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1、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
2、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 6/100
3、0 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 7/10003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
4、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
5、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30003500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1020。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
6、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
7、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（P2P1）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
8、，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。
9、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（810mmH2O）。2）煤气通过初冷器的阻力不超过100mmH2O，吸力保持300400mmH2O，鼓风机前的吸力为350470mmH2O。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35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4
10、5，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90110。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
11、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2040mmH2O，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56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。
12、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45扣止，入口留810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。
13、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
14、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
15、，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
16、器，油冷却器。（2）若停水时间长，机体温度超过6570，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5060mmH2O，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煤气正常吸出制度破坏特征引起的象征引起不正常现象的可能原因消除不正常现象的措施机前吸力机后压力设备阻力鼓风机煤气设备集气管内压力低增减正
17、常煤气量降低开小循环管集气管压力高减减增增正常升高煤气量增加个别设备被堵塞关小循环管关小循环管将阻力大设备管段关死，或蒸汽清扫集气管内压力高煤气含氧量1%减增正常机前管道有不严密处空气吸入开小循环管必要时停机找出空气吸入点并消除煤气管道的压力表波动激烈，波动范围达几百mmH2O波动波动不变由于煤气管道内局部煤气量低，部分管道操作不正常，冷凝液聚集管道中，煤气带出部分液体迅速打开小循环管开闭器，必要时停机检查整个煤气管道，察看管道升起处冷凝液排出器，若冷凝液堵塞管道，可听到煤气冲出时落下水发出的声音第三节 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
18、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117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1.02.5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
19、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
20、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
21、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
22、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
23、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3.54mm的碳素钢丝或2mm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
24、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90110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。
