【煤气初冷操作分析及改进途径】 高炉煤气的主要成分

　　煤气初步冷却的操作对整个回收车间以及炼焦炉和焦油蒸馏的生产均有影响。我公司目前采用立管式煤气初冷器，容易出现的问题是器后煤气集合温度偏高，这将给下道工序带来一系列问题，主要表现在：
　　1、煤气中水汽含量增多，体积变大，造成鼓风机能力不够，影响煤气的正常输送。
　　2、焦油汽的冷凝率降低，初冷器后煤气中焦油含量增多，如捕焦油器效率不高，将使硫铵质量变坏，使洗苯、脱硫、脱萘均受到影响，并会造成设备堵塞。
　　3、在初冷器内，煤气中的萘在遇冷时，部分即呈细小结晶析出，由于粒度非常小，很难从高速的煤气中沉降下来，而随煤气带走，所以煤气管道的实际含萘量比同温饱和含量要高1—2倍。而当集合温度增高时，则煤气中的含萘量将显著增大，这是因为：
　　（1）、煤气中纯萘的蒸汽压亦即煤气中的萘含量，随煤气温度的升高而有很大的增长。
　　（2）、据资料介绍，全焦油含萘量约为8%，而在初冷器冷端得到的冷凝焦油中含萘量可达21—25%（初冷器后煤气温度为主31℃）。由此可见，如器后煤气温度偏高，由于焦油汽的冷凝率降低，特别是焦油的轻质组分冷凝量少了，因而固态结晶萘溶解于焦油中的量减少，随煤气带走的量相应地增多了。
　　此外，煤气出冷却器后所挟带的焦油雾中所含之萘，因煤气受鼓风机绝热压缩温度升高而重新蒸发，致使鼓风机后煤气含萘量更高。因煤气含萘量高，将使煤气管道和设备堵塞，对硫铵和粗苯系统影响更为严重。
　　4、集合温度偏高，溶解于冷凝氨水中的氨、硫化氢、氰化氢量减少，其随煤气带出量增多，对于硫铵系统，将使饱和器负荷增大而器后煤气含氨、硫化氢、氰化氢量相应提高，从而增加了脱苯设备的腐蚀程度。
　　由上述可见，必须重视煤气初冷操作，并寻求改善煤气初冷的途径。现就目前所了解的情况，初步探讨如下：
　　1、应保证较低的煤气入口温度和冷却水入口温度
　　对于正在生产中的立管式煤气，传热面积和煤气处理量均为一定，则煤气集合温度与煤气入口温度及冷却水入口温度密切相关，应尽可能降低煤气入口温度和冷却水入口温度。根据对煤气在集气管内冷却过程的分析，可以看出，为降低煤气入口温度，应尽量降低配煤水份，并保持稳定。其次，应使氨水和焦油很好的分离，主要是用焦油液位调节器控制好油、水分界面的高低，防止氨水带油现象发生，向集气管供应足量的不带焦油的氨水，以保证喷洒氨水有良好的雾化程度。
　　当采用循环冷却水时，应定期清扫凉水架并维护好通风机，使能正常操作。在夏季，由于空气的湿度较高，水温冷却不下来，则可排出部分循环水，补用新水（地下水或制冷水），在生产操作中，还应注意调节进入各台初冷器的煤气量及冷却水量，以使每台初冷器的出口煤气温度接近一致。
　　2、加强对管式煤气初冷器的清扫
　　（1）管外壁清扫：通常可用水蒸气或煤气清扫，但最好的方法是用热煤气清扫，因为用水蒸气清扫时会增加酚水的处理量，另外，煤焦油气化后会在管壁上沉积一层不易清除的油垢。而用热煤气清扫操作简单，不产生废水。方法是先将初冷器内的冷却水放空，开大煤气入口阀，出口阀保持一定的开度，使初冷器内温度维持在55—75℃之间，这样，粘在管壁上的萘、煤焦油等便被热煤气熔化除去。
　　（2）管内壁的清扫：初冷器管内通过冷却水，故管内壁往往有水垢和沉砂等沉积物，主要是由冷却水水质变差和水温过高引起。这种沉积物一般用机械法和酸洗法清扫。机械法清扫劳动强度大。酸洗法是用质量分数为3%的盐酸，酸中加入0.2%的质量分数为4%的甲醛作缓蚀剂，在50%左右的温度下冲洗管内壁，水垢中的碳酸盐和盐酸反应生成可溶性的氯化钙和二氧化碳，水垢消失。
　　3、采取有效方法，清除初冷器管内水垢
　　影响初冷器传热效率的另一个因素是水垢，由于我们所用水质硬度较大，杂质较多，因而在煤气初冷器管内水垢和积存的泥沙很多，必须进行定期清扫。
　　（1）、根据冷却水的硬度控制初冷器出水的温度，硬度越高，初冷出水的温度应越低。一般情况下，硬度（德国度）为10°dH时，出水水温应低于50℃；硬度为15°dH时，出水水温应低于45℃；硬度为20°dH以上，冷却器出水的水温应低于40℃。
　　（2）、为防止结垢，可向循环冷却水中掺入含酚废水代替因蒸发损失所需补充的工业新水，可起防止结垢，腐蚀和绿苔丛生的作用。
　　（3）、在进水主管安装永磁器，使水以一定的速度通过磁场，这样水中的一些碳酸盐在切割磁力线的过程中受到磁化，结晶生长受到破坏，亦即水垢生成困难。
　　（4）、对循环冷却水进行水质处理，也能达到减少或防止结垢的目的。例如加入防垢剂，使水中的物质不结硬垢，而变成沉渣排除。
　　4、从设备结构上改进初冷操作
　　目前，立管式煤气冷却器应用较广，此种冷却器虽然具有结构简单，易于清扫的优点，但也存在管内水流速小，煤气含萘高，传热效率低，焦油雾和水雾难以分离等缺点。
　　为彻底改善初冷器的换热效果，建议采用目前广泛使用的横管初冷器，横管初冷器的水管直径为57/63毫米，当煤气处理量相同时，比立管初冷器所需台数少，因而冷却水流速快，给热系数高。又因煤气全部是由上往下流动，冷凝液对密集的管排可以充分地进行清洗。此外，冷却水管在整个冷却器断面上的密集分布，可使煤气流产生强烈湍动，因此，大大地提高了传热效率，同时，由于煤气流垂直于水管流动，可以有效地将焦油雾和水雾分离出来。
　　横管初冷器的缺点是构造较复杂，管内水垢不易清扫，如能将冷却水进行永磁处理或水质较好，清扫水垢不成问题，采用横管初冷器的优越性是很明显的。