初冷器噴灑工藝的改進

1 目前設備運行狀況

初冷器對來自焦爐～82℃的荒煤氣進行冷卻，現設置4臺并聯的煤氣初冷器(橫管冷卻器)20W01～04。荒煤氣由上部進入橫管初冷器，在橫管初冷器中分三段冷卻。上段及中段用循環水，下段用低溫水將煤氣冷卻至21℃。煤氣從橫管初冷器下部排出，進入電捕焦油器。設計時考慮了如果有一臺初冷器停止工作時，煤氣出口溫度仍能保持21℃。
荒煤氣自上而下通過初冷器，為了使煤氣中的萘和焦油冷凝下來及煤氣中夾帶的灰塵沉積下來，在初冷器上段設有噴灑裝置，噴灑液取自于焦油氨水分離裝置。

煤氣初冷器前的煤氣上升管安裝了噴頭，其目的是對荒煤氣進行冷卻，使升華的萘和懸浮的灰塵沉積下來。噴灑冷凝液來自于冷凝液槽。

在實際的應用中，由于焦爐原因無法在立式焦油氨水分離槽中取到輕質焦油，無法得到合格的噴灑液。噴灑液流量125 m3/h左右，平均每臺初冷器42 m3/h。在生產運行中，初冷器的阻力上升很快，每天沖洗3臺才能滿足生產需要，相當于每臺初冷器平均32小時清理一次。初冷器下液管道和液封槽處經常被積萘堵塞。初冷器阻力較大，應對焦爐不正常生產情況的能力較低。

2 存在的問題

對初冷器運行影響較大的問題可以歸納為以下幾點：

2.1 噴灑液流量低

該套初冷器裝置，原設計為3開1備，單臺的噴灑液流量為40 m3/h，加上初冷器自身冷卻下來的40 m3/h，單臺合計80 m3/h。但在實際生產的情況下驗證其噴灑量原小于此設定值。噴灑量的不足嚴重影響了噴灑密度，造成了噴灑盲區，也降低了噴灑洗滌效果。實際折合1.10 m3噴灑液/千方煤氣。而同樣的焦化廠，其噴灑量遠高于我們，例如沙鋼太平焦化廠其平均值為4.8 m3噴灑液/千方煤氣，太鋼焦化廠也有4.0 m3噴灑液/千方煤氣。

2.2 噴灑液品質較差

配套初冷裝置的原設計噴灑液為30百分點輕質焦油和70百分點氨水混合液，此種混合液的洗萘效果較好。國內多家焦化廠都是采用此種混合液，其洗萘效果非常好。由于焦爐原因，立式焦油氨水分離器中的輕質焦油乳濁液層高度過小乃至喪失。
初冷器噴灑液中輕質焦油含量低，初冷系統沒有合格的噴灑液，導致初冷器的洗萘效果較差，阻力較大。在沒有混合液的情況下，目前初冷器的清理使用的是外錐溢流的輕質焦油和氨水混合物(其中的輕質焦油僅有300 mg/L-400 mg/L左右)，遠遠不能達到設計水平。噴灑液中能溶解萘的輕質焦油含量無法得到保證。

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晶析出，設計工藝也是初冷器除萘。下段噴灑液流量低，氨水溶萘能力差，不能形成足夠的溶萘洗萘能力，導致初冷器阻力居高不下，下液管頻繁堵。

2.3 豎管噴灑效果較差

豎管噴灑是荒煤氣從焦爐進入化產的一道處理工序，對優化初冷器運行起到非常關鍵的作用，初冷器前煤氣豎管噴灑的作用是對來自焦爐的荒煤氣進行預洗滌，盡可能多的洗去荒煤氣中夾帶的大量的煤粉、焦粉、萘等，減輕初冷器的洗萘壓力，提高洗滌效果。在原設計中的豎管噴灑是一個非常關鍵的工藝。現用的是單層濺板式的噴頭。這種噴頭的優點是流量大，不易堵塞。但此種噴頭存在較大的缺點，存在噴淋盲區，霧化效果差，噴淋密度差。

3 針對相關問題的解決辦法

1)初冷噴灑液量少。通過實現初冷器的分段噴灑，增加斷塔盤，更改配套機泵管道，更改流程，提高噴灑液量。

2)初冷器噴灑液中輕質焦油含量低。對初冷器流程改造，在初冷器噴灑流程的過程中富集輕質焦油，較大限度提高噴灑液中的輕質焦油含量，提高噴灑液的溶解萘的能力。

3)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晶析出，更改兩段噴灑，提高下段噴灑量。

4)初冷器前的煤氣豎管噴頭霧化效果差，噴灑能力較差。針對噴頭效果的情況，可以對濺板式噴頭和螺旋式噴頭進行噴淋實驗，針對不同流量的霧化效果進行對比。在滿足流量的情況下采取霧化效果較好，噴淋密度較大并且沒有盲區的噴頭。為防止噴頭限制流量，可以采用雙層噴灑的模式。

4 設備、工藝改造部分

4.1 設備改造和修復

實現初冷器的分段噴灑，增加斷塔盤，更改配套機泵管道，更改流程。重新核算初冷器冷卻過程和噴灑過程的熱量平衡。改造所需要的泵參數如下：流量545 m3/h，功率75 kW的機泵2套;120 m3/h，功率33 kW機泵2臺(利舊初冷器噴灑液泵)，新增上段噴灑系統液封槽，初冷器下液管變大直徑(由DN200增加到DN300)，下液管總管直徑變大(由DN250增加到DN500)，增設下液緩沖槽(利舊22P11)。

改進立式焦油氨水分離槽，保障輕質焦油層便于控制和調節。

進行初冷器流程改造，實現兩段噴灑，可以在初冷器噴灑流程的過程中富集輕質焦油，較大限度提高噴灑液中的輕質焦油含量，提高噴灑液的溶解萘的能力。

初冷器前的煤氣豎管噴頭采用霧化效果好，噴淋密度大并且沒有盲區的噴頭。為防止噴頭限制流量，采用雙層噴灑的模式。

洗萘段噴頭增設噴淋孔，配合提高噴灑液流量。新增噴灑液支管單獨控制閥門。增加噴頭吹掃蒸汽，便于檢查和疏通噴頭。

4.2 工藝流程改造和控制部分

工藝流程控制如下：

實現洗萘循環流程，提高洗萘循環洗滌液中的輕質焦油含量。冷凝液含輕質焦油量15百分點-30百分點為好;洗萘循環液的及時更新，維持溶液中萘含量穩定，參考值5百分點;冷凝液含萘不超過20百分點;冷凝液粘度不宜過高，低于1較好。

提高洗萘循環段的噴灑量流量，參考值150 m3/h。上段噴灑液保留目前的40 m3/h。

充分利用氨水儲槽下液、電捕下液和鼓風機下液中的輕質焦油。

嚴格控制豎管噴灑液和初冷器下液洗萘液的溫度，參考值40-50度。

確保豎管噴灑量大于200 m3/h。

控制初冷器塔體溫度，確保進入洗萘段的煤氣溫度為40度左右，提高洗萘效率。

及時吹掃初冷器;及時清掃冷凝液噴頭;初冷器上段和下段都加蒸汽沖洗管道，便于清理初冷器。

5 改造效果

本次改造的思路為變大噴灑量，提高噴灑液中輕質焦油含量，消除噴灑盲區，提高噴淋密度。改造后效果較為顯著，初冷器阻力基本小于0.8 Kpa，煤氣系統穩定，化產煤氣風機運行穩定，未出現偏流情況，可以滿足焦爐生產需要。