煤气预热器

2024-10-22

煤气预热器（共4篇）

煤气预热器篇1

喷淋式饱和器法生产硫铵工艺中, 煤气预热器的作用是在饱和器前加热焦炉煤气, 通常应控制煤气温度在50~60℃, 以保证饱和器内的反应温度及水平衡。煤气预热器通常是一个单程列管式换热器, 立式安装, 煤气走管程, 加热蒸汽走壳程, 蒸汽由上部进口进入, 冷凝液由下口排出[1]。

煤气预热器的总传热系数为3.77 MJ/ (h·m2·℃) , 每小时将1000 Nm3煤气从25~35℃加热到50~60℃, 所需的加热面积为2~3 m2, 消耗加热蒸汽的量约为14 kg。在正常情况下, 煤气通过预热器的阻力约为0.5~0.6 k Pa (50~60 mm H2O) [2]。

煤气预热器后的温度如果低于50℃, 煤气中的水会被冷却而进入饱和器, 降低母液的酸度, 使母液变色。另外, 母液温度过低后, 饱和器的水平衡也无法保证, 使硫铵结晶颗粒变小, 直接影响硫铵质量[3]。煤气预热器温度控制偏高, 煤气夹带的脱硫液等杂质在预热器内管表面附着, 因温度高, 水分蒸发析出结晶, 不能沿管壁流下, 造成杂质积累, 结垢越来越厚, 并严重腐蚀管壁[1]。

1 存在问题

朝川焦化公司焦炉煤气经过鼓冷工段、HPF脱硫工段后, 进入硫铵工段, 通过喷淋式饱和器法生产硫铵。煤气经过列管式换热器预热后进入饱和器, 煤气预热器的安装位置如图1所示。

经过初冷和电捕焦油器处理后的焦炉煤气中仍夹带有焦油雾、水蒸汽、萘等杂质, 煤气通过HPF脱硫工段夹带一定量的脱硫液雾滴、硫单质等, 这些杂质随着煤气在输送过程中冷凝并沉积于管道底部, 故煤气管道通常设置5°~7°的倾角, 并在低位设置积液漏斗, 积液漏斗下部连接煤气水封。粘稠状的冷凝液自流或在蒸汽吹扫下, 汇聚于煤气水封中。伴随冷凝液进入煤气水封中的少量煤气, 通过水封上方的放散管逸出。

硫铵工段主煤气管道直径DN1000 mm, 压力通常为11~12 k Pa, 煤气预热器设计高H=2000 mm, DN1700 mm, 煤气预热器与煤气管道连接, 预热器两端变径管道长约1 m, 煤气水封净高度约1.8 m, 总高度约2 m。喷淋式饱和器在地面基础上安装, 煤气管道下方安装煤气预热器后, 无足够空间安装煤气水封, 由于提高煤气管道位置或提高饱和器位置都既不经济又不合理, 所以, 不得不将煤气水封大部分筒体埋在地下。水封中的积液不能排出, 随着液位的增高, 影响煤气水封的安全性。当冷凝液液位高于一定程度时, 煤气水封即失去作用, 故不得不定期破坏地面基础, 将煤气水封从地下挖出, 经清理维护后重新安装。

煤气预热器加热煤气过程中, 随着煤气温度的不断增高, 煤气中焦油滴与水分加速分离, 脱去水分的焦油滴粘性增大, 在被蒸汽加热过程中容易凝结成块, 堵塞预热器管道。检维修过程中发现, 煤气预热器中块状焦油渣大量积聚, 甚至占据煤气通道40%左右, 严重增大煤气阻力, 影响硫铵及鼓风冷凝工段的正常运行。此外, 脱硫后煤气中带有一定量的硫单质, 经过预热器时变为熟硫磺附着在管壁上, 也造成管壁内径变小, 阻力增大[4]。

2 原因分析

由于煤气预热器安装位置不当, 水封中冷凝液无法正常排出, 导致煤气水封失效的问题出现。因为煤气水封排水不畅, 造成煤气预热器内积水, 从而加剧了预热器的堵塞, 影响换热效果, 增大系统阻力。

3 改进措施

可通过以下几个方案调整煤气预热器安装位置, 或取消煤气预热器, 从而改进煤气水封使用效果。

3.1 将煤气预热器向饱和器方向倾斜安装

参照煤气管道在厂区内均有一定倾斜度的安装方法, 将煤气预热器按照1%~1.5%的倾斜度安装。如图2所示。

改造后, 煤气预热器管程中积聚的焦油、萘及其他盐类将进入喷淋式饱和器, 在酸性环境下形成焦油渣, 并被打捞上来。由于煤气预热器中冷凝液没有进入煤气水封, 减缓了煤气水封的堵塞。煤气预热器水平安装后, 煤气水封安装在煤气管道附近, 其筒体部分及接管全部暴露在地面, 煤气管道中的冷凝液也可以顺利进入煤气水封, 通过工艺配管, 使得水封中冷凝液可以外排至冷凝液贮槽, 集中送至机械化澄清槽中。

此方案存在的问题是, 如果焦油量或冷凝水量过大, 此法可能影响硫铵质量。如果焦油含量超标, 大量焦油进入硫铵母液中, 并与母液中的酸反应形成大量酸焦油, 在大母液泵的循环作用下, 大量酸焦油与硫铵母液混合, 使硫铵母液颜色变成黑色[5]。

解决办法:及时捞净满流槽和结晶槽中的酸焦油, 避免含酸焦油的母液反复在饱和器中循环, 导致硫铵结晶着色。离心机出料使必须用60℃以上的热水洗涤结晶, 热水用量为硫铵量的8%~10%。如果洗水酸度过低、洗水时间短或洗水温度低, 会导致硫铵结晶吸附的酸焦油难以在饱和器底部和液封底部得到充分清除, 既影响了硫铵的质量, 又增大系统阻力, 破坏生产的稳定运行。通常应每两小时捞取一次酸焦油, 每小时测一次酸度和晶比, 及时补充母液[3]。

3.2 将煤气预热器向煤气水封方向倾斜安装

煤气预热器如图所示, 按1%~1.5%的倾斜度安装, 煤气中的焦油滴、冷凝水、萘、脱硫液等杂质进入煤气水封, 由排液口排出, 输送至机械化澄清槽, 较好的发挥了煤气预热器同时作为焦油雾捕集器的双重作用[6]。该方案的实施, 可以有效节省空间, 保证煤气水封全部暴露在地面, 便于排液。

该方案煤气以一定的角度通过预热器列管, 比平行通过时阻力会略微偏大。应关注煤气预热器阻力变化, 及时吹扫预热器, 减少列管内壁附着的杂质。

3.3 拆除煤气预热器改用管道短接

在生产中, 煤气管道中杂质较多, 煤气中的煤粉、焦粉、焦油和萘等杂质经过煤气预热器时, 容易粘附在管壁上, 堵塞煤气通道, 致使煤气阻力超标, 造成风机后阻力较大, 影响风机的正常运行和焦炉的正常生产, 针对此情况, 参考其他焦化企业的生产经验, 为不影响煤气正常输出, 消除煤气系统阻力大的问题, 拆除煤气预热器, 改为管道短接, 通过对母液冲洗水和从蒸氨塔过来的氨汽等方面进行调整, 使饱和器母液温度满足生产要求[7]。这样, 既保证了煤气温度符合指标, 又可以消除煤气系统阻力大的问题。

该方案取消了煤气预热器, 可使煤气水封全部露出地面安装, 同时, 较大幅度的减少了煤气系统的阻力, 但失去了煤气预热器捕集焦油雾的作用, 生产过程中应及时打捞焦油渣, 并加强对母液冲洗水及蒸氨系统的调节。

4 结论

将煤气预热器由竖直安装改造为略带倾斜度的水平安装, 或拆除煤气预热器, 改为管道短接, 将留出较大垂直空间安装煤气水封, 克服煤气水封由于高度限制, 地埋式安装的弊端。

通过以上几个措施, 调整了煤气水封位置, 避免了挖出煤气水封清理冷凝液的操作, 不影响工艺操作, 而且将会最大限度的发挥煤气水封的作用, 通过加强操作管理, 可以有效的减少煤气系统阻力, 保证生产安全稳定。

参考文献

[1]徐建升, 李海云.硫铵煤气预热器堵塞原因分析及处理[J].煤化工, 2012 (1) :47-48.

[2]杨建华, 王永林, 沈立嵩.焦炉煤气净化[M].北京:化学工业出版社, 2012:260.

[3]刘仁万, 李斌.硫铵质量波动的原因及改进措施[J].燃料与化工, 2003, 34 (3) :146-147.

[4]程生喜.硫铵工段的改造与效果[J].酒钢科技, 2011 (4) :78-79.

[5]陈璟, 钱万义, 李磊.饱合器硫铵生产中颜色变化分析[J].现代商贸工业, 2011 (22) :303.

[6]李朝霞, 杨杰, 李应超.优化工艺管理提高硫酸铵质量[J].河北化工, 2011, 34 (9) :5-6.

[7]丁玲.喷淋式饱和器法煤气脱氨生产中问题分析[J].冶金动力, 2003, 34 (3) :146-147.

煤气预热器篇2

经过冷凝鼓风、电捕焦油、脱硫前几道工序, 净化以后的焦炉煤气进入硫铵工段脱氨。煤气首先要经过预热器加热到55~65℃, 然后进入喷淋饱和器, 用酸度4%左右的循环母液喷洒吸收煤气中的氨, 得到硫酸铵晶体。煤气预热器为单程列管式换热器, 立式安装, 煤气走管程、蒸汽走壳程, 预热以后煤气由顶部进入饱和器, 其作用就是保证饱和器内的工艺制度和水平衡。

焦化厂投产运行一段时间以后, 煤气预热器的阻力会逐渐的上升, 由正常的500~800Pa, 上升到1500Pa甚至更高, 进而影响鼓风机的吸压力, 给整个化产回收乃至全厂生产带来混乱。由于预热器和饱和器是配套的, 通常二个系统一用一备, 当阻力升高到一定时, 只有切换到另一套备用的饱和器系统生产, 将阻力高的煤气预热器拆卸检修清理。

1 硫铵工段煤气预热器堵塞原因分析

江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司 (以下简称“淮钢”) 焦化厂硫铵煤工段煤气预热器曾发生堵塞, 从检修现场看, 管壁附着的污垢主要成分为腐蚀的铁、少部分黑色的焦油及硫磺、萘等煤气夹带物。由此可见, 前两个工段煤气净化效果不好和预热器严重腐蚀是造成设备堵塞的原因。

2 常用的清扫方法

常用的预热器清扫方法主要有人工机械法和酸洗法。

2.1 人工机械法

使用管道输送机辅以人工用螺纹钢塞进去, 两个人来回拉, 同时用水枪冲洗, 把污垢清洗出来。这种方法劳动强度大效率低且污染作业面。

2.2 酸洗法

用浓度为3%的盐酸, 加入0.2%浓度为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铵和二氧化碳, 水垢消失。但此方法操作涉及强酸容易伤人, 掌握不好会造成过量的洗刷, 而使管壁变薄, 减少设备寿命。

3 处理措施

(1) 在工艺上严格执行操作规程, 控制初冷器后煤气集合温度为21~22℃, 加强电捕焦油器的维护, 减少停机时间, 努力提高捕集的效率, 达到机后焦油含量每立方米煤气小于0.02 g, 萘小于0.4 g;在脱硫工段, 要求塔顶喷洒脱硫液中的悬浮硫含量小于1.5 g/L。出工段的煤气中硫化氢含量小于100 mg/m³。另外从脱硫塔到预热器之间的煤气水封保持排液畅通。从源头上把关, 使进入硫铵工段的煤气尽可能少的夹带焦油、萘、硫磺等。

(2) 由于碳钢耐腐蚀性差, 污垢中铁的成分多。对于用碳钢制造的预热器, 改为使用不锈钢制造的预热器。

(3) 预热温度控制不宜太高, 否则焦油中的轻质成分气化后, 重组分粘度大, 流动性差, 易堵塞预热器。为此, 在维护硫铵正常生产时应该减少饱和器的多余水分, 特别是检修或者跑冒滴漏冲刷地面的污水回系统越少越好。否则就要提高预热温度, 而且影响硫铵质量。

(4) 为了解决堵塞问题, 淮钢焦化厂在预热器的顶部安装了一组氨水喷淋装置 (见图1) , 对停产的预热器进行喷淋冲刷清洗, 一般连续冲洗36 h。从增开的窥视孔就可以清楚的看到冲洗效果, 管头能见部分已经非常干净。冲洗的介质用蒸氨废水, 它的氨氮浓度已经大大的降低了, 对设备腐蚀性不大, 而且温度还比较高, 正好充分的利用这部分资源和热能。冲刷后的废水经沉淀池去残渣后自流进入生化无害化处理。如果水质比较差的时候可以切换至机械化氨水槽。

4 结束语

从源头控制煤气中的杂质, 且定期用蒸氨废水冲洗预热器管线, 可以将煤气预热器的阻力始终在500~800Pa之间, 使整个生产进入良性循环, 为洗脱苯和焦炉自用及外供煤气的质量和输送创造了条件。

摘要：分析了江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司焦化厂硫铵煤工段煤气预热器发生堵塞的原因, 提出从源头控制煤气中的杂质, 且定期用蒸氨废水冲洗预热器管线, 可以将煤气预热器的阻力始终在500800Pa之间, 使整个生产进入良性循环。

螺旋板换热器在煤气生产中的应用篇3

1 列管式换热器存在的问题

根据列管换热器的工作原理, 其工作的过程中表现出来的问题包括:

1.1 堵塞严重。

换热器的主要工作原理便是将焦油以及灰尘等各种在工作过程中产生的杂物输送到换热器外部, 为此在这些杂质通过换热器的时候就会吸附在换热管的内壁上, 随着时间的推延以及杂质的积累, 列管式换热器便会出现堵塞, 比如氨气废水会在六个月左右便堵塞换热器, 进而影响换热效果以及化工产品的回收, 耽误工作效率, 不得不对换热器进行检修与更换。

1.2 腐蚀严重。

输送的杂物与废气中包含了大量的有腐蚀性的气体与物质, 会对换热器的无缝钢管的通道内壁造成化学腐蚀, 受到腐蚀的通道内壁会在换热器运作的过程中发生物料的泄露, 进而影响换热器的正常运行, 影响煤气的生产与输送进程。

1.3 垫片失效。

列管换热器的垫片多为石棉材质的, 在腐蚀性的环境条件下容易受到温湿度条件的变化, 而产生变形失效, 造成物料的泄露, 继而带来环境的污染以及原料的浪费。垫片故障的时候需要对垫片进行更换, 更换垫片是一项耗时费力的工作, 严重影响煤气生产的正常进行。

1.4 质量不良。

胀接管由于温度与压力的波动而容易产生变形与脱落, 使得胀接管在设备中的位置发生改变, 影响设备的正常使用, 造成原料的泄露与浪费。即便是局部的维修与更换都需要较长时间的耽搁以及较高的维修费用, 加上因为停产而带来的经济损失, 使得列管式的换热器在使用的过程中具有较高的经济成本, 较大的投入产出比, 不具有经济角度的实用性以及长久的应用优势。

2 螺旋板换热器的结构

2.1 体积小, 占地面积小。

相较于体量较大的列管式换热器, 螺旋板式的换热器具有较小的体积以及较小的占地面积, 大约为列管式换热器的30%左右, 能够在相同的空间内安装更多的数量, 从而提高生产的效率。

2.2 传热效率高。

相较于列管式换热器, 螺旋式换热器具有更高的传热效率, 大约是列管式换热器传热功率的二到四倍, 因为螺旋板式的换热器能够在液体或者气体流速较低的情况下增强气体或者液体的扰动, 通过期间的湍流与漩涡来增强传热的效果与功率, 进而提高工作效率。

2.3 金属材料消耗量少。

相较于列管式的换热器构造, 在原料使用方面, 螺旋式换热器每平方米所使用的金属耗材比列管式的少了30%左右, 具有较高的经济效益。

2.4 热量的损失小, 可以很好的提高余热的利用效果。

由于在使用的过程中仅仅是板片周边的构造接触了外部的空气环境, 所以热量的损失较小, 在同等条件的环境下, 可以大幅地的降低蒸汽的使用量, 从而减少了使用过程中的能源以及经济投入。

2.5 抗腐蚀、少结垢。

这对于换热器来讲是最大的优势, 由于螺旋式换热器是通过对于气体或者液态的扰动来实现杂质的输送过程的, 所以在输送到过程中杂质的粘结与附着现象便不十分明显, 相较于列管式的换热器具有较少的污垢, 通过实际使用过程中的数值测算, 大约只相当于列管式换热器的十分之一左右, 加上螺旋式换热器在钢管构造以及构成方面的技术改革, 较大的减少了其对于腐蚀物质与其气体的敏感度, 所以具有较高的抗腐蚀性, 能够显著的提高换热器的使用寿命。

3 螺旋板换热器替代列管式换热器的使用效果评价

为了节约经济成本以及保证企业生产的正常进行, 在实践的过程中只是将部分的废水换热器、配有冷却器以及苯冷却器换为了螺旋板式的换热器, 并根据原有的列管式换热器的工作记录多工作结果进行了对比, 通过以下几方面的比较与对照, 可以看出螺旋板式的换热器完全可以满足生产要求, 成为新型的换热器主力军。

3.1 提高了化工产品的回收率

由于螺旋板式的换热器具有较高的传热效率、较充足的物料以及较简单的操控工艺, 所以在应用的过程中具有较好的废弃回收利用率以及较高效的工作效率, 屡屡创下了工作记录的新高, 加上其较长的使用寿命以及较少出现使用故障, 所以在提高生产效率方面具有着显著的优势以及较好的应用前景。

3.2 改善了煤气质量

在更换了螺旋式换热器之后, 城市供应使用的煤气质量都得到了明显的改善与提高, 不仅保护了空气质量, 还因为笨回收效率的提高而同时实现了对于水体的保护, 提高了城市的环境质量, 改善了居民的生活质量。

3.3 提高了经济效益

由于螺旋板式的换热器据哟较小的经济投入以及较好的工作效率, 极大的减少了购置成本以及因为维修而带来的生产暂停, 为企业带来了更大的经济效益, 提高了企业的利润空间。在满足了同等的生产条件的情况下, 需要三台列管式换热器共同工作, 而螺旋板式的换热器只需要两台便可以实现生产目标, 而且在资金投入方面, 也节省了一半左右的成本, 所以具有较低的成本投入。

3.4 延长了设备的使用寿命

由于螺旋板式的换热器具有较小的管内污垢, 所以不容易发生堵塞或者瘫痪, 具有较长的使用寿命, 能够很好的保障生产的顺利进行。

根据实践的数据以及比较的结果, 我们可以看出大部分的换热器在六年之内的时间里都是能够正常高效工作的, 加上几乎不需要维修或是换件的进行与投入, 是企业生产首选设备。

3.5 保证了生产的安全性

由于螺旋板板式的换热器具有较少的设备内部污垢, 所以在使用到过程中便能够保证生产的安全进行, 减少因为设备故障而带来的生产事故发生的概率, 极大的改善了相关系统与设备的运作状态, 保证了整个煤气生产系统的正常运行。尤其是像煤气鼓风机油冷却器可以在长达十年的时间里不发生一次泄漏或是故障, 极大的提高了生产的效率。

3.6 提高了管理效率

由于螺旋式换热器在结构与组成方面进行了改进与完善, 所以在使用的过程中便很少出现因为垫子的移位而产生的原料泄漏问题, 减少了工作现场的污染, 提高了环境质量, 这也就减轻了管理人员的任务量, 提高了管理的效率, 减少了原料的浪费。

4 结束语

在煤气生产的过程中, 换热器的运作状态不仅关系着自身的工作效率, 更关系着相关设备的状态与效率, 为了保证生产的顺利进行, 引进与扩大螺旋式换热器不仅具有较高的经济效益, 更具有现实的提高生产效率的作用, 是经过多年实践证明的结论, 值得相关企业推广使用。

参考文献

[1]王海.螺旋板换热器在煤气生产中的应用[J].云南科技管理, 2011 (12) .

[2]祝新红.螺旋板换热器在甲酯生产中的应用[J].当代化工, 2013 (08) .

煤气预热器篇4

焦化厂炼焦过程中焦炉炭化室导出的煤气温度达650℃～700℃, 必须冷却。煤气在桥管和集气管内的冷却, 是用循环氨水通过喷头强烈喷洒进行的。当细雾状的氨水与煤气充分接触时, 高温煤气放出大量显热, 使氨水雾滴迅速升温和汽化, 将煤气温度降到80℃～85℃。

由于固定管板式列管换热器结构简单、紧凑、造价低, 所以焦化厂粗煤气冷却采用固定管板式换热器[1]。

1 固定管板式列管换热器的结构

固定管板式列管换热器的结构主要有封头、管箱、壳体、管板、换热管、拉杆、折流板、仪表接口、接管法兰、膨胀节、排气孔、支座等[2], 如图1所示。

2 固定管板式列管换热器结构改进设计

2.1 设计参数

固定管板式列管换热器主要设计参数如表1所示。

2.2 材料的选择

材料的选择主要考虑焦化厂粗煤气冷却用固定管板式列管换热器工作过程中的介质特性和工艺特性, 以及设备制造过程中材料的焊接性、工艺性和经济性, 如表2所示。

2.3 管箱封头盖板的改进设计

换热器使用的盖板在制造中一般要用厚钢板进行锻造, 制造比较困难。为此本设计使用30 mm的封头板, 盖板重量大大减轻, 同时检修方便。

2.4 进出口设计

2.4.1 接管外伸长度

经计算可知管程接管规格为φ114×3.6 mm;壳程接管规格为φ219×6.3 mm

2.4.2 接管与筒体、管箱壳体的连接

均采用插入式焊接结构, 接管不得凸出壳体内表面。

2.5 管板与换热管改进设计

2.5.1 管板设计

管板延长部分兼做法兰, 其结构如图2所示。

2.5.2 管板与换热段连接接头失效分析及改进

列管式换热器换热管与管板的连接形式主要有胀接和焊接两种, 本设计中管板与换热段连接采用焊接, 换热器在生产中由于应力作用及腐蚀等问题而引起列管式换热器失效, 造成非计划停车, 严重影响了生产。焊接时, 由于高温产生热影响区的附近组织出现塑性变形, 加上焊接时未完全按工艺要求施焊, 易形成较大的残余应力和应力集中, 这是产生腐蚀的主要原因。

(1) 结构设计上的改进。在壳程上层的冷却水出口处前增设溢流挡板, 保证冷却水充满整个空间, 消除壳程冷却水空隙形成的空气层, 避免上管板与换热管连接处干湿变化引起的腐蚀;换热管与管板的连接采用强度焊加贴胀的结构, 贴胀消除管与管板孔之间的间隙防止间隙腐蚀的产生, 并增强抗疲劳破坏的能力;采用液压胀管, 增加管板厚度, 保证胀接长度。

(2) 制造过程中的几个问题。严格控制管孔的加工精度;折流板与管板必须固定在一起加工, 最后拆开进行一次扩孔、倒角, 以保证所有管孔同心;换热管外径偏差必须符合国标;控制焊接工艺, 防止大电流焊接引起过热, 造成组织晶粒过大及产生过大的残余应力。不允许有气孔、裂纹及夹渣等缺陷;贴胀采用液压胀接的方法, 保证管板与管的连接处胀度一致, 整个长度上应力均匀分布;设备制造完毕后进行水压试验, 保证时间适当延长, 可以消除部分应力。水压试验合格后进行气密性试验;设备安装前, 对两端管板进行涂层防腐处理, 防腐层应紧密, 不能有脱壳。

2.5.3 换热管的排布设计

换热管排布形式为三角形排布[3], 其结构如图3所示。

2.6 膨胀节的选型

采用波形膨胀节, 由于壳体流速较大, 故需设置内衬套, 其结构如图4所示。

按GB 16749-1997选取膨胀节规格:膨胀节ZDWC 600-0.6-1×6×1× (Q235-A)

2.7 拉杆与定距管

根据计算, 拉杆总长按实际需要取为2600mm。定距管的尺寸与所在换热器的换热管规格相同, 即φ25×2.5 mm。

2.8 管板与法兰连接

管板与法兰连接采用螺栓连接, 密封面型式为凹凸密封面。

2.9 排气管与排液管设计

其接管规格及接管法兰规格分别按GB/T17395-1998和GB/T9115.2-2000选取。

2.1 0 支撑结构设计及选型