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降低横管初冷器阻力的改造经验-立伟焦炉维修

降低横管初冷器阻力的改造经验-立伟焦炉维修

我公司的煤气净化工段采用4台横管初冷器,煤气处理气量为12万m3/h,单台冷却面积为7500m2,要求阻力不大于1.5kPa。2006年6月刚投用时,阻力不大,但需要定时冲洗。自2009年12月份以来,初冷器阻力逐渐增高,且一直居高不下,最高时竟达7kPa左右,造成煤气量减少、焦炉集气管压力升高、焦炉炉顶长期放散荒煤气、鼓风机喘振的恶性情况。出现该情况后,虽多次尝试用长时间冲洗初冷器,但效果仍不理想。冲洗完的初冷器阻力上升仍很快。经拆开检查发现,其中一台初冷器的顶部靠近煤气进口处积存有大量杂质(焦油渣、萘结晶等杂物),致使初冷器顶部煤气流道截面积减小,煤气通过量减少,煤气鼓风机长期处于高吸力状态下运行。为此,我们清理了积存在各台初冷器顶部的杂质,并改造了顶部的喷洒液喷头和增大了喷洒量,取得了良好效果,现介绍于后,以供同行参考。
 1   煤气净化流程
    煤气净化采用了焦化企业常用的流程,即煤气→竖管喷洒→横管初冷器→电捕焦油器→煤气鼓风机→脱硫塔→洗氨塔→洗苯塔→部分煤气回炉。另一部分煤气经常压脱硫→水洗→气柜→甲醇。
    初冷器承担着煤气降温、除焦油和除萘的多重任务,是煤气生产中的重要环节,阻力增大后会增加煤气鼓风机的负荷,降低焦炉负压煤气管道的吸力,严重时会造成煤气不能顺利导出,影响到全系统的正常运行。一般焦化厂的初冷器阻力较低,通常利用自身产生的轻质焦油喷洒除萘和降低阻力。而我厂由于没有轻质焦油,因此无法实现连续的正常在线冲洗。这样,初冷器运行24~48h后就必须进行冲洗。若采用喷洒液和蒸汽升温的方式,一次冲洗时间长,采用了热煤气升温冲洗的方式,可使冲洗速度大大加快,且效果较好。但由于冲洗时采用了热煤气,造成煤气中的萘等杂质后移,给洗涤系统带来无法消除的影响,只能靠间歇清理的方式维持运行。
    上述流程尽管有较大的缺陷,但是还可以保持系统的连续运行。但是在2009年底初冷器持续出现的大阻力,煤气无法正常导出,迫使焦炉放散,后续系统的煤气质量难以保证。
 2   原因分析
2.1 设备方面
    我公司初冷器的煤气进口管位于初冷器顶部正中,顶部喷洒液的10个喷头安装在煤气进口管管的四周,喷头为DN25的溅液式,喷洒液流量在20m3/h左右,平均每个喷头的喷洒量约为2m3/h。由于煤气进口管的直径大,该流量无法喷洒到煤气进口管的下方,长时间的积累造成了初冷器顶部积存有大量杂质,只有初冷器边缘部分的煤气能顺利通过,使得初冷器的操作恶化,过气量少,进而造成焦炉集气管压力高,焦炉炉顶长期放散。不仅恶化了焦炉操作条件和污染了周围环境,而且损坏了焦炉炉体。
2.2   工艺方面
    初冷器运行过程中,采用焦油氨水分离后的部分轻质焦油喷洒煤气,以冷凝焦油和萘,喷洒液温度在76℃左右,单台初冷器喷洒液的流量为30m3/h,分中部和顶部两路喷洒,但因流量较小,对附着在换热管壁上的焦油、萘的冲洗效果并不理想,特别是顶部喷洒量小,时间长了就会造成顶部及中下部管间的杂质积存;初冷器冲洗时采用热煤气升温,喷洒液配合冲洗,效果不明显时也采用蒸汽加热升温,少量的喷洒液不足以将顶部及中下部杂质清除,随着时间推移,积存的杂质在反复升温、冷却的过程中物理结构发生变化,致密度及粘度增加,堵塞初冷器加热蒸汽管线,即使采取蒸汽加热冲洗,效果也不显著,造成初冷器煤气流道截面积减小。
2.3  设计方面
    我公司初冷器设计高度30m,喷洒液泵的设计流量120 m3/h,分顶部和中部两部分喷洒,因初冷器高度问题,在运行中发现喷洒效果并不好,初冷器运行周期短,需要经常冲洗,冲洗下来的液体中含有大量杂质,说明喷洒液量不足,只能增加喷洒液量才能保证初冷器的正常运行。
3   改造措施
3.1  初冷器的改造
    将初冷器逐台与系统隔离进行改造。对于隔离的初冷器,首先在顶部煤气进口管与喷洒液喷头之间开口,清理初冷器顶部积存的杂质。同时增大喷洒液喷头的管径,并增加侧向开口,以增加喷洒量,使能喷洒到煤气进口管的下方。对顶部蒸汽喷头也进行了改造,并于喷洒液管道串联,在顶部不用蒸汽时可兼做喷洒液喷头,以增加顶部喷洒量和喷洒面积。清理结束后,将顶部开口改造为人孔,便于以后检查。
3.2  喷洒液管线改造
    原来,从喷洒液泵来的喷洒液分为上下两根管线,分别进入初冷器的顶部和中部喷洒。现将顶部喷洒液管直接接至冷凝液泵,用初冷器等设备冷凝下来的冷凝液喷洒,以增加喷洒量。而来自喷洒液泵喷洒液只喷洒初冷器的中部,改造后流程见图1。
 
 图1    改造前、后喷洒液管线示意图
3.3  工艺控制
    由于喷洒液量的增加,工艺控制的参数也有作了如下改变。
    (1)现场操作人员应时刻注意初冷器的下液情况,出现堵塞后要及时疏通下液管道,保证下液通畅,防止初冷器底部积液造成煤气管道内窜液。
    (2)在保证初冷器下液正常的前提下,尽量提高喷洒液量。
    (3)中央控制室应时刻注意初冷器上下压力变化及各溶液贮槽的液位变化,配合好现场工作。
    (4)现场和中央控制室应互相配合,及时调节,保证各溶液贮槽的液位稳定。
 
4   改造效果
    经上述改造后,初冷系统的操作情况明显改善,阻力下降,煤气输送量增加,焦炉长期放散的问题得以解决,鼓风机前吸力也明显降低。同时,由于引入了初冷器等设备的冷凝液喷洒,后续系统的萘沉积也有所减轻,具体数据见表1。
 
表1   改造前后煤气净化系统的操作数据
项目 初冷器平均阻力
kPa 鼓风机吸力
kPa 煤气输送量
万m3/h 焦炉放散次数
改造前 6 -11.5 6.5 6~8
改造后 0.7 -4.5 10.0 0
 
5   结论
    初冷器在长期运行中,由于喷洒液量小及工艺控制不当易造成阻力增加,操作恶化,经改造后,由于初冷器上段改用初冷器等设备的冷凝液喷洒,既增加了喷洒液量、改善了喷洒效果,又增加了萘的回收。
    通过改造,更加清楚了初冷器的内部结构和阻力形成的部位,目前的阻力可以满足生产要求,但还是需要进行阶段性冲洗,我们正在进一步的摸索延长初冷器运行的办法,改善冲洗方式,更好的为焦炉和甲醇生产提供合格的气源。

 

(2015-06-04 10:36:20)