焦炉煤气输送系统化学处理技术研究

焦炉煤气输送系统化学处理技术研究

针对焦炉煤气输送系统存在的易堵塞和腐蚀问题，创造性的对系统进行化学处理，能有效分散煤气中的污染物，清除管道内沉积物，防止管道腐蚀，延长系统运行时间，并取得了较好的工程应用效果。

标签：煤气输送系统；堵塞；腐蚀；化学处理；净化

1 前言

焦炉煤气输送系统存在易堵塞和腐蝕等难题。目前，对焦炉煤气输送系统的处理一般采用高压水冲洗，用户只能被动地对受影响设备进行维修维护甚至更换，不但影响生产的连续运行，对后续设备的沉积或腐蚀也严重影响了生产效率，甚至缩短了设备的使用寿命，带来整体运行成本的增加。

对煤气输送系统进行化学处理在国内还是空白，通过在焦炉系统风机前连续投加化学添加剂，可以有效的分散煤气中的污染物，防止管道腐蚀，并可以清除管道内沉积的焦油、萘等有机物和无机物，延长系统运行时间。

2 存在的问题

焦炉煤气中含有多种有机和无机杂质，如粉尘，焦油，萘氧气，HCN，氨，H2S，水等。这些杂质在系统或设备内易造成沉积和腐蚀问题，主要是碳钢腐蚀和形成腐蚀副产品，其腐蚀率一般可高达标准值的10倍；焦油、萘和水凝结等造成沉积和腐蚀；煤气输送系统不同部位的压差、露点和温度不同，导致杂质凝结或析出，堵塞和腐蚀系统。同时造成维修和备件成本增加，影响生产的安全稳定运行，或不得已采用其他高成本的替代燃料而增加运行费用。

3 化学处理技术

采用特制的化学添加剂和加药设备，结合相应的监控设施和管理手段，通过高压泵将药剂雾化，均匀分散到需要处理的输送系统管道和设备内，保证化学处理效果，减少对后续煤气用户的不利影响，保障生产稳定运行。

化学添加剂含有独特的有机分散剂和成膜缓蚀剂，主要由DMAD活性成分，低沸溶剂油，苯类物质等组成，能有效防止有机污垢的沉积和管道堵塞。有效抑制油，石蜡，树脂，微生物粘泥在系统中沉积；有效渗透，软化并且剥离系统中的油污等有机物污垢，迅速降低系统粘泥量；对系统中的油类，微生物固体有很好的分散作用；在金属表面形成吸附膜，增强系统的缓蚀能力；基于水并能完全降解，对环境友好。煤气系统化学添加剂添加装置见图1。

图1 煤气系统化学添加剂添加装置

1-防爆配电箱、2-添加泵、3-脉冲阻尼器、4-安全阀、5-量筒计量器、6-连接阀、7-控制阀II、8-储液罐、9-过滤器、10-连接管、11-喷嘴架、12-控制阀I、13-喷嘴、14-煤气输送管道

自动化加药装置提高了添加精度，通过将药剂雾化后均匀地输送到系统内，保证气体管道畅通，保障生产稳定运行。同时减少人力浪费，避免造成人身伤害。可实现在线或停机清洗，减少设备、管道维修时间和停车时间，降低维修和设备更换费用。

通过安装挂片来监测系统内沉积和腐蚀状况，不影响现场设施的操作和运行，试验时每周观测一次，进入正常运行后，每30～60天更换挂片送实验室检测一次。风机停机进行维护时，打开风机进行目测，叶轮、机壳及加药点后管道内无明显沉积物。并对风机震动情况进行监测记录，判断运行效果。

4 结果与讨论

4.1 一能源第一加压站煤气系统应用

4.1.1 风机系统参数

风机流量：30000m3/Hr

煤气进口压力：7～8kPa

煤气出口压力：10kPa

煤气进出口温差：10～15℃

4.1.2加药量

初始加药量为5kg/天，持续10天后调整到每天25kg。总运行时间为60天。

4.1.3 监测结果

4.1.3.1 空压机振动

加药后几天内，现场记录数据即表明振动开始有所减轻，比较风机内口和外口检测数据可以发现，加药后各方向振动均有下降，振动幅度也大幅下降，除风机外口垂直向外，其余最大或最小振动均明显降低；统计数据表明，风机内口水平向振动降低最为明显，平均振动下降约35%。

4.1.3.2 挂片分析

通过安装腐蚀和沉积挂片来监测系统内沉积和腐蚀状况，经加药处理后挂片

表面无明显沉积和腐蚀。试验时每周观测一次，进入正常运行后，每30～60天更换挂片送实验室检测一次。

比较风机加药前后的沉积腐蚀挂片，可以明显发现加药前沉积物比较多且厚，加药后沉积物量少且分布比较薄和均匀。在挂片安装的管道内，加药前萘和黑色物质沉积较多，加药后此类沉积物明显减少。

在其余运行参数均没有改变的情况下，通过化学品的投加，减少了焦油，萘等固体或液体杂质在风机上的沉积，使风机运行更加平稳；风机振动幅度有效减轻。有效改善第一加压站风机及管道的沉积问题，减少管道及设备的腐蚀。

4.2 一能源二气柜#4风机混合煤气应用

4.2.1 风机系统参数

风机流量：20000～35000 m3/Hr

煤气进口压力：7～8 kPa

煤气出口压力：10kPa

煤气进出口温差：10～15 ℃

4.2.2 加药量

初始加药量为5kg/天，持续10天后调整到每天25kg。运行周期为75天。

4.2.2.1 空压机输送煤气运行参数分析

#4风机加药前后运行周期分别为58天和75天，延长时间约30%，处理煤气量增加14%。

加药前后4#风机输送焦炉煤气量与前期基本一致，但转炉煤气比例明显降低，高炉煤气比例和总量比加药前明显增加。因高炉煤气没有经过二气柜预处理系统，煤气中杂质较多，对风机的长周期稳定影响很大。究其原因，加药后风机表面的焦油等沉积减少，风机挂灰趋势降低，能更长时间的运行。即使工况较差，加药也有利于风机的稳定运行和周期延长。

4.2.2.2 空压机振动

加药后运行周期时间延长约30%，处理煤气量增加14%。

风机表面的焦油等沉积减少，挂灰趋势降低，能更长时间的运行。风机振动整体幅度下降且波动范围小，说明风机叶轮比较清洁挂灰少，有利于风机的稳定

运行。

药剂加入后对于已有沉积物有疏松作用，能清理较轻的管道沉积，对于老的沉积物也有部分的清理左右，有利于维护保养。

4.2.2.3 挂片分析

比较风机加药前后的沉积腐蚀挂片，可以明显发现加药前沉积物比较多且厚，加药后沉积物开始松动溶解，易清除；在挂片安装的管道内黑色沉积物明显减少。加药后沉积物量比较疏松且比较湿润（表观），经清洗后，基本没有腐蚀发生。

从空压机的运行监控结果、挂片分析和现场反馈来看，其余运行参数均没有改变的情况下，通过化学品的投加，明显减少了空压机叶轮上焦油，萘等固体或液体杂质等沉积物，有效延长了风机运行时间；风机振动值的波动范围明显减小，振动幅度有效减轻，运行更加平稳。

5 结语

①煤气系统化学处理技术填补了国内空白。化学添加剂以分散雾化形式进入煤气管道或需要处理的设备处，渗透并液化萘、焦油等有机物沉积，同时松动坚硬的沉积物，酸性和碱性条件下均稳定有效；②对煤气系统清洁效果明显，能有效延长设备和管道的使用寿命，延长系统运行时间，提高系统运行率。同时降低能耗，减少维修维护工作量，减少因设备故障带来的产量损失，有效降低总体运行成本；③减少管道及设备的腐蚀，减少风机震动，无需额外清洗操作；④操作简便、高效，可连续或停机运行，不影响正常生产。

参考文献：

[1]赵辉.冷凝鼓风段焦炉煤气管道堵塞的分析和处理[J].燃料与化工，2007，28（2）：51.

[2]闫志刚.焦炉煤气管道堵塞问题的分析[J].机械管理开发，2015.1：86.

备注：已取得两项发明专利

1.ZL 20141037207

2.9 一种用于焦炉煤气输送系统防腐、除垢化学处理的添加剂添加装置及其使用方法

2.ZL 201410373367.8 一种焦炉煤气输送系统化学添加剂及其制备方法