畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)120萬(wàn)噸冶金焦焦化廠鼓風(fēng)冷凝階段的初步設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p>　　ABSTRACT4</p><p><b>　　引言5</b></p><p><b>　　1 文獻(xiàn)綜述6</b></p>&

2、lt;p>　　1.1 世界煉焦工業(yè)的發(fā)展6</p><p>　　1.2 中國(guó)焦化工業(yè)現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2.1如何提高焦炭質(zhì)量6</p><p>　　1.2.2 煉焦生產(chǎn)發(fā)展的趨勢(shì)8</p><p>　　1.2.3 煉焦化學(xué)工業(yè)8</p><p>　　1.2.4 焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀及發(fā)展思路

3、9</p><p>　　1.3 煤氣的冷卻原理及改進(jìn)10</p><p>　　1.3.1 煤氣的冷卻原理10</p><p>　　1.3.2焦?fàn)t煤氣冷凝工藝的改進(jìn)11</p><p>　　1.3.3 煤氣的鼓風(fēng)工藝12</p><p>　　1.3.4鼓風(fēng)工藝的改進(jìn)：13</p><p&g

4、t;　　2設(shè)計(jì)內(nèi)容與工藝方案及選型15</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法15</p><p>　　2.2設(shè)備選擇原則16</p><p>　　2.3 三中煤氣冷凝方法的優(yōu)缺點(diǎn)及本設(shè)計(jì)的選型16</p><p>　　2.3.1 間接冷卻16</p><p>　　2.3.2 直接冷卻18</p

5、><p>　　2.3.3 間直冷卻21</p><p>　　2.4 各種鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及本設(shè)計(jì)的選型21</p><p>　　2.4.1 離心式鼓風(fēng)機(jī)的構(gòu)造22</p><p>　　2.4.2羅茨鼓風(fēng)機(jī)的構(gòu)造23</p><p>　　3. 煤氣的鼓風(fēng)冷凝工段的工藝計(jì)算24</p><p>

6、　　3.1 集氣管的工藝計(jì)算24</p><p>　　3.1.1 原始數(shù)據(jù)24</p><p>　　3.1.2 物料平衡25</p><p>　　3.1.3 熱平衡27</p><p>　　3.2 兩段冷卻流程的橫管式煤氣初冷器的初步冷卻工藝計(jì)算及選型34</p><p>　　3.2.1橫管式煤氣初冷器的

7、物料衡算34</p><p>　　3.2.2 進(jìn)入橫管初冷器的物料組成35</p><p>　　3.2.3 一段初冷器出口煤氣中水蒸汽的計(jì)算35</p><p>　　3.2.4 二段初冷器出口的物料衡算36</p><p>　　3.2.5 橫管式煤氣初冷器的衡算37</p><p>　　3.2.6

8、橫管式煤氣初冷器的冷卻水量的計(jì)算37</p><p>　　3.2.7 冷卻面積的計(jì)算及煤氣初冷器的選擇38</p><p>　　3.2.8 初冷器管板的拉脫力校核41</p><p>　　3.3 機(jī)械化氨水澄清槽的工藝計(jì)算及選型44</p><p>　　3.4 離心式煤氣鼓風(fēng)機(jī)的工藝計(jì)算及選型44</p>&

9、lt;p>　　3.4.1 冷鼓風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程44</p><p>　　3.4.2 鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子所需功率45</p><p>　　3.4.3 鼓風(fēng)機(jī)后煤氣溫度t46</p><p>　　3.5 電捕焦油器的選型47</p><p>　　3.5.1 兩極間的電位差48</p><p>　　3.5.2

10、 焦油霧滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間49</p><p>　　3.5.3 沉淀極管數(shù)的確定50</p><p>　　3.5.4 煤氣在電捕焦油器沉淀極管內(nèi)的平均流速和平均停留時(shí)間50</p><p>　　3.5.5 電捕焦油器的電能消耗（兩臺(tái)并聯(lián)）50</p><p>　　4 非工藝條件的選擇和設(shè)計(jì)51</p><

11、p>　　4.1 土建設(shè)計(jì)條件51</p><p>　　4.1.1 生產(chǎn)工藝流程圖51</p><p>　　4.1.2 車間平面圖51</p><p>　　4.1.3 設(shè)備一覽表52</p><p>　　4.2 供電照明系統(tǒng)54</p><p>　　4.2.1 供電系統(tǒng)及用電要求54</p>

12、<p>　　4.2.2 用電設(shè)備平面布置圖54</p><p>　　4.2.3 避雷要求54</p><p>　　4.3儀表控制設(shè)計(jì)條件54</p><p>　　4.3.1 控制方式54</p><p>　　4.3.2 儀表控制條件54</p><p>　　4.4 采暖通風(fēng)條件56<

13、/p><p>　　4.5 給排水設(shè)計(jì)條件56</p><p>　　4.6 分析化驗(yàn)設(shè)計(jì)條件57</p><p>　　4.7 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所等級(jí)58</p><p>　　4.8 車間人員一覽表58</p><p>　　4.9 供汽設(shè)計(jì)條件58</p><p>　　4.9.1 供汽方式5

14、8</p><p>　　4.9.2 供汽條件59</p><p>　　4.10 設(shè)備維修59</p><p>　　謝辭………………………………………………………………………………………………..60</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………..61</p><p&

15、gt;<b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)為年產(chǎn)120萬(wàn)噸冶金焦焦化廠鼓風(fēng)冷凝階段的初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)是由摘要、引言、文獻(xiàn)綜述、文獻(xiàn)綜述、研究?jī)?nèi)容與工藝設(shè)計(jì)方案及選型、煤氣的鼓風(fēng)冷凝工段的工藝計(jì)算、非工藝條件的選擇和設(shè)計(jì)、工廠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和某些技術(shù)上的改進(jìn)、參考文獻(xiàn)等部分組成。</p><p>　　本設(shè)計(jì)對(duì)煤氣的鼓風(fēng)冷凝工段進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。對(duì)流程中所需

16、的各種設(shè)備，如橫管初冷氣、鼓風(fēng)機(jī)、電捕焦油器、機(jī)械化氨水澄清槽等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和選型。同時(shí)對(duì)其做了工藝計(jì)算，達(dá)到了所需規(guī)格性能的要求。本設(shè)計(jì)還對(duì)鼓風(fēng)冷凝工段的非工藝條件進(jìn)行了選擇、設(shè)計(jì)，使鼓風(fēng)冷凝工段更加完善。</p><p>　　在鼓風(fēng)冷凝工段中，本設(shè)計(jì)應(yīng)用了國(guó)內(nèi)的一些焦化廠的改進(jìn)技術(shù)，具有一定參考價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：鼓風(fēng)，冷凝，煉焦，橫管初，鼓風(fēng)工藝流程</p&

17、gt;<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The task of design is the primary design of the congealed work segment of blasting in the coking plan that products metallurgical coke 1200 thousand ton.

18、The design is divided into the abstract ,the introduction ,the literature summarizes,the research content and the technological design plan and the shaping,the coal gas drum wind condensation construction section process

19、 design, the non-technological conditions choice and the design , the factory practical experience and certain technical impro</p><p>　　This design has carried on the preliminary design to the congealed work

20、 segment of breeze of blasting to purifying coal gas.Each kind of equipment needed in the processing, such as the horizontal at the beginning of cross-tube primary gas cooler,the blast ,the electricity caughtthe tar,the

21、 mechanized storage pond and so on carries on in detail, has been done to it and has matched the requipment. This design also has designed and chosen the condition of the non-craft section of the drum wind con</p>

22、<p>　　In the drum wind condensation construction section design,some new improved technologies are cited.So it has much practical value.</p><p>　　Keywords:blast,condensation,coking plant , cross-tube p

23、rimary gas cooler,crafatwork flow.</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　煤煉焦時(shí)生成的焦?fàn)t煤氣以650~800℃的溫度從焦?fàn)t的爐頂空間逸出。此時(shí)焦?fàn)t煤氣稱為荒煤氣，它包括常溫下的氣態(tài)物質(zhì)，如氫氣、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等；烴類；含氧化合物，如酚類；含氮化合物，如氨、氰化氫、吡啶類和喹啉類等；含硫化合物，如硫

24、化氫、二硫化碳和噻吩等。粗煤氣中還含有水蒸氣。為適應(yīng)以后的工藝過(guò)程的需要，應(yīng)將焦?fàn)t煤氣冷卻至25~35℃。這個(gè)任務(wù)在化產(chǎn)車間的初冷器內(nèi)完成。</p><p>　　鼓冷工段是焦化廠的心臟，鼓冷工段投產(chǎn)成功與否決定了焦化廠是否能夠順利投產(chǎn)，其主要任務(wù)如下：</p><p>　　1. 分離出荒煤氣中的絕大部分焦油、萘、氨水，以利于后續(xù)單元的運(yùn)行；</p><p>　　2.

25、 將煤氣冷卻到一定的溫度，使之能滿足后續(xù)單元的要求；</p><p>　　3. 氨水、焦油、焦油渣的分離；</p><p><b>　　4. 物料的輸送：</b></p><p>　?。?）往焦?fàn)t送循環(huán)氨水，往后續(xù)單元送剩余氨水；</p><p>　?。?）輸送煤氣并使整個(gè)煤氣系統(tǒng)的吸力、壓力能夠滿足焦?fàn)t、煤氣凈化的正常

26、要求；</p><p><b>　?。?）外送焦油。</b></p><p><b>　　1 文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　1.1 世界煉焦工業(yè)的發(fā)展</p><p>　　焦炭是煉鋼的重要輔料，因此焦化工業(yè)隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。</p><p>　　世界焦炭產(chǎn)量于

27、20世紀(jì)70年代達(dá)到頂峰，即3.8億噸左右。從80年代初以來(lái)，世界焦炭產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，90年代曾下降到3.3億噸[1]。到20世紀(jì)末，各國(guó)焦炭生產(chǎn)增減幅度已明顯變小，21世紀(jì)初期世界焦炭產(chǎn)量基本穩(wěn)定在本世紀(jì)3.5億噸上下，與焦炭需求量是基本平衡。近幾年世界焦炭產(chǎn)量略有回升，但總量變化不大。焦炭產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)的主要是中國(guó)、韓國(guó)、巴西等幾個(gè)發(fā)展國(guó)家[2]。</p><p>　　世界煉焦工業(yè)近幾十年來(lái)取得了長(zhǎng)足發(fā)展。大

28、容積焦?fàn)t、搗固焦?fàn)t、干法熄焦等開發(fā)較早的先進(jìn)工藝技術(shù)在工業(yè)化實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中日臻完善；日本的型焦工藝、德國(guó)的巨型煉焦反應(yīng)器、美國(guó)的無(wú)回收焦?fàn)t、前蘇聯(lián)的立式連續(xù)層狀煉焦工藝等近30年來(lái)開發(fā)的新工藝新技術(shù)則加快了工業(yè)化進(jìn)程。</p><p>　　1.2 中國(guó)焦化工業(yè)現(xiàn)狀</p><p>　　中國(guó)是世界焦炭生產(chǎn)大國(guó)，焦炭產(chǎn)量占世界焦炭量的36%左右。 焦炭出口量占世界焦炭出口貿(mào)易有國(guó)際20 世紀(jì)8

29、0 年代先進(jìn)水平的大型機(jī)械化焦?fàn)t, 但中國(guó)焦?fàn)t的大型化和平均裝備水平低于西方發(fā)達(dá)國(guó)家, 焦油和粗苯的加工水平也落后于國(guó)外。除鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的焦化廠和供應(yīng)城市煤氣的焦化廠外, 許多獨(dú)立焦化廠所產(chǎn)的焦?fàn)t煤未得到合理有效的利用。進(jìn)入21 世紀(jì), 結(jié)構(gòu)調(diào)整和技步仍是中國(guó)焦化工業(yè)發(fā)展的主題[3] 。</p><p>　　近十多年來(lái), 中國(guó)的焦炭總產(chǎn)量翻了一番還多,1997 年達(dá)到了歷史最高峰的13902 萬(wàn) 。從1993年起

30、, 中國(guó)的焦炭產(chǎn)量已連續(xù)居世界第一位。中國(guó)也是世界焦炭出口大國(guó), 2000年中國(guó)出口焦炭1520 萬(wàn) , 占世界焦炭出口總量2510萬(wàn)噸的60%以上。</p><p>　　由以上可見，焦化工業(yè)在在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。</p><p>　　1.2.1如何提高焦炭質(zhì)量</p><p>　　通常情況下提高焦炭質(zhì)量主要集中在對(duì)煉焦原料煤的選擇和預(yù)處理，改善煤在焦?fàn)t內(nèi)

31、的成焦工藝和對(duì)焦炭進(jìn)行后序處理，同時(shí)加強(qiáng)焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程管理也是穩(wěn)定焦炭質(zhì)量的關(guān)鍵因素是提高焦炭質(zhì)量的工藝技術(shù)。焦炭質(zhì)量的提高受多種因素影響并與焦炭生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)息息相關(guān)，為了全面探究提高焦炭質(zhì)量的技術(shù)措施我們從焦炭生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析研究 。</p><p>　　a 原料煤的預(yù)處理技術(shù)</p><p>　　搗固煉焦技術(shù)裝爐煤料搗固成煤餅后 ，從焦?fàn)t的機(jī)側(cè)裝入炭化室 ，其密度可以提高到1

32、 150kg/m。</p><p>　　增加煉出的焦炭比頂裝煤焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭抗碎強(qiáng)度提高耐磨強(qiáng)度改善反應(yīng)后強(qiáng)度，提高在相同焦炭質(zhì)量下可多用的高揮發(fā)分弱黏結(jié)性煤使入爐煤料中高揮發(fā)分弱黏結(jié)性煤的配入量高達(dá)70%~80%。</p><p><b>　　b 配型煤煉焦技術(shù)</b></p><p>　　在配煤比相同的條件下，配型煤煉焦生產(chǎn)的焦炭與常規(guī)粉煤

33、煉焦生產(chǎn)的焦炭比較，提高2%~3%，變化不大或稍有改善，轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)指標(biāo)提高降低，提高焦炭篩分組成有所改善，產(chǎn)率有所下降80mm ~80m，級(jí)顯著增加一般可增加25mm 。因而提高了焦炭粒度的均勻系數(shù)煤調(diào)濕技術(shù)。采用煤調(diào)濕技術(shù)將入爐煤的水分降低至6%~7%，使煉焦耗熱量降低，如果按正常入爐煤水分為11，則采用煤調(diào)濕技術(shù)后水分降低了以干煤為5% /1kg，基準(zhǔn)煉焦耗熱量降低約300kJ~350kJ。由于裝爐煤水分的降低，堆密度增加約7.7%。

34、焦炭的產(chǎn)量也將有所增加。同時(shí)，由于入爐煤的堆密度增加和炭化室裝初期升溫速度的提高都能促使焦炭品質(zhì)的提高，焦炭的粒級(jí)分布更趨均勻粉焦率約提高2%~ 0.8%。 </p><p><b>　　c配添加劑</b></p><p>　　所謂配添加物就是在裝爐煤中配入適量的黏結(jié)劑和抗裂劑等非煤添加物，以改善其結(jié)焦性的一種焦煤準(zhǔn)備特殊技術(shù)措施。</p><p&

35、gt;　　配黏結(jié)劑工藝適用于低流動(dòng)度的弱黏結(jié)性煤料，有改善焦炭機(jī)械強(qiáng)度和焦炭反應(yīng)性的功效，配抗裂劑工藝適用于高流動(dòng)度的高揮發(fā)性煤料，可增大焦炭塊度， 提高焦炭機(jī)械強(qiáng)度，改善焦炭氣孔結(jié)構(gòu)，改進(jìn)結(jié)焦工藝。</p><p><b>　　d 焦?fàn)t容積大型化</b></p><p>　　焦?fàn)t的大型化是實(shí)現(xiàn)我國(guó)煉焦行業(yè)協(xié)調(diào)健康可持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑，炭化室加寬、加高，提高單孔炭

36、化室產(chǎn)焦量，是煉焦技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向。</p><p>　　由于增大焦?fàn)t炭化室的容積在同等生產(chǎn)規(guī)模及外部環(huán)境下使得結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)可以大大減少出爐次數(shù)減少裝煤和推焦的陣發(fā)性污染，改善煉焦生產(chǎn)操作環(huán)境大容積焦?fàn)t的自動(dòng)化水平較高，煉焦工序能耗大大降低，勞動(dòng)生產(chǎn)率也顯著提高，大型焦?fàn)t的裝爐煤密度得到提高降低了，結(jié)焦速率使焦炭成熟均勻冶金焦炭的質(zhì)量便得到改善，以包鋼焦?fàn)t為例在同種配煤比及焦?fàn)t生產(chǎn)均正常的情況下 JN60型焦?fàn)t

37、，提高了焦炭質(zhì)量，降低了煉焦能耗，煉焦成本也減少了。另外，焦炭質(zhì)量提高后，在高爐煉鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的延伸效益更是巨大的。</p><p>　　e 采用焦?fàn)t加熱自動(dòng)控制系統(tǒng)</p><p>　　在傳統(tǒng)煉焦生產(chǎn)管理中， 一旦加熱制度制定后一般不會(huì)輕易改變， 但因裝煤不足、 煤的水分波動(dòng)煤氣的壓力波動(dòng)、天氣變化、個(gè)別爐號(hào)因某種原因延長(zhǎng)或縮短結(jié)焦時(shí)間等， 均對(duì)煤的炭化過(guò)程有一定的影響。如不及時(shí)調(diào)整，可

38、使焦?fàn)t爐溫產(chǎn)生波動(dòng)，供熱過(guò)量或供熱不足。采用加熱控制模型后 ，可實(shí)時(shí)測(cè)量爐組的各種參數(shù)，從而達(dá)到使?fàn)t組的加熱處于平衡狀態(tài) 爐組的需熱量和能源供給平衡，燃燒室的供熱有可能不一致或爐組在某一段時(shí)間供熱產(chǎn)生波動(dòng)。</p><p>　　動(dòng)態(tài)調(diào)度模型和加熱控制模型可以逐漸使全爐組的加熱情況保持一致。</p><p>　　1.2.2 煉焦生產(chǎn)發(fā)展的趨勢(shì)</p><p>　　目前

39、，焦化行業(yè)面臨挑戰(zhàn)和機(jī)遇同在，困難與希望并存的形勢(shì)；都要以推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，提高經(jīng)濟(jì)效益為中心，抓好標(biāo)準(zhǔn)化操作和現(xiàn)代化管理，深化焦?fàn)t、化產(chǎn)和環(huán)保的綜合治理，搭理開發(fā)新產(chǎn)品，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗，降低成本，力爭(zhēng)能出口創(chuàng)匯。同時(shí)要努發(fā)揮我省焦化行業(yè)的整體優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)聯(lián)合，搞好技術(shù)交流和協(xié)作，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t及化產(chǎn)系列的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、高效、低耗、長(zhǎng)壽，使煉焦工業(yè)走上持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展的道路。</p><p><b>　　我們

40、應(yīng)該做到：</b></p><p>　　大力推進(jìn)焦化企業(yè)的整合</p><p>　　大力推廣新型工藝裝備</p><p>　　積極發(fā)展焦化產(chǎn)品深加工</p><p>　　加大環(huán)保投入[4]。</p><p>　　1.2.3 煉焦化學(xué)工業(yè)</p><p>　　煉焦化學(xué)工業(yè)是煤炭的綜合

41、利用工業(yè)。煤在煉焦時(shí)，約75%轉(zhuǎn)化為焦炭，其余是粗煤氣，粗煤氣經(jīng)過(guò)冷卻和用各種吸收劑處理，可以從中提取焦油、氨、萘、硫化氫、氰化氫和粗苯等，并獲得凈煤氣。</p><p>　　凈焦?fàn)t煤氣是鋼鐵等工業(yè)的重要燃料，經(jīng)過(guò)深度脫硫后，還可以用作民用燃料或送至化工廠合成原料。</p><p>　　焦化廠主要生產(chǎn)流程如下：</p><p>　　煉焦化學(xué)產(chǎn)品數(shù)量和組成是隨著煉焦過(guò)

42、程（主要是煉焦溫度）和原料煤的質(zhì)量不同而波動(dòng)的。</p><p>　　炭化室的煤在200°C以前，蒸出表面水份，同時(shí)析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等氣體。隨著溫度的升高，煤開始分解，大分子芳香族稠環(huán)化合物側(cè)鏈的斷裂和分解，產(chǎn)生小分子的氣體和液體，煤炭開始軟化和熔融，形成膠質(zhì)體。</p><p>　　約在600°C以前。從膠質(zhì)體析出的和部分從半焦中析出的蒸氣和煤氣叫做初次

43、分解產(chǎn)物，主要含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、化合水及初次焦油汽，以后溫度繼續(xù)升高，析出的氣體主要是氫及少量苯和焦油汽[5]。</p><p>　　1.2.4 焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀及發(fā)展思路</p><p>　　a 焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀</p><p>　　按2001 年產(chǎn)焦12406 萬(wàn)噸計(jì)算，全年焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量約530 億噸 。其中與3 000 萬(wàn)噸土焦相伴產(chǎn)生的約128

44、億噸煤氣在煉焦過(guò)程中全部被燒掉，機(jī)焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣則經(jīng)過(guò)凈化后，除部分用于焦?fàn)t自身加熱外， 剩余煤氣均不同程度地得到了利用。</p><p>　　鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中的焦化廠，絕大部分焦?fàn)t均為復(fù)熱式焦?fàn)t，一般采用高爐煤氣加熱，所產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣經(jīng)凈化后供給煉鐵、煉鋼、軋鋼等用戶。作為城市煤氣氣源廠的焦化廠，絕大部分焦?fàn)t也為復(fù)熱式焦?fàn)t，可采用焦?fàn)t煤氣加熱，也可采用發(fā)生爐煤氣加熱，所產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣經(jīng)凈化達(dá)到城市煤氣標(biāo)準(zhǔn)后供應(yīng)城

45、市居民用戶或工業(yè)用戶。目前，以生產(chǎn)焦炭為主的獨(dú)立焦化廠，如山西在土焦改機(jī)焦過(guò)程中新建的許多焦化廠，除少數(shù)焦化廠所產(chǎn)的煤氣供應(yīng)城市煤氣或工業(yè)用途如煅燒高鋁釩土、金屬鎂等外，絕大部分焦化廠所產(chǎn)的煤氣均用于發(fā)電甚至直接燃燒放散，未能得到有效利用，浪費(fèi)了大量的優(yōu)質(zhì)煤氣資源。</p><p>　　我國(guó)將會(huì)產(chǎn)生大量剩余焦?fàn)t煤氣的主要有兩類焦化廠：一是以生產(chǎn)焦炭為主的獨(dú)立焦化廠， 其生產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣既不能供應(yīng)城市煤氣，又沒(méi)有合適

46、的工業(yè)用戶；二是目前供應(yīng)城市煤氣的焦化廠， 如北京焦化廠、天津煤氣廠、上海焦化廠、青島煤氣廠等，在采用天然氣取代焦?fàn)t煤氣供應(yīng)城市煤氣后，焦?fàn)t煤氣沒(méi)有合適的用戶。這些過(guò)剩的煤氣迫切希望找到經(jīng)濟(jì)合理高效的綜合利用途徑[3]。</p><p>　　b. 焦?fàn)t煤氣凈化現(xiàn)狀</p><p>　　目前我國(guó)正在運(yùn)行的焦?fàn)t煤氣凈化工藝很多，要包括冷凝鼓風(fēng)、脫硫、脫氨、脫苯等，在凈化煤氣的時(shí)回收焦油、硫磺、

47、硫銨或氨水、粗苯等化工產(chǎn)品。我國(guó)煤氣凈化一般均采用高效的橫管初冷器冷卻荒煤氣，幾種不同的煤氣凈化技術(shù)主要表現(xiàn)脫硫、脫氨工藝方案的選擇上。脫氨工藝主要有水氨蒸氨濃氨水工藝、水洗氨蒸氨氨分解工藝、冷法水氨工藝、熱法無(wú)水氨工藝、半直接法浸沒(méi)式飽和硫銨工藝、半直接法噴淋式飽和器硫銨工藝、間接飽和器硫銨工藝、酸洗法硫銨工藝等。脫硫工藝主有濕式氧化工藝如以氨為堿源的法、TH FRC法及以鈉為堿源的法和濕HPF ADA PDS吸收工藝如氨硫聯(lián)合洗滌的

48、法、索爾菲班法真空碳酸鹽法等。我國(guó)煤氣凈化工藝已達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)平。根據(jù)煤氣用戶的不同，可選用不同的工藝流程滿足用戶對(duì)不同煤氣質(zhì)量的要求[6]。</p><p>　　1.3 煤氣的冷卻原理及改進(jìn)</p><p>　　1.3.1 煤氣的冷卻原理</p><p>　　煤氣的初步冷卻分兩步進(jìn)行：第一步，是在集氣管及橋管中大量使用循環(huán)氨水噴灑，使煤氣冷卻到80~90

49、76;C；第二步再在煤氣初冷器重冷卻。</p><p>　　煤氣在橋管和集氣管中的冷卻，通常是將75°C左右的循環(huán)氨水（在150~200kPa表壓下）經(jīng)過(guò)噴頭強(qiáng)烈噴灑形成細(xì)霧狀液滴，與橋管進(jìn)口650~750°C煤氣在直接接觸條件下進(jìn)行的。細(xì)霧狀液滴為氣-液兩相提供了很大的接觸面積；起初，兩相間溫差很大；既存在對(duì)流傳熱，又有輻射傳熱，聯(lián)合傳熱系數(shù)很大。</p><p>　

50、　因此，煤氣向氨水的傳熱速率將會(huì)很高，煤氣溫度會(huì)迅速下降。但入口高溫煤氣中水蒸氣的分壓卻遠(yuǎn)低于氨水溫度下的飽和蒸汽壓，氨水會(huì)快速汽化。于是，在氣、液兩相間形成了煤氣向氨水快速傳熱而降溫、氨水向煤氣快速傳質(zhì)而增濕過(guò)程。由于煤氣的平均比熱容遠(yuǎn)低于水的汽化潛熱以及水的比熱容，所以煤氣溫度雖急劇降低，而氨水溫升卻不多[5]。</p><p>　　1.3.2焦?fàn)t煤氣冷凝工藝的改進(jìn)</p><p>　

51、　回收車間擔(dān)負(fù)著焦?fàn)t煤氣的冷卻、輸送、凈化及回收焦化產(chǎn)品的任務(wù)。來(lái)自焦?fàn)t的高溫荒煤氣的體積大、水汽含量多，必須將煤氣冷卻以便于輸送和后續(xù)工序回收焦化產(chǎn)品。因此，初冷器的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)車間生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而對(duì)兩段高效橫管式初冷器而言在二段實(shí)現(xiàn)連續(xù)除萘是生產(chǎn)工藝得以順行的關(guān)鍵。</p><p>　　a馬鞍山鋼鐵公司煤焦化公司的鼓冷工段分兩期建設(shè)一期建1、 2號(hào)初冷器，每臺(tái)冷卻面積為4300 ，實(shí)行兩段冷卻，中部無(wú)隔液盤。

52、二期建3~7號(hào)初冷器，每臺(tái)冷卻面積 ，也實(shí)行兩段冷卻，中部設(shè)隔液盤，并對(duì)3~7 號(hào)初冷器上下兩段分別用冷凝液混合粗焦油進(jìn)行連續(xù)噴灑洗萘。</p><p>　　焦油氨水及煤氣冷凝液通過(guò)機(jī)械化焦油氨水澄清槽分離。由于萘從初冷器二段中大量凝析出來(lái)，為了利用含水30%的焦油正常連續(xù)洗萘，原設(shè)計(jì)中，要求運(yùn)行時(shí)必須向混合液槽補(bǔ)充的粗焦油，但在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)帶來(lái)以下問(wèn)題：由于受管道、泵等因素限制，混合液的水分始終很大，而且補(bǔ)充的

53、粗焦油也容易堵塞噴灑孔和管道，運(yùn)行費(fèi)用不經(jīng)濟(jì)，除萘操作也難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。為此，我們?cè)?~7號(hào)初冷器投產(chǎn)前，進(jìn)行了如下改造：新建l臺(tái) 洗萘液槽，并將原的混合液槽改為混合液中間槽。初冷器一段冷凝液進(jìn)入混合液中間槽，上層氨水自流到冷凝液槽，下層的油流進(jìn)洗萘液槽。機(jī)械化焦油澄清槽上層的含水焦油也改為自流入洗萘液槽，用洗萘液泵送往初冷器二段噴灑，洗萘液槽中多余的混合焦油滿流到冷凝液槽，電捕焦油器及風(fēng)機(jī)的冷凝液也送入冷凝液槽，用冷凝液泵送往機(jī)械化

54、焦油氨水澄清槽。由于初冷器一段沒(méi)有必要采用冷凝液混合粗焦油進(jìn)行連續(xù)噴灑，故改為用熱氨水間歇清掃。</p><p>　　改造完成后，整個(gè)鼓風(fēng)冷凝工序運(yùn)行穩(wěn)定，效果很好，保證了焦?fàn)t生產(chǎn)和后續(xù)煤氣凈化工藝的順行[7]。</p><p>　　b南昌鋼鐵公司焦化廠</p><p><b>　　提高噴灑液的質(zhì)量</b></p><p&g

55、t;　　將冷凝液中間槽中的部分冷凝液抽送至機(jī)械化澄清槽處理，同時(shí)往冷凝液中間槽加入適量的輕質(zhì)焦油和氨水，降低噴灑液的含萘量，增加其流動(dòng)性，以提高初冷器的噴灑效果和減少初冷器的清掃次數(shù)。采取上述措施后，初冷器阻力的上升速度明顯變慢，初冷器和排液管的清掃次數(shù)也明顯減少，較好地穩(wěn)定了鼓風(fēng)機(jī)的操作和降低了初冷器后煤氣的集合溫度。</p><p>　　改造冷凝噴灑泵的管道。</p><p>　　兩臺(tái)

56、冷凝液泵就可同時(shí)運(yùn)行，一臺(tái)用于冷凝液噴灑，另一臺(tái)將冷凝液送至機(jī)械化澄清槽。改造后冷凝液泵的噴灑壓力提高到 ，既增加了冷凝液噴灑量，又提高了噴灑效果，初冷器的清掃次數(shù)明顯下降。</p><p><b>　　提高冷凝液噴灑量。</b></p><p>　　為解決冷凝液噴灑量不足的問(wèn)題。我們將兩臺(tái)冷凝液泵的吸入管分別接至冷凝液中間槽的同時(shí)，加大了吸入管的直徑。從而徹底解決了

57、兩臺(tái)冷凝液。</p><p>　　改進(jìn)后生產(chǎn)實(shí)踐表明，不僅減輕了初冷器操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且很好地控制了鼓冷系統(tǒng)的工藝參數(shù)，同時(shí)提高了焦油與粗苯的產(chǎn)率。</p><p>　　1.3.3 煤氣的鼓風(fēng)工藝</p><p>　　焦?fàn)t煤氣作為高熱值氣源與其他氣源混摻后外供，焦?fàn)t煤氣經(jīng)初冷器冷卻后至電捕焦油器除去焦油，通過(guò)羅茨風(fēng)機(jī)向外輸送。</p><p&

58、gt;　　鼓風(fēng)機(jī)是焦化廠極其重要的設(shè)備，俗稱之為焦化廠的“心臟”。對(duì)其操作管理必須予以高度重視。由于鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載很大，為保證運(yùn)轉(zhuǎn)正常，減少軸承磨損，要使軸承得到很好的潤(rùn)滑，并在較低的溫度下進(jìn)行工作，為此，軸承入口油溫為25~45°C，出口油溫小于60°C。此外，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的冷凝液排出管應(yīng)按時(shí)用水蒸氣吹掃，否則，焦油黏附到葉輪上，使鼓風(fēng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，影響煤氣的正常輸送?？赡軙?huì)引起焦?fàn)t煤氣管道頻繁發(fā)生堵塞，因此我們應(yīng)

59、該做好防范措施：</p><p>　?。?）保證電捕焦油器開工率及捕集效率 降低煤氣中焦油含量。</p><p>　?。?）控制好初冷溫度 初冷后煤氣溫度不要超過(guò)20℃，防止萘在后續(xù)工段析出結(jié)晶。</p><p>　?。?）定期清掃煤氣管路 保證管路坡度要大于5‰[2]。</p><p>　　1.3.4鼓風(fēng)工藝的改進(jìn)：</p>

60、<p>　　a長(zhǎng)治鋼鐵集團(tuán)有限公司，在煉鐵高爐生產(chǎn)中，為降低焦炭耗量和生鐵成本、提高生產(chǎn)效率，我國(guó)開創(chuàng)了高風(fēng)溫、低富氧、大噴煤技術(shù)路線。目前國(guó)內(nèi)大部分高爐均已廣泛采用富氧鼓風(fēng)技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：高爐富氧 1%,可使實(shí)際產(chǎn)量增加 3%～4%，風(fēng)口理論燃燒溫度升高 35～45 ℃，高爐煤氣發(fā)熱值提高 3.4%，允許高爐噴吹煤粉 12～20 kg/t。</p><p>　　轉(zhuǎn)爐吹煉進(jìn)入回收期，達(dá)到煤氣回收的

61、各項(xiàng)技術(shù)條件后，即自動(dòng)進(jìn)行煤氣回收 ?；厥諘r(shí)，轉(zhuǎn)爐的活動(dòng)煙罩下降，轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生的高溫含塵煙氣經(jīng)過(guò)活煙罩，固定煙道進(jìn)行冷卻。即由轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)將煤氣冷卻1000以下 然后通過(guò)一文定徑溢流文氏℃ 管重力脫水器進(jìn)行第1次洗滌除塵 再經(jīng)過(guò)RD閥可調(diào)喉口調(diào)節(jié)閥控制煙氣量，經(jīng)90° 彎頭脫水器， 濕旋脫水器脫水后由鼓風(fēng)機(jī)抽出，再通過(guò)三通閥，水封逆止閥進(jìn)入煤氣柜 。在回收條件不滿足時(shí)，則通過(guò)放散煙筒高空點(diǎn)火燃燒后排放掉。</p>

62、;<p>　　變壓吸附裝置技術(shù)特點(diǎn)及適用性</p><p>　　與傳統(tǒng)技術(shù)相比，變壓吸附制氧技術(shù)特點(diǎn)主要是：工藝流程簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的預(yù)處理裝置，自動(dòng)化程度高;裝置運(yùn)行獨(dú)立性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，可靠性高，可連續(xù)供氧；開停車時(shí)間短 一般 30 min內(nèi)可達(dá)使用要求；在常溫常壓下運(yùn)行，安全性能好。</p><p>　　b濟(jì)寧市某焦化廠鼓風(fēng)機(jī)的改進(jìn)</p><p>

63、;　　原設(shè)計(jì)與 66型焦?fàn)t配套的鼓風(fēng)工段設(shè)有三臺(tái) F = 1200 立管初冷器， 一臺(tái) F =760 橫管初冷器 ，采用 D320 離心風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，同時(shí)還備用三臺(tái) LGA80 - 500 - l 羅茨鼓風(fēng)機(jī)，機(jī)后設(shè)有兩臺(tái)同心圓式電捕焦油器。為典型的國(guó)內(nèi)中小型焦?fàn)t鼓風(fēng)配套系統(tǒng)。</p><p><b>　　改進(jìn)后：</b></p><p>　　羅茨風(fēng)機(jī)具有操作簡(jiǎn)單、維修方

64、便、性能可靠、投資小等優(yōu)點(diǎn) ， 無(wú)需設(shè)置獨(dú)立冷卻油站；缺點(diǎn)是：軸孔密封較差、易泄漏煤氣 ，機(jī)后焦油含量高、機(jī)前需降低焦油含量。為此將原離心風(fēng)機(jī)更換兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī) ，同時(shí)增設(shè)一臺(tái)機(jī)前電捕焦油器及部分工藝管道。</p><p>　　1.4焦油、氨水的分離</p><p>　　a焦油初步處理系統(tǒng)：機(jī)械化焦油氨水澄清槽焦油澄清槽焦油中間泵焦油槽汽車外送</p><p>　　循

65、環(huán)氨水系統(tǒng)：氨水循環(huán)槽循環(huán)氨水泵焦?fàn)t煤氣管及橋管荒煤氣管道氣液分離器機(jī)械化焦油氨水澄清槽氨水循環(huán)槽</p><p>　　從上升管出來(lái)的荒煤氣在橋管和接氣管中被循環(huán)氨水噴灑冷卻到80~85°C，煤氣中的焦油霧有50~60%被冷卻成液體，與熱氨水一起流入焦油氨水澄清槽內(nèi)。煤氣進(jìn)入初冷器被直接或間接冷卻到30°C左右，煤氣中約30%左右的焦油氣以及絕大部分的水蒸氣、萘被冷凝下來(lái)，萘溶解于焦油中，另外

66、還有一定數(shù)量的氨、二氧化碳、硫化氫、氰化氫和其他組分則溶解于冷凝水中，與焦油混合為冷凝液，其余的相繼經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)機(jī)、電捕焦油器等回收，由各裝置回收的冷凝液全部進(jìn)入焦油氨水澄清槽內(nèi)進(jìn)行分離，分離氨水循環(huán)使用，焦油送往焦油精制車間進(jìn)一步加工，蒸餾出酚油、萘油、汽油、蒽油和瀝青等產(chǎn)品可以直接送往油庫(kù)外售。</p><p>　　b 電捕焦油器的改進(jìn)</p><p>　　電捕焦油器主要有同心圓式、管式及

67、蜂窩式三種，同心圓式及管式在國(guó)內(nèi)焦化廠應(yīng)用較早，運(yùn)行較為穩(wěn)定。同心圓式存在著制作安裝精度要求高、煤氣短路流失、場(chǎng)</p><p>　　強(qiáng)電壓不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，管式也存在著空間效率利用較差等缺點(diǎn)。蜂窩式具有結(jié)構(gòu)緊湊合理、沒(méi)有電場(chǎng)空穴、脫除效率高等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　蜂窩式電捕焦油器操作穩(wěn)定，脫除效率高，是值得在焦化行業(yè)推廣的新型電捕焦油器。針對(duì)中小型焦?fàn)t來(lái)說(shuō)，煤氣流量小，采用羅茨風(fēng)機(jī)，并

68、在機(jī)前增設(shè)電捕不僅消耗低，而且投資少，運(yùn)行指標(biāo)也能滿足工藝系統(tǒng)要求，是一種切實(shí)可行的工藝流程。</p><p>　　c高溫粗煤氣熱量回收技術(shù)</p><p>　　高爐粗煤氣在700°C左右 離開炭化室?guī)ё叩臒崃考s占總加熱煤氣熱量的35%。目前工藝為高溫煤氣經(jīng)過(guò)氨水噴灑冷卻，進(jìn)一步分離煤焦油、凈煤氣、粗苯等化產(chǎn)品。對(duì)于這類能量的回收、美國(guó)和加拿大提出帶熱回收的無(wú)副焦產(chǎn)焦?fàn)t煉焦技術(shù)，

69、高爐煤氣經(jīng)過(guò)煤層上部聚集后立即燃燒提供炭化所需要熱量，我國(guó)山西也有類似的焦?fàn)t生產(chǎn)。該技術(shù)無(wú)需回收副產(chǎn)品，也減少了基建投資，化產(chǎn)品回收所帶來(lái)的污染也得到了解決。</p><p>　　有文獻(xiàn)提出采用熱管回收上升管高溫煤氣熱焓，將熱管的蒸發(fā)段安裝在上升管夾套內(nèi)，熱管的冷凝段以分離熱管的形式安裝在焦?fàn)t上方的某一位置，生產(chǎn)蒸汽或熱水，一定程度上解決了上升管根部易冷凝初焦油而影響上升管使用壽命的問(wèn)題。日本報(bào)道了上升管中用內(nèi)充

70、薩姆S-700的盤管回收荒煤氣中的熱量，用來(lái)預(yù)熱焦?fàn)t加熱用的混合煤氣、荒煤氣顯熱的回收率可達(dá)到30%左右。山東濟(jì)鋼采用上升管煤氣加熱導(dǎo)熱油技術(shù)、高溫導(dǎo)熱油再用來(lái)蒸氨、粗苯精制等取代蒸汽加熱介質(zhì)，同時(shí)達(dá)到節(jié)水、節(jié)能和減少?gòu)U水外排的目的[8]。</p><p>　　2設(shè)計(jì)內(nèi)容與工藝方案及選型</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法</p><p>　　通過(guò)設(shè)計(jì)任務(wù)年

71、產(chǎn)60萬(wàn)噸焦炭的焦化廠，估算出粗煤氣的流量。因?yàn)榻够a(chǎn)是連續(xù)的過(guò)程，所以一年按365天計(jì)算出每小時(shí)的粗煤氣流量。</p><p>　　煤氣在橋管和集氣管內(nèi)冷卻時(shí)，是用壓力表為150~200kPa的循環(huán)氨水通過(guò)噴頭強(qiáng)烈噴灑，被噴成細(xì)霧狀的氨水與煤氣充分接觸，由于煤氣溫度很高且遠(yuǎn)沒(méi)有被水汽所飽和，所以煤氣放出大量顯熱，氨水大量蒸發(fā)，快速進(jìn)行著傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。氨水在此處是過(guò)量的，其具體的量由煤氣的總量來(lái)決定。<

72、/p><p>　　傳熱過(guò)程取決于煤氣與氨水的溫度差。因煤氣溫度高于循環(huán)氨水的溫度，所以熱量就會(huì)從煤氣傳給氨水，使煤氣冷卻。</p><p>　　傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力是循環(huán)氨水液面上的水汽分壓與煤氣中水汽的分壓之差。因?yàn)檠h(huán)氨水液面上水汽分壓大于進(jìn)入集氣管的煤氣中水汽分壓，所以氨水就產(chǎn)生蒸發(fā)。</p><p>　　煤氣在集氣管冷卻時(shí)所放出的熱量中，大部分熱量用于蒸發(fā)氨水，剩余

73、的熱量用于加熱氨水和集氣管的散熱損失上。</p><p>　　在冷卻過(guò)程中，煤氣溫度由650~700℃降至80~86℃，同時(shí)約60%的焦油汽冷凝下來(lái)，在實(shí)際生產(chǎn)上，煤氣溫度可冷卻至高于其最后達(dá)到的露點(diǎn)溫度1~3℃.露點(diǎn)溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度，即煤氣的冷卻極限溫度。</p><p>　　煤氣經(jīng)上升管、集氣管循環(huán)氨水噴灑冷卻后的溫度仍高達(dá)80~86℃，且含大量焦油汽和水蒸氣及其他物質(zhì)。他

74、們一起吸煤氣管道流入氣液分離器。分離出的焦油、焦油渣、循環(huán)氨水進(jìn)入機(jī)械化焦油氨水澄清槽。在機(jī)械化氨水澄清槽中靠比重差靜置分離。為了進(jìn)一步冷卻煤氣和冷凝水汽、焦油蒸汽等，以減少煤氣體積，便于輸送，且節(jié)省輸送煤氣所需動(dòng)力，由集氣管出來(lái)的煤氣應(yīng)繼續(xù)冷卻到25~35℃或低于25℃，這個(gè)任務(wù)要在化產(chǎn)車間的初冷器內(nèi)完成。</p><p>　　因焦化廠內(nèi)該冷卻器位于煤氣輸送系統(tǒng)的開始部位，故稱為煤氣初步冷卻器，簡(jiǎn)稱初冷器。初冷

75、器的選擇有煤氣的流量及氨水的流量來(lái)決定，初冷器的選擇也要通過(guò)計(jì)算來(lái)決定，鼓風(fēng)機(jī)的選擇是看煤氣量來(lái)決定的，后邊的電捕焦油器和氨水焦油澄清槽也要通過(guò)煤氣的量來(lái)決定。</p><p><b>　　2.2設(shè)備選擇原則</b></p><p>　　1. 間接式煤氣初冷器有立管式和橫管式兩種。目前一般用橫管式冷卻器，因?yàn)槔鋮s效果好。</p><p>　　2

76、.根據(jù)煤氣的輸送量、輸送系統(tǒng)的阻力，有選用電動(dòng)離心鼓風(fēng)機(jī)或汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。對(duì)輸送煤氣量很小的小型焦化廠一般用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。</p><p>　　3.為再生潤(rùn)滑油，應(yīng)配備移動(dòng)式濾油機(jī)一臺(tái)。</p><p>　　4.大中型焦化廠一般采用電捕焦油器。小型廠一般用旋風(fēng)式機(jī)械捕焦油器。</p><p>　　5.氨水焦油分離設(shè)備及焦油貯槽盡量避免用鋼筋混凝土制作，而要選擇鋼制容器。&

77、lt;/p><p>　　6.為安裝和檢修循環(huán)氨水泵、初冷循環(huán)水泵等，在冷凝泵房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)單軌手動(dòng)吊車，最大起重量應(yīng)大于與泵配套的電動(dòng)機(jī)的重量。</p><p>　　7.循環(huán)氨水泵應(yīng)分系設(shè)置。因循環(huán)氨水的溫度約為78~80℃，并考慮水泵長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，機(jī)械性能減弱，泵的輸送能力降低，所以應(yīng)在保證焦?fàn)t集氣管噴灑氨水壓力的要求下，選取的最大流量應(yīng)比設(shè)計(jì)計(jì)算的流量大20~30%。</p><

78、;p>　　8.煤氣冷卻器的面積，在設(shè)備清掃檢修時(shí)，應(yīng)能滿足生產(chǎn)的要求。</p><p>　　9.煤氣鼓風(fēng)機(jī)只需一臺(tái)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備用率為100%；兩臺(tái)運(yùn)行時(shí)，備用率為50%。</p><p>　　10.電捕焦油器的臺(tái)數(shù)應(yīng)考慮當(dāng)其中一臺(tái)清掃或維修氨水時(shí)，其他臺(tái)數(shù)仍能滿足煤氣流速在上限操作范圍。</p><p>　　11.焦油、氨水分離設(shè)備的總?cè)莘e，在設(shè)備清掃或維修時(shí)

79、，應(yīng)能滿足生產(chǎn)的要求。</p><p>　　12. 循環(huán)氨水泵的備用率為50%~100%。</p><p>　　2.3 三中煤氣冷凝方法的優(yōu)缺點(diǎn)及本設(shè)計(jì)的選型</p><p>　　冷卻沒(méi)啟用的主要設(shè)備是煤氣初冷器，一般有水冷卻器和空氣冷卻器兩類。因空氣冷卻器的冷卻效率低和傳熱系數(shù)小，目前已不在采用?，F(xiàn)在大多數(shù)焦化廠都采用水冷卻的煤氣冷卻器[9]。</p>

80、<p>　　用水冷卻煤氣的工藝流程又可分為間接、直接和間直混合冷卻等三種，現(xiàn)分述如下：</p><p>　　2.3.1 間接冷卻</p><p>　　煤氣間接工藝流程圖如下：</p><p>　　圖1 煤氣間接初冷工藝流程</p><p>　　1—?dú)庖悍蛛x器；2—煤氣初冷器；3—煤氣鼓風(fēng)機(jī)；4—電捕焦油器；5—冷凝液槽；<

81、;/p><p>　　6—冷凝液液下泵；7—鼓風(fēng)機(jī)水封槽；8—電捕焦油器水封槽；9—機(jī)械化氨水澄清槽；</p><p>　　10—氨水中間槽；11—事故氨水槽；12—循環(huán)氨水泵；13—焦油泵；14—焦油貯槽；</p><p>　　15—焦油中間槽；16—初冷冷凝液中間槽；17—冷凝液泵；</p><p>　　焦?fàn)t煤氣與噴灑氨水、冷凝焦油等沿吸煤氣主

82、管首先進(jìn)入氣液分離器，煤氣與焦油、氨水、焦油渣等在次分離。分離下來(lái)的焦油、氨水和焦油渣一起進(jìn)入焦油氨水澄清槽，經(jīng)過(guò)澄清分成三層：上層為氨；中層為焦油；下層為焦油渣。沉淀下來(lái)的焦油渣由刮板輸送機(jī)連續(xù)刮送到漏斗處排出槽外。焦油則通過(guò)液面調(diào)節(jié)器流至焦油中間槽，由此泵往焦油貯槽，經(jīng)初步脫水后泵往焦油車間。</p><p>　　經(jīng)氣液分離后的煤氣進(jìn)入數(shù)臺(tái)并聯(lián)立管式間接冷卻器內(nèi)用水間接冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。從各臺(tái)初

83、冷器出來(lái)的煤氣溫度是有差別的，匯集在一起后的煤氣溫度 稱為集合溫度，這個(gè)溫度因生產(chǎn)工藝的不同而有不同的要求，在生產(chǎn)硫銨系統(tǒng)中，要求集合溫度低于35℃；在生產(chǎn)氨水系統(tǒng)中，則要求集合溫度低于25℃.</p><p>　　隨著煤氣的冷卻，煤氣中絕大部分焦油氣、大部分水汽和奈在初冷器中被冷凝下來(lái)，奈溶解于焦油中。煤氣中一定數(shù)量的氨、二氧化碳、硫化氫、氰化氫和其他組分溶解于冷凝水中，形成了冷凝氨水。焦油和冷凝氨水的混合液稱

84、為冷凝液。如上圖所示，冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送入機(jī)械化氨水澄清槽，與循環(huán)氨水混合澄清分離。分離后所得剩余氨水送去脫酚和蒸氨。</p><p>　　當(dāng)冷卻煤氣用的冷卻水為直流水時(shí)，冷卻器后的熱水直接排放。如為循環(huán)水時(shí)，則將熱水送到?jīng)鏊芾鋮s至25℃.左右，再送回初冷器循環(huán)使用。</p><p>　　上述煤氣間接初冷流程適用于生產(chǎn)硫銨工藝系統(tǒng)。當(dāng)生產(chǎn)濃氨水時(shí)，為使初冷后煤氣集合溫度達(dá)到2

85、0℃.左右，宜采用兩端初步冷卻。</p><p>　　兩段初冷可采用如圖2所示具有兩段初冷功能的初冷器，其中前四個(gè)煤氣通道為第一段，后兩個(gè)煤氣通道為第二段。在第一段用循環(huán)冷卻水將煤氣冷卻到約45℃，第二段用低溫水將煤氣冷卻到25℃以下。</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　2.3.2 直接冷卻</p>

86、<p>　　煤氣在直接冷卻器中的初步冷卻，是由煤氣和冷卻水直接接觸混合，將熱量傳給冷卻水而完成的。我國(guó)的一些小型焦化廠多采用直接式初冷流程[9]。如圖3</p><p>　　從吸氣管來(lái)的80~85℃的焦?fàn)t煤氣經(jīng)氣液分離器后，進(jìn)入直接式木格填料初冷塔、用氨水噴灑冷卻到28℃，然后用鼓風(fēng)機(jī)送到后續(xù)工段。從氣液分離器分離出來(lái)的循環(huán)氨水和焦油進(jìn)入焦油氨水澄清槽，從澄清槽出來(lái)的循環(huán)氨水，用泵送回集氣管噴灑冷卻煤氣

87、。澄清槽底部的焦油用泵送入焦油槽進(jìn)一步處理。</p><p>　　初冷塔底部流出的氨水和冷凝液進(jìn)入氨水池，在此與洗氨塔來(lái)的部分氨水混合并進(jìn)入分離，分離出的焦油與氨水澄清槽分離的焦油混合，送往焦油車間加工處理。而氨水則用泵送入噴淋式冷卻器，經(jīng)冷卻后送至初冷塔循環(huán)使用，多余的氨水則送去蒸氨。</p><p>　　圖3 煤氣直接初冷工藝流程</p><p>　　氣液分離器

88、；2—焦油盒；3、4—直接式煤氣初冷塔；5—羅茨鼓風(fēng)機(jī)；6—捕焦油器；7—水封槽；</p><p>　　8—焦油泵；9—焦油循環(huán)氨水泵；10—焦油循環(huán)氨水澄清槽；11—焦油槽；12—焦油池；13—焦油泵；</p><p>　　14—初冷循環(huán)氨水澄清池；15—初冷循環(huán)氨水冷卻器；16——初冷循環(huán)氨水泵；17—剩余氨水泵；</p><p>　　煤氣直接冷卻，不但冷卻了煤

89、氣，而且具有凈化煤氣的良好效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，直接初冷塔可洗去進(jìn)塔煤氣中90%以上的焦油，80%左右的氨，60%以上的奈，以及約50%的硫化氫、氰化氫。這對(duì)后面洗氨、洗苯過(guò)程及減少設(shè)備腐蝕，都是有益的。</p><p>　　它與煤氣間接初冷工藝相比，直接初冷工藝有冷卻效率高、煤氣壓力損失小、不易堵塞以及基建投資和鋼材用量少等優(yōu)點(diǎn)。但其工藝流程較復(fù)雜、動(dòng)力消耗較大、循環(huán)氨水冷卻器易堵塞等缺點(diǎn)。所以，大型焦化廠已很少

90、單獨(dú)采用煤氣直接初冷流程。</p><p>　　用于煤氣初冷的直接式冷卻塔有木格填料塔、金屬隔板塔和空噴塔、在大型焦化廠得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　直接冷卻器以有無(wú)填充物而分為兩種，大多采用多段空噴塔，噴淋氨水自上而下與煤氣逆流接觸，從塔底排出的噴淋氨水經(jīng)換熱器和冷卻后循環(huán)使用，在直接式冷卻器中，煤氣在冷卻的同時(shí)還有部分腐蝕性介質(zhì)和焦油霧被噴淋氨水帶走，為不使這些腐蝕性介質(zhì)在循環(huán)液

91、中積累，一般采用補(bǔ)充循環(huán)氨水的方法進(jìn)行排污，排污水送往焦油氨水澄清槽補(bǔ)充水量控制在噴淋氨水循環(huán)量的5%~10%。但由于直接式冷卻器的噴淋氨水在循環(huán)過(guò)程中需用冷卻水冷卻，當(dāng)用相同溫度的冷卻水時(shí)，直接式冷卻器后的煤氣溫度就高于間接初冷器。</p><p>　　如圖3所示，空噴塔為鋼板焊制的中空直立塔，在塔的頂段和中段各安設(shè)六個(gè)噴嘴來(lái)噴灑25~28℃的循環(huán)氨水，所形成的細(xì)小液滴在重力作用下 于塔內(nèi)降落，與上升煤氣密切

92、 環(huán)氨水入口溫度，且有洗除部分焦油、奈氨和硫化氫的效果。. </p><p>　　由于噴灑液中混有焦油所以可以將煤氣中奈含量脫除到低于 </p><p>　　煤氣出口溫度下的飽和奈的濃度。</p><p>　　空噴塔的冷卻效果，主要取決于噴灑溶劑的粘度及在 </p><p

93、>　　全塔截面上的均勻性，為此沿塔周圍安設(shè)6-8個(gè)噴嘴。為防止噴嘴堵塞，需定時(shí)通入蒸汽清掃。 </p><p><b>　　圖4空噴初冷塔</b></p><p>　　1—塔體；2—煤氣入口；3—煤氣出口；4—循環(huán)液出口；5—焦油氨水出口；6—蒸汽入口；</p><p>　　7—蒸汽清掃口；8—?dú)饬鞣植紪虐澹?—集液環(huán)；10—噴嘴；11—

94、放散口；12—放空口；13—入孔；</p><p>　　2.3.3 間直冷卻 </p><p>　　圖5 間冷直冷相結(jié)合的煤氣初冷工藝流程</p><p>　　氣液分離器；2—橫管式間接冷卻器；3—直冷空噴塔；4—液封槽；5—螺旋換熱器；6—機(jī)械化氨水澄清槽；7——氨水槽；8—氨水貯槽

95、；9—焦油分離器；10焦油中間槽；11—焦油貯槽</p><p>　　間直冷卻工藝是間接冷卻與直接冷卻相結(jié)合的方式即用間接冷卻器將煤氣溫度從80~90℃冷卻到50~55℃后，再用直接冷卻器進(jìn)一步冷卻。在間冷階段，由于溫差大、冷凝液量多和奈量相對(duì)較少，傳熱系數(shù)高，可大幅度減少所需的傳熱面積。而在直冷階段，可充分發(fā)揮凈化煤氣的效果，降低煤氣中的含奈量和腐蝕性介質(zhì)。但也存在工藝復(fù)雜、設(shè)備多、能耗高和占地面積大等缺點(diǎn)，國(guó)

96、內(nèi)僅寶鋼采用。</p><p>　　本設(shè)計(jì)綜合考慮上述三種流程的優(yōu)缺點(diǎn)后，決定采用間接冷卻流程</p><p>　　2.4 各種鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及本設(shè)計(jì)的選型</p><p>　　煤氣由炭化室出來(lái)經(jīng)集氣管、吸氣管、冷卻及回收設(shè)備和管道阻力及保持足夠的煤氣剩余壓力，需設(shè)置煤氣鼓風(fēng)機(jī)。同時(shí)，在確定化產(chǎn)回收工藝流程及所用設(shè)備時(shí)，除考慮工藝要求外，還應(yīng)該使整個(gè)系統(tǒng)煤氣輸送阻力

97、盡可能小，以減少鼓風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗[10]。</p><p>　　目前我國(guó)焦化廠所采用的煤氣鼓風(fēng)機(jī)主要有離心式和羅茨式兩種。當(dāng)焦化廠蒸汽量充足時(shí)，也可選用蒸汽透平帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。</p><p>　　煤氣的輸送系統(tǒng)及其阻力</p><p>　　吸入方為負(fù)壓，壓出方為正壓，鼓風(fēng)機(jī)的機(jī)后壓力與機(jī)前壓力差為鼓風(fēng)機(jī)的總壓頭。</p><p>　　鼓風(fēng)機(jī)一般

98、設(shè)置在初冷器后面。這樣，鼓風(fēng)機(jī)吸入的煤氣體積小，負(fù)壓下操作的設(shè)備及煤氣管道少。有的焦化廠將油洗奈塔及電捕焦油器設(shè)在鼓風(fēng)機(jī)前，可防止。</p><p><b>　　鼓風(fēng)機(jī)堵塞。</b></p><p><b>　　煤氣輸送管道</b></p><p>　　煤氣管道應(yīng)有一定的傾斜度，以保證冷凝液按預(yù)定方向自流。吸氣主管順煤氣流

99、向傾斜度為1%；鼓風(fēng)機(jī)前后煤氣管道順煤氣流向傾斜度為0.5%；逆煤氣流向?yàn)?.7%,飽和器后至粗笨工序前煤氣管道逆煤氣流向傾斜度為0.7%~1.5%。</p><p>　　由于奈能夠沉積于管道中，所以在可能存積奈的部位，均設(shè)有清掃蒸汽口。此外，還設(shè)有冷凝液導(dǎo)出口，以便將管內(nèi)冷凝液放入水封槽。</p><p>　　在全部回收設(shè)備之后的回爐煤氣管道上，設(shè)有煤氣自動(dòng)放散裝置，當(dāng)煤氣壓力超過(guò)允許值

100、時(shí)將煤氣自動(dòng)放散，否則鼓風(fēng)機(jī)的操作調(diào)節(jié)將發(fā)生困難，不能保持焦?fàn)t集氣管煤氣壓力的規(guī)定值。</p><p>　　2.4.1 離心式鼓風(fēng)機(jī)的構(gòu)造</p><p>　　如圖7所示離心式鼓風(fēng)機(jī)由導(dǎo)葉輪，外殼和安裝在軸上的兩個(gè)工作葉輪組成。煤氣由吸入口進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的第一工作葉輪，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，于是在葉輪中心處形成負(fù)壓，煤氣及不斷吸入。由葉輪甩出的煤氣速度很高

101、，當(dāng)進(jìn)入環(huán)形空隙速度減小，其部分動(dòng)能變成靜壓能，冰眼倒也論壇哦并沿導(dǎo)葉輪通道進(jìn)入第二葉輪，產(chǎn)生與第一葉輪相同的作用，煤氣的靜壓能再次得到提高，經(jīng)環(huán)形空隙及出口連接管被送入壓出管路中。煤氣的壓力是在各個(gè)葉輪作用下，并經(jīng)過(guò)能量轉(zhuǎn)換而得到提高。</p><p>　　顯然，葉輪的轉(zhuǎn)速越高，煤氣的密度越大，作用于煤氣的離心力即越大，則出口煤氣的壓力也就越高。</p><p>　　離心式鼓風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用

102、于大中型焦化廠，按進(jìn)口煤氣的流量大小有150、300、750和1200米3/分等各種規(guī)格，產(chǎn)生的總壓頭為29.5~34.3kPa[11]。</p><p>　　圖6離心式鼓風(fēng)機(jī)示意圖</p><p>　　2.4.2羅茨鼓風(fēng)機(jī)的構(gòu)造</p><p>　　當(dāng)冷凝工段處理量較小時(shí)，一般可選用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。此種鼓風(fēng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)功率即轉(zhuǎn)速一定時(shí)，其輸入量與風(fēng)機(jī)升壓無(wú)關(guān)。如下圖所示

103、，羅茨鼓風(fēng)機(jī)有一鑄鐵外殼，其殼內(nèi)裝有兩個(gè)8字型的鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉(zhuǎn)子，并將汽缸分成兩個(gè)工作室。由于轉(zhuǎn)子的中心距即轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的不同，輸氣其能力可以在很大范圍內(nèi)波動(dòng)。</p><p>　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、體積小，轉(zhuǎn)速一定時(shí)，如壓頭稍微變化其輸氣量仍保持不變。但是，使用時(shí)間久后，間隙因磨損增大，效率降低。因此為保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)，此種鼓風(fēng)機(jī)必需用循環(huán)管調(diào)節(jié)煤氣量，在壓出管路上需安裝安全閥</p>

104、<p>　　圖7羅茨鼓風(fēng)機(jī)示意圖</p><p>　　3. 煤氣的鼓風(fēng)冷凝工段的工藝計(jì)算</p><p>　　3.1 集氣管的工藝計(jì)算</p><p>　　年產(chǎn)1200kt焦炭鼓冷計(jì)算的原始數(shù)據(jù)：</p><p>　　一般配煤成焦率按75%計(jì)算</p><p>　　則干煤量為： 120÷75%=1

105、60萬(wàn)噸/年=182.6噸/時(shí)</p><p>　　一年按365個(gè)工作日計(jì)算，工藝為連續(xù)性生產(chǎn)。</p><p>　　因配煤水分應(yīng)小于10%，一般規(guī)定當(dāng)7~8%時(shí)，則干煤堆密度最小，本設(shè)計(jì)中煤料水分取8%。</p><p>　　3.1.1 原始數(shù)據(jù)</p><p>　　焦?fàn)t每小時(shí)裝入干煤量，噸 182.6</p&

106、gt;<p>　　裝入煤料水分，% 8</p><p>　　焦?fàn)t煤氣中的主要化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率如下表</p><p>　　表5 主要煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率（按裝入干煤計(jì)）； %（質(zhì)量）</p><p>　　表6 干煤氣組成（粗苯、硫化氫、氨除外）</p><p>　　3.1.2 物料平

107、衡</p><p><b>　　集氣管物料衡算：</b></p><p>　　每小時(shí)裝入濕煤量：182.6×=198.48噸/時(shí)</p><p>　　裝入沒(méi)料帶入水分：198.48－182.6=15.88噸/時(shí)</p><p>　　1. 進(jìn)入集氣管的氣態(tài)煉焦產(chǎn)品數(shù)量如下：（kg/h）</p>&l

108、t;p>　　按質(zhì)量計(jì)算時(shí)， kg/h</p><p>　　干煤氣：Mr=182.6×103×15.52%=28339.52千克/時(shí)</p><p>　　水蒸汽：MB=182.6×103×4.28%+15.88×103=23695.28千克/時(shí)</p><p>　　焦油汽：MCM=182.6×10

109、3×3.75%=6847.5千克/時(shí)</p><p>　　粗苯汽：Mσ= 182.6×103×1.07%=1953.82千克/時(shí)</p><p>　　硫化氫：Mc=182.6×103×0.22%=401.72千克/時(shí)</p><p>　　氨： Mα=182.6×103×0.26%=474.7

110、6千克/時(shí)</p><p>　　合計(jì)： 61712.6千克/時(shí)</p><p>　　按體積計(jì)算時(shí)， m3/h</p><p>　　干煤氣：Vr===62837.073m3/h…………..(1)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—按煤氣組成求出的干煤氣的密度

111、kg/m3</p><p>　　=(0.595×2＋0.255×16＋0.06×28＋0.04×28＋0.024×44＋0.022×28×0.8＋0.022×0.2×78＋0.004×32)÷22.4=0.451 kg/m3</p><p><b>　　式中：</b

112、></p><p>　　2，16，28—分別為H2，CH4，CO的分子量</p><p>　　CmHn按80%的C2H4和20%的C6H6計(jì)算</p><p>　　水蒸汽：VB=23695.28 ×=29487.46 m3/h</p><p>　　其中：18—水的分子量</p><p>　　焦油汽：VC