关于横管式初冷器控制集合温度的具体措施

关于横管式初冷器控制集合温度的具体措施
摘要本文阐述了宣钢焦化厂煤气净化系统初冷工段横管式初冷器影响集合温度的因素，分别从设备和操作这两方面入手查找原因，针对自身情况所采取的一系列有效措施。

关键词横管式初冷器煤气净化煤气冷却集合温度
1、前言
宣钢焦化厂煤气净化车间二区的煤气初冷系统采用横管式初冷器对集气管来的荒煤气进行冷却，该区有3700 m2初冷器3台，平时两开一备，但夏季气温高的时候，三台全开后集合温度仍然能达到30℃，严重影响到煤气的后续净化效果。

2013年2月到5月底，车间组织相关人员对初冷器存在的问题及原因进行了分析，并从生产设备与工艺操作等方面采取了一些改进的措施。

2、工艺介绍
2.1荒煤气回收净化工艺
宣钢焦化厂煤气净化系统采取的是全负压煤气净化工艺，从炭化室出来的荒煤气先在焦炉桥管和集气管内用循环氨水通过喷头强烈喷洒，煤气温度降至80℃左右，其中约60%的焦油被冷凝下来。

冷却后的煤气与氨水、焦油等在气液分离器中分离，煤气流向初冷器，通过横管式初冷器进一步冷却至18～22℃，经电捕焦油器除去煤气中的焦油雾后送往脱硫、硫铵、粗苯等工序，进行脱硫、脱氨、脱苯，净化后的煤气经过鼓风机进行外送，同时在对煤气进行冷却净化的过程中得到焦油、粗苯、硫铵等产品。

2.2初冷器概况
宣钢焦化厂煤气初冷系统采用横管式初冷器对集气管来的荒煤气进行间接冷却，该初冷器为一个带有换热管水平布置的垂直的壳管式换热器。

在初冷器内，煤气走管外，冷却水走管内，两者通过逆流经管壁间换热，使煤气冷却。

其中冷却水管与水平面成一定角度横向配置。

管板外侧管箱与冷却水管连通，构成冷却水通道。

初冷器共分为三段，一、二段分别采用不同温度的循环水，三段采用的是制冷水。

循环水由每段下部进入，制冷水供入最下段，以提高传热温差，降低煤气出口温度。

从焦油氨水分离槽中部分离出含油为40～60％的混合液，对初冷器进行不间断喷洒，用于清除附着在管壁的焦油和萘，喷洒后的液体通过液封进入冷凝液槽。

3.3存在问题
3.3.1设备存在的问题
3.3.1.1冷凝液泵不能满足工艺要求
冷凝液槽汇集了初冷器、电捕排液、小冷凝液槽及蒸氨液下槽液体，若提高初冷器的混合液喷洒量，冷凝液泵达不到使用要求，尤其在清洗初冷器Ⅰ段喷循环氨水时开双泵仍要控制喷洒量。

3.3.1.2 1#初冷器Ⅰ段堵塞严重
三台初冷器Ⅰ段均使用西循环水。

因在西循环水投用时对管道冲洗不彻底，造成1#初冷器Ⅰ段堵塞，基本无换热效果。

（因为1#初冷器在末端）。

在处理1#初冷器Ⅰ段堵塞问题的同时有必要也对三台初冷器的其余每段拆二至三个水箱盖进行检查堵赛杂物情况及横管结垢情况。

3.3.1.3 3#初冷器Ⅱ段入口DN600蝶阀关不严
3#初冷器Ⅱ段入口DN600蝶阀关不严，在清洗初冷器时为防止水箱盖漏水出口截门也需稍开，这样就造成了初冷器清洗效果较差。

需对3#初冷器Ⅱ段入口DN600蝶阀进行更换。

近期，1#初冷器Ⅱ段入口DN600蝶阀也偶尔发生同样的状况。

考虑到2#初冷器Ⅱ段入口DN600蝶阀因打不开在2008年已经更换过（此蝶阀为气源工程同一批），有必要在停一次循环水的情况下一同进行更换。

3.3.1.4 3台制冷机需要保养
车间经过联系原厂家技术人员现场观察后发现存在以下问题：①溶液变质情况严重，需对溶液进行全部更换②抽真空油质量差，需专用真空泵油③制冷循环水量偏小④蒸汽压力较低（去年基本维持在0.25-0.35 MPa之间，偶尔到0.45 MPa），不能满足工艺要求（0.6MPa），造成制冷机效率较低。

⑤减温减压装置能力较小。

因制冷机的使用设计为两开一备，制冷循环水泵配套使用，但为了增加冷冻水量通常三台全部使用，这就造成了制冷循环水量不匹配，循环水泵能力不足。

制冷机设计每台需冷环水635m3/h，在开一台冷环水泵的情况下，流量在1100 m3/h左右（设计Q=500-1940 m3/h，H=42.5-21.8m），即使两台全开仅能达到1300 m3/h左右，不能满足三台制冷机全开使用的需求。

另，到秋季冷冻水改冷环水后，因冷环水路径发生变化，阻力变大，造成冷环水量减少（目前在700吨左右），影响到集合温度的降低。

原设计减温减压装置配套动力厂蒸汽使用，因动力厂蒸汽压力较低，制冷机用汽需补充一部分锅炉汽，但锅炉汽温度较高，通常造成减温减压后蒸汽温度高达200℃以上，威胁到制冷机的安全运行。

3.3.1.5对西循环水、东循环水、中循环水加装流量表
通过加装流量表一方面便于各系水之间的平衡，另一方面也便于水量的调节。

3.3.2工艺操作存在的问题
3.3.2.1初冷器清洗效果不理想。

现初冷器清洗方式为：关闭煤气出入口截门、循环水出入口截门（放空水）、打开顶部放散后初冷器内通蒸汽、喷洒混合液（先Ⅱ段再Ⅲ段最后Ⅰ段喷洒氨水）。

虽然这种方法会将大部分横管上的萘、焦油等清除，但考虑到混合液可能存在量不足，存在泄压现象及横管上的焦油垢不易清除，需改变初冷器清洗方式：①为防止混合液喷洒不均匀（混合液量不够，导致喷洒管前半部分泄压，造成初冷器后半部分清洗不彻底），在清洗初冷器时混合液喷洒管开两根，清洗一段时间后再开另两根，进行交替清洗。

②由于初冷器Ⅲ段水温最低，日常使用过程中也不喷洒混合液，随着使用时间的延长，横管上最易形成硬质焦油等，在清洗过程中若仅仅喷洒混合液很难清除硬质焦油。

所以，对初冷器Ⅲ段的清洗需改变方式：在初冷器Ⅲ段上部（可借用喷洒管口）做满流口引至初冷器液封，将混合液通入至满流口位置，然后通入蒸汽加热。

3.2.2.2初冷器使用周期短
混合液质量及混合液的流量是一方面原因，另现水温控制较低，萘、焦油等在横管上易形成硬质物质也是一主要原因。

在混合液流量上因没有流量表不好确定确切流量，现根据实际情况在不是很影响集合温度升高及冷凝液槽液位不升高的情况下尽量提高混和液量。

混合液质量不是很稳定。

2#渣箱进部分焦油氨水，专门进重质焦油，两个焦油氨水分离槽并联使用，混合液、焦油两个槽子均抽取，底部重质焦油每班交替倒槽抽取。

造成混合液质量不稳定的主要因素（不考虑配煤比及炼焦生产的影响）主要为焦油氨水分离槽液面波动的影响：①两个焦油氨水分离槽的并联使用，因两个槽的管路畅通情况存在差异，并联使用任何一个相同管路畅通情况不同均会造成焦油氨水液面的不稳定。

②倒槽的影响，若重质焦油两个槽子一同抽取，因存在两个管路阻力不同，会造成一个槽子抽取较多，一个抽取较少的现象。

③进渣箱各排液、冷凝液等的影响，主要受东初冷调和油地坑开泵的影响（无液位自动控制）。

另外，造成初冷器清洗效果不好和使用周期短的一个主要原因为混合液喷洒管堵。

去年通过检查二区及东初冷的混合液喷洒管发现喷洒管末端几个孔被塑料片、石棉板等堵死。

3.2.2.3 循环水水温控制
现冬季水温除结冰影响基本能得到控制（需每班巡检工进行砸冰）。

主要在夏季各循环水水温较高，不可控。

从目前集合温度的控制上看，因循环水水温能基本得到控制，处于较低的温度，混合液质量也基本稳定，造成集合温度仍不能稳定降低的主要原因为初冷器本身换热效果较差。

另一主要可能存在因素为混合液喷洒管喷洒不均匀
3.2.2.4 初冷器前荒煤气温度不稳定造成集合温度随之波动较大
现初冷器前荒煤气温度在78-81℃之间，造成集合温度的不稳定。

所以，需要炼焦车间降低、稳定荒煤气温度，为集合温度的降低、稳定提供基础保障。

4、解决措施
4.1对设备采取的措施
首先将进入冷凝液槽的部分排液、冷凝液等直接抽送至渣箱或更换冷凝液泵。

其次将1#初冷器Ⅰ段疏通处理，同时各初冷器每段拆两至三个水箱盖检查清理杂物及检查横管结垢情况，视具体情况制定清洗方案。

然后更换3#初冷器Ⅱ段入口DN600蝶阀。

并对3台制冷机保养，完善配套设备。

此外还要对西循环水、东循环水、中循环水加装流量表。

4.2在操作管理上的措施
4.2.1 水温的控制
在确保集合温度达标的情况下通过开停风扇尽量控制较高的水温，避免水温较低造成硬质焦油等粘附在横管上造成初冷器使用周期较短和难于清洗。

每年春、秋两季需对凉水架风扇角度进行调大、调小处理。

每年春季检查一次循环水池存在污泥情况进行清除。

为解决冬季凉水架结冰影响水温的问题，需在循环水回水管道上接循环水对凉水架结冰部位进行喷淋。

4.2.2 混合液质量的控制
一方面减少对焦油氨水分离槽液面造成波动的影响因素，另一方面加强调节（小调整，多频次），同时加强混合液质量的抽查与跟踪和监督。

4.2.3 初冷器的清洗和使用周期的延长
寻求新的初冷器清洗方式确保清洗效果。

在初冷器使用过程中加强混合液质量的监控，摸索出合适的混合液量。

通过改造混合液喷洒管的孔径（由小到大或通长变小提高混合液压力）或改变混合液管直径，拿一台初冷器进行试验，在混合液管孔不堵的情况下比较其使用效果，目的是使整台初冷器横管在横向上均能喷洒到混合液。

对混合液泵入口加装过滤器，防止混合液喷洒孔堵塞。

5、改进效果
经上述改进后，取得了明显效果，初冷器集合温度明显得到了改善，达到了预期标准。