电器设备）绝缘温度，此温度应保持在90~110℃。

8）鼓风机排油管、前后水封槽、电捕焦油器底部排油管要经常检查，保持畅通。

9）煤气含氧量应不大于1%。

2．鼓风机的开停步骤
开车步骤：
1）要通知厂生产调度室、硫铵工段、粗苯工段、电工班，并由电工检查电器设备是否良好。

2）检查油箱油位是否足够，放出积水，并检查各处仪表是否好使
3）检查水封槽液面是否足够，油冷却器是否严密，工业水和生活水水压是否足够，鼓风机排油管是否关闭，手摇油泵是否灵活好使，电动油泵出入口开关是否正确。

4）启动通风机，空投试验无问题
5）搬动转子，打开排油管上蒸汽开闭器，是机体通蒸汽加热，机体温度上升到60℃左右，停止加热。

6）稍开鼓风机出口开闭器，使围带出煤气，再开入口开闭器，让煤气前后通一下，使鼓风机吸力下降20~40mmH2O，将出口关严。

7）得到开车信号后，启动鼓风机，注意1500安的启动电流在30秒内应下降到30安。

如30秒内不能降到规定值，说明马达有问题，应停车检查，消除故障后，再行开车。

鼓风机启动后，主油泵进行工作，电动油泵停止，并将开关置于自动位置。

8）慢开煤气入口开闭器5~6扣，迅速打开煤气出口，同时开入口开闭器，此时观察吸力变化，注意调节，使吸力不超过300 mmH2O。

9）启动鼓风机后应打开其排油管考克
10）启动鼓风机后应检查马达机体、轴瓦、油泵等的有关振动、杂音和发热情况等。

停车步骤：
1)关闭鼓风机出口开闭器，剩4~5扣止，入口留8~10扣
2）开启电动油泵，切断电源停车，注意检查轴承油压，温度是否正常
3）鼓风机完全停止后，停止通风机、电动油泵，关闭油冷却器入口水。

4）鼓风机停后每2小时搬动一次转子，4小时后每班搬动一次。

5）钳工检修鼓风机，电工检查和检修电器设备
安全方面应注意：
1）油润滑系统良好，轴瓦、马达、机体温度应在规定范围内
2）鼓风机各处应严密，严防有空气漏入，串通煤气时应注意，使鼓风机内无爆炸性气体。

3）严格控制开车、停车时周围火源点、电气焊、烟火等。

4）电气设备接头要严，不能冒火花。

5）开车时应注意启动电流是否在30秒内回到30安
6）于生产无关人员应撤离现场。

3．鼓风机司机的正常操作
鼓风机司机在正常生产时主要应做的工作为：
1）经常检查与调节鼓风机吸力，使各处温度、压力符合技术规定。

2）注意声音是否正常、机体有无振动，发现有不正常现象及时处理
3）经常检查鼓风机马达运转情况，注意马达温升和振动是否正常，电流是否合乎规定，当马达线头发生火花时应及时通知电工处理。

4）经常检查马达通风机运转情况，注意送风不得中断，备品应处于良好状态。

5）注意检查油系统是否漏油，管道是否通畅，油箱每周白班放积水一次，保证油箱有足够的液面
6）备品鼓风机每班搬1/4转，油压系统每周白班试验一次，保证随时可以启动。

7）经常检查疏水门和输水器是否畅通。

8）每小时记录一次鼓风机各部位的温度、压力、吸力、电流、转速，每小时记录一次各部位煤气温度、压力、阻力。

9）如时记录本班工作情况和发生的问题。

4．鼓风机的特殊操作
1）停电时的操作：
（1）突然停电时，切断电源，用手摇泵保持油压
（2）关出口开闭器，必要时关入口开闭器。

（3）氨水泵突然停电，切断电源，关闭各泵出口开闭器
（4）停电以后应做好来电的准备工作，当电源恢复时，先开循环氨水泵，再开清水泵，最后开鼓风机。

2）煤气吸理、压力突然波动时的操作
当鼓风机前吸力和机后压力突然发生波动时，应立即检查原因，并迅速采取适当措施进行处理，其处理措施主要有：
(1)若集气管压力降低，煤气吸力增加，机后压力降低，各设备运转状况正常，说明煤气量减少，可关小鼓风机煤气入口。

（2）将煤气小循环管开闭器开大进行调节
（3）集气管压力增大，鼓风机吸力减小，机后压力增高，各设备阻力增加，说明煤气设备有堵塞现象。

这样一方面应通知造成煤气阻力增加的单位进行处理，另一方面应开大煤气鼓风机入口或关小煤气循环管开闭器。

（4）若鼓风机前吸力减小，机后压力增加，各设备阻力正常，但煤气含氧量增加，说明机前负压管道或设备不严密，关小鼓风机入口或开大循环管开闭器，以减小吸力，然后进行检查和处理。

3）停水的操作
(1)如停水时间短，鼓风机可继续运转，关死出入口煤气开闭器，油冷却器。

（2）若停水时间长，机体温度超过65~70℃，鼓风机应停止运转，出入口煤气开闭器关
死，并通知硫铵和粗苯工段打开煤气交通管开闭器，关死洗苯塔开闭器，并用蒸汽保持鼓风机后煤气管道压力在50~60mmH2O，通知焦炉调节压力。

（3）管式冷却器和鼓风机前后水封应注意保持足够的液面，并以蒸汽加热保温，防止堵塞。

（4）循环氨水泵可照常运转，将轴瓦冷却水切换成生活用水。

若发现氨水中间槽液面下降，可关小泵入口，用泵出口调节，并通知焦炉。

5．鼓风机吸力波动的原因及处理方法
第三节炼焦煤气中焦油雾的清除
荒煤气中所含的焦油蒸汽在初步冷却器中有绝大部分被冷凝下来，并凝结成较大的液滴从煤气中分离出来。

但在冷凝过程中，会形成焦油雾，以内充煤气的焦油气泡状态或极细小的焦油滴（直径为1～17微米）存在于煤气中。

煤气中焦油颗粒的沉降速度与其重量成正比，而与其表面积成反比。

因此，又轻又小的焦油雾滴由于沉降速度小于煤气的流速，就会悬浮于煤气中并被煤气带走。

这种成悬浮状态的焦油雾滴，在初冷器后煤气中的含量般为1.0~2.5克/标米3。

在间接初冷时，煤气受到的骤冷程度越高，则所形成的焦油雾越多，初冷器后煤气中的焦油含量也越高。

煤气中的焦油雾在离心式鼓风机中，由于离心力的作用，可以除去一部分。

煤气中的焦油雾应较彻底地清除，否则对化产回收操作将有严重影响。

焦油雾进入洗苯塔内，会使洗油质量变坏，影响粗苯回收；当脱除煤气中的硫化氢时，焦油雾会使脱硫率变坏；对水洗氨系统，焦油雾会造成煤气脱萘不好和洗氨塔的堵塞。

因此，必须采用专门措施予以清
除。

清除焦油雾的方法和设各类型很多，在小型焦化厂采用的有旋风式、钟罩式及转筒式等捕焦油器，但效率均不够高。

化产回收工艺要求煤气中所含焦油量最好低于0.02克／标米3，从焦油雾滴的大小及所要求的净化程度来看，采用电捕焦油器最为经济可靠，所以得到了广泛的应用。

一、电捕焦油器的工作原理
如图，在一电路中有电源1、电流表3及两平行安放的金属板2，在金属板间有空气层，即形成一个空气电容器。

因空气不导电，所以在电路中并无电流通过。

但若将两金属板间电位差增大到一定程度，则两板间空气将发生电离作用，即中性的气体分子分离为带正电或负电的离子，离子可以导电，所以电流表3即显示出在电路中有电流通过。

板状电容示意图
据此，如在两金属板间维持一很强的电场，使含有尘灰或雾滴的气体通过其间，气体分子发生电离，生成带有正电荷或负电荷的离子，于是正离子向阴极移动，负离子向阳极移动。

当电位差很高时，具有很大速度（超过临界速度）和动能的离子和电子与中性分子碰撞而产生新的离子（即发生碰撞电离），使两极间大量气体分子均发生电离作用。

离子与雾滴的质点相遇而附于其上，使质点也带有电荷，即可被电极吸引而从气体中除去。

但是由于平行的金属平板形成的电场是均匀电场，在均匀电场中，会同时产生大量的离子，电流也相应地增大，当电压增大到超过绝缘电阻时，两极之间便会产生火花放电，这不仅会引起电能的损失，而且也破坏了净化操作。

为了避免火花放电或发生电弧，应采用不均匀电场，如图所示。

管式电捕焦油器中采用的不均匀电场，是用金属圆管和沿管的中心安装的拉紧导线作为正、负电极。

在不均匀电场中，当两极间电位差增高时，电流强度并不发生急剧的变化。

这是因为在导线附近的电场强度要大得多，导线附近的离子能以较大的速度运动，使被碰撞的煤气分子离子化；而离导线中心远的地方，电场强度小，离子的速度和动能不能使相遇的分子离子化，因而绝缘电阻只是在导线附近电场强度最大的地方发生击穿，即形成局部电离放电现象。

这种现象叫做电晕现象，导线周围产生电晕现象的空间称为电晕区，导线即称为电晕极。

由于在电晕区内发生急剧的碰撞电离，形成了大量的正、负离子。

负离子的速度比正离子大（为正离子的1.37倍），所以电晕极常取为负极，圆管则取为正极，因而正离子即向电晕极移动，负离子向管壁移动。

在电晕区内存在两种离子，而电晕区外只有负离子，因而在电捕焦油器的大部分空间内，焦油雾滴只能变为带有负电荷的质点而向管壁移动。

由于圆管或金属板是接地的，所以当带有电荷的焦油质点到达管壁时，即放电而沉淀于壁面上。

因而，正极也称为沉淀极。

由于存在正离子的电晕区很小，并且电晕区内正、负离子有中和作用，所以电晕极上沉积的焦油量很少，绝大部分焦油雾均在沉淀极沉积下来。

煤气离子经在两极放电后，则重新转变成煤气分子，从电捕焦油器中逸出。

在初冷器后的煤气温度下，煤气中的绝大部分焦油是以焦油雾状态存在的，所以在电捕焦油器正常操作情况下，煤气中的焦油雾可被除去99％左右。

二、电捕焦油器的构造
大型焦化厂中均采用管式电捕焦油器，其构造如图。

其外壳为圆柱形，底部为带有蒸汽夹套的锥形，沉淀管管径为2500mm，长3500mm，在每根沉淀管的中心处悬挂着电晕极导线，由上部框架及下部框架拉紧，并保持偏心度不大于3mm。

电晕极可采用强度较好的φ3.5~4mm 的碳素钢丝或φ2mm的镍铬钢丝制作。

煤气自底部侧面进入，并通过两块气体分布筛板均匀分布到各沉淀管中去。

净化后的煤气从顶部煤气出口逸出。

从沉淀管捕集下来的焦油，集于器底排出。

由于焦油的粘度大；特别是在冬季不易排出，故在锥形底外面设有蒸汽夹套加热。

电捕焦油器顶部的绝缘装置及高压电引入装置是结构很复杂的部件。

柱状绝缘子（电瓷瓶）会受到渗漏入绝缘箱内的煤气中所含焦油、萘及水汽的沉积污染，从而降低绝缘性能，以致在高电压下发生表面放电而被击穿，还会因受机械振动和由于绝缘箱温度的急剧变化而破裂，这些常常是造成电捕焦油器停工的原因。

为了防止煤气中的焦油、萘、水汽等在绝缘子上冷凝沉积，操作时应保持绝缘箱的温度在90～110℃范围。

为此，绝缘箱可采用蒸汽夹套或电阻丝加热。

此外，绝缘箱内可通入氮气加以密封，以保护绝缘子。

管式电捕焦油器的工作电压为50000伏，工作电流依型号不同而分别为小于200毫安和小于300毫安，煤气在沉淀管内的适宜流速为1.5米／秒，电量消耗约为1千瓦小时／1000标米3煤气。

电捕焦油器的工作电压很高，所以工业用电需经升压，再经整流变为直流电。

在老式装置中均采用机械整流，现多采用可控硅整流。

为了保证电捕焦油器的正常工作，除对设备本身及其操作的要求外，主要是要维护好绝缘装置，控制好绝缘箱温度，保证密封用氮气的通入量，定期擦拭清扫绝缘子。

此外，还要经常检查煤气含氧量，并控制在1%以下。