横管式初冷器阻力增大的原因分析与应对措施

广东化工 2013年第1期· 128 · 第40卷总第243期横管式初冷器阻力增大的原因分析与应对措施任红星(中煤九鑫焦化有限责任公司，山西晋中 031307)[摘要]文章简述了焦化厂横管式初冷器长期非正常运行后存在的问题，重点分析了横管式初冷器阻力增大的原因，提出了应对阻力增大的解决措施。

通过严格控制炼焦的操作制度和对初冷器喷洒液的更换与吹扫，阻力增大的问题得以有效控制和解决。

[关键词]焦化；横管式初冷器；阻力；措施[中图分类号]TH [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2013)01-0128-02The Reason Analysis and Response Measures of the IncreasedObstruction to the Horizontal Tube Primary CoolerRen Hongxing(China Coal & Coke Jinxin Co., Ltd., Jinzhong 031307, China)Abstract: The problems existing in the horizontal tube primary cooler under the long-term non-normal operation in the coking plant were briefly described. The reasons of the increased obstruction in the horizontal tube primary cooler were analyzed. The response measures to the increased obstruction were proposed. The problems of the increased obstruction were able to effectively control and solve while the coking process operating system was strictly controlled and the spray fluid was replaced and the horizontal tube primary cooler was purged.Keywords: coking；the horizontal tube primary cooler；obstruction；measure初冷是煤气净化的基础，只有保证初冷单元正常、稳定的运行，才能实现对煤气的优质净化和化学产品较高的回收率[1]。

由于横管式初冷器具有占地面积小、给热效率高、冷却和除萘效果优的优点，被广泛应用于现代大型焦化煤气初步冷却工艺中[2]。

我公司为年产200万t焦炭的焦化企业，煤气初冷设备也采用该种初冷器，设计为4开1备。

然而在今年入冬前，出现了初冷器阻力增大、初冷器前吸力小的问题，以至于鼓风机前的煤气集合温度高达30 ℃以上，甚至有时候达到40 ℃，阻力有时候在短短的几天内就能从1 kPa增大到2~3 kPa，严重影响了鼓风机的正常运行。

由于阻力增长较快，初冷器的倒用频率也加大，吹扫次数变多，极的大增加了工人的劳动强度，严重影响了煤气系统后续工艺的正常生产。

1 横管式初冷器运行工艺我公司的5台横管初冷器并联操作，煤气从横管初冷器上部进入，为了保证初冷器对煤气的冷却效果，用水对煤气分3段进行冷却。

上段同中段一样，用进水水温为32 ℃、出水水温为45 ℃的循环水对煤气进行冷却。

下段用16 ℃制冷水将煤气冷却至18～22 ℃。

为保证初冷器的冷却除萘效果，在中、下段顶部连续喷洒焦油、氨水混合液，在上段顶部用热氨水循环喷洒，以清除管壁上的焦油、萘等杂质。

初冷器上、中段排出的冷凝液经水封槽流入上段冷凝液槽，用泵将其送入初冷器中段顶部循环喷洒，下段冷凝液槽内多余的部分送到机械化氨水澄清槽。

初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，用泵将其送入初冷器下段顶部循环喷洒，下段冷凝液槽内多余部分流入上段冷凝液槽。

2 横管式初冷器阻力增大的原因分析2.1 循环冷凝喷洒液质量差，喷洒量不足初冷器在运行过程中，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，喷洒液的温度在75 ℃左右，分中上部和下部两路喷洒。

一般要求循环喷洒液中的轻质焦油组分占整个喷洒液的40 %~50 %，而当循环喷洒液中的轻质焦油组分所占比例降低较多，也就是喷洒液的质量变差时，对附着在换热管壁上的焦油、萘等的冲洗效果会大大降低，严重影响喷洒液的溶萘、洗萘能力，造成中上部和下部管道间的焦油、萘等的积存[3]。

同时，但由于喷洒液质量本身较差，不足以将换热管道上附着的杂质清理彻底，再加上经常用蒸汽进行吹扫，随着时间的推移，积存的杂质在反复升温、冷却的过程中物理结构发生变化，致使密度和粘度增加，堵塞初冷器加热蒸汽管线，造成初冷器煤气流道截面积减少，从而引起初冷器阻力的反复增加。

另一方面，初冷器张的喷洒管孔径小，极易堵塞，而喷洒液中含的焦油、焦粉、煤粉等杂质以及管道中积有铁锈，极易形成堵塞物，致使喷洒量减少，喷淋密度不够，换热管外沉积的焦油、萘等会越积越多，从而造成焦油、萘沉积，增加初冷器的阻力。

2.2 冷却水上水温度控制不合理，未按设计指标运行我公司的循环水上水温度偏离设计值32 ℃较多，在冬季运行中达到了26 ℃，低温水上水某些时段达到了14 ℃甚至更低，回水温度相应也就降低。

首先看初冷器上下段的温度分配，情况如表1所示。

表1 初冷器上下段温度控制与设计对照[1] Tab.1 Primary cooler upper and lower temperature control anddesign[1]各点温度循环水段后煤气温度/℃低温水段后煤气温度/℃设计值 40 19~21 实际值 36 22~24从表1中可以看出，煤气温度在循环水段偏离设计值较多，在低温水段有轻微偏离。

当冷却水上水温度控制不合适时，就会造成循环水段后煤气温度不符合设计值，而对循环水段后的煤气温度控制是保证初冷器上下段不积萘的重要因素，原因是在初冷器煤气自上而下流动的过程中，温度逐渐降低，煤气中萘的饱和度也随之降低，不同温度下煤气中萘的饱和量见表2，在50~55 ℃范围内，煤气中的萘比本接近该温度下的饱和量，此时开始有萘析出，由于在煤气冷却过程中还有大量的焦油和氨水冷凝下来，因此，析出的萘全部溶解于焦油中，随着温度继续降低，焦油和氨水冷凝量减少，致使进一步析出的萘沉积到横管外壁上，降低传热效率，增加初冷器阻力[3]。

当低温冷却水温度过低时，初冷器后煤气温度也越低，沉积在换热管外壁上的萘越多，而且温度低还影响冷凝液的洗萘效果，造成初冷器阻力上升加快。

实际操作也表明，初冷器后煤气温度低于20 ℃时阻力上升加快[4-5]。

表2 不同温度下煤气中萘的饱和量[1]Tab.2 Different temperature gas Naphthalene saturated amount of[1] 温度/℃饱和量20 0.4325 0.76630 1.31535 2.19040 3.54945 5.62150 8.73852 10.5955 18.38[收稿日期] 2012-11-30[作者简介] 任红星(1979-)，男，河南人，硕士，工程师，技术部副部长，主要从事焦化厂的技术管理工作。

2013年第1期广东化工第40卷总第243期 · 129 ·2.3 炼焦操作制度不合理，塌煤掉角多目前捣固型焦炉被广泛采用，捣固焦生产要求炼焦配煤细度要达到80 %以上。

而当细度增加、配合煤水分增大时，会常常出现塌煤和掉角的现象，大量的煤粉随着荒煤气进入横管冷却器中，与初冷器中的萘微晶一起被焦油粘结形成粘稠不宜流动的结合体，这种结合体沉积在初冷器的管间，这部分结合体不易被喷洒液洗涤下来，越积越多，从而使初冷器的阻力增加。

当炼焦加热制度不合理时，炉顶空间温度达到830 ℃以上，生成的石墨增多，再加上石墨清理操作不到位，在生产出现异常时，大量的石墨、焦粉以及管道的锈蚀物等将随着荒煤气进入初冷器，与冷凝液中的轻质焦油一起形成了团状物附着在初冷器换热管壁上，部分被喷洒液冲洗下来的团状物进入喷洒液中，造成喷洒管的堵塞，从而形成恶性循环，致使初冷器阻力增加。

2.4 初冷器的清扫制度执行不到位，吹扫不彻底很多企业在初冷器出现阻力较大时，才开始采取蒸汽吹扫的措施，而没有按照制定的定期对初冷器进行吹扫维护的制度去执行。

同时，由于清扫方式是直接采用蒸汽吹扫，致使焦油、萘等的混合杂质受热发生变化而出现固化，扒附在换热管壁上，更不易被剥落去除，经过反复的蒸汽吹扫反而使这些混合杂质越扒越牢，影响传热效果。

3 横管式初冷器阻力增大的应对措施3.1 控制合理的冷凝液组分，及时补充轻质焦油正常操作时，控制下段冷凝液槽焦油含量为40 %~50 %，中上段为20 %~30 %，因为初冷器中段煤气温度较正常时低，萘主要在初冷器中段部分析出，因此需加大中段冷凝液中焦油含量。

具体作法是：稳定机械化氨水澄清槽的油水界位，保证补充焦油含水不超过50 %，由机械化氨水澄清槽同时向下段冷凝液槽补充轻质焦油，保证补给量高于设计值。

这样下段冷凝液中焦油溢到中段，从而提高中段冷凝液的焦油含量，改善喷洒液组成。

必要时，可将除焦油器除下的轻质焦油也一并引入下段冷凝液槽中作为补充[6-8]。

3.2 严格控制冷却水的上水温度按设计指标执行循环水的上水指标严格控制在32 ℃，低温水上水指标严格控制在16 ℃，严密关注初冷器中煤气在中段之后的温度，按照设计值40 ℃执行。

当出现偏离时，及时调整冷却水的用量，保证煤气在中段后的温度在40 ℃。

只有保证稳定的水温，才能使煤气中萘在初冷器中按设计要求分段析出，从而使初冷器在设计范围内稳定运行。

3.3 控制焦炉操作指标，避免塌煤掉角对于焦炉捣固生产，从焦炉操作制度上做进一步的改善，保持炭化室装煤不塌煤，尽量装满煤保证不缺角，稳定循环氨水压力，在保证焦炭均匀成熟的前提下，尽量降低炉顶空间温度，一般炉顶空间温度不宜超过800 ℃。

3.4 改变初冷器的清扫方式，定期清扫制定初冷器清扫周期和清扫方式，具体做法如下：一般当初冷器的阻力达到1 kPa时，必须组织进行初冷器的清扫操作；清扫方式不能一味的采用蒸汽直接加热吹扫，而是先停煤气，用75 ℃甚至温度更高的热氨水进行喷淋清洗8 h，之后再用蒸汽进行吹扫，待初冷器顶部放空管冒出蒸汽后2 h即可停止蒸汽吹扫，最后再用75 ℃甚至温度更高的热氨水进行喷淋清洗4 h。