王 飛

（唐鋼美錦（唐山）煤化工有限公司，河北唐山 063700）

焦油儲(chǔ)槽脫水是影響著焦油質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，而加熱器溫度的控制直接決定焦油脫水的好壞。目前常規(guī)的焦油儲(chǔ)槽加熱器位于焦油儲(chǔ)槽底部，隨焦油儲(chǔ)槽長(zhǎng)周期運(yùn)行使用，底部焦油渣會(huì)逐漸沉積在加熱器盤管上，導(dǎo)致加熱器傳熱效率顯著下降，焦油脫水溫度達(dá)不到要求影響脫水效果，積累到一定程度需停工清理焦油渣以恢復(fù)加熱器功能。加熱器所用加熱介質(zhì)為蒸汽，普遍存在溫度不易調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)幅度過大時(shí)容易造成管道激烈振動(dòng)導(dǎo)致加熱器盤管泄漏，造成焦油儲(chǔ)槽內(nèi)進(jìn)入冷凝水使脫水效果惡化，總之，無論從加熱器位置、加熱介質(zhì)都存在弊端影響著焦油儲(chǔ)槽脫水效果。因此有必要對(duì)傳統(tǒng)的焦油儲(chǔ)槽加熱器加熱方式加以改進(jìn)。

焦?fàn)t荒煤氣的余熱利用得以實(shí)施和推廣，目前對(duì)治理霧霾天氣和環(huán)境污染治理具有廣闊前景。自現(xiàn)代煉焦技術(shù)發(fā)展以來，國(guó)內(nèi)外很多專家學(xué)者都在進(jìn)行著上升管荒煤氣余熱回收的研究，國(guó)家也對(duì)這個(gè)課題相當(dāng)重視，一些高新技術(shù)廠家也將目光放在荒煤氣余熱回收的研究上，希望能夠掌握在荒煤氣余熱回收技術(shù)中取得突破來獲得核心競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，上升管余熱回收技術(shù)進(jìn)行很多種嘗試，取得了一些成果，但是由于存在著荒煤氣的結(jié)焦、泄漏、安全性差等技術(shù)問題沒有得到很好的應(yīng)用。目前為止，還沒有形成一種高效、可靠、安全的余熱回收技術(shù)，大部分焦化廠還沒有對(duì)荒煤氣的熱量進(jìn)行回收利用。

1 新式焦油儲(chǔ)槽設(shè)計(jì)思路

本文所要解決的技術(shù)問題是提供一種新式結(jié)構(gòu)焦油儲(chǔ)槽加熱器技術(shù)，這種實(shí)用新型技術(shù)可以避免焦油渣沉積于加熱器盤管上，防止因加熱器黏附焦油渣造成加熱效果降低，不需停工清理加熱器盤管表面堵塞物；不使用蒸汽作為加熱介質(zhì)、提高焦油儲(chǔ)槽溫度可控程度，避免加熱器盤管劇烈振動(dòng)，延長(zhǎng)加熱器使用壽命。

新式結(jié)構(gòu)焦油儲(chǔ)槽加熱器（見圖1），由內(nèi)錐套筒式焦油儲(chǔ)槽、錐形盤管加熱器、焦?fàn)t上升管、導(dǎo)熱油循環(huán)泵、導(dǎo)熱油地下儲(chǔ)槽、導(dǎo)熱油高位膨脹槽、油氣分離器組成。焦油儲(chǔ)槽為內(nèi)錐式結(jié)構(gòu)，內(nèi)錐底部距焦油儲(chǔ)槽底部1.0~3.0m，內(nèi)錐上分布2~5層，每層水平均勻分布2~8個(gè)孔，所開孔孔徑為100~1 000mm，錐形盤管加熱器位于內(nèi)錐上部外側(cè)，導(dǎo)熱油循環(huán)泵將導(dǎo)熱油送至錐形盤管加熱器，再由錐形盤管加熱器送至焦?fàn)t一系列上升管夾套進(jìn)行加熱，再進(jìn)入錐形盤管加熱器對(duì)焦油儲(chǔ)槽加熱，所述導(dǎo)熱油的油氣分離器及導(dǎo)熱油高位膨脹槽、導(dǎo)熱油地下儲(chǔ)槽利用蒸氨導(dǎo)熱油系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備。

圖1 新式結(jié)構(gòu)焦油儲(chǔ)槽加熱器示意圖

該技術(shù)通過利用內(nèi)錐套筒式結(jié)構(gòu)焦油槽，將焦油儲(chǔ)槽加熱器以倒立內(nèi)錐盤管式結(jié)構(gòu)且位于內(nèi)錐上部外側(cè)，避免焦油渣沉積于加熱器盤管上，解決了因加熱器黏附焦油渣停產(chǎn)清理加熱器的技術(shù)難題，利用焦?fàn)t上升管余熱加熱導(dǎo)熱油，再以導(dǎo)熱油加熱焦油，實(shí)現(xiàn)了余熱高效利用，且加熱方式均勻可控，解決了因使用蒸汽不易控溫、管道振動(dòng)易損壞的技術(shù)難題，提高了焦油脫水質(zhì)量，節(jié)能、環(huán)保效應(yīng)顯著。

2 實(shí)施方式

該技術(shù)由內(nèi)錐套筒式焦油儲(chǔ)槽、錐形盤管加熱器、焦油儲(chǔ)槽遠(yuǎn)傳溫度計(jì)、導(dǎo)熱油循環(huán)泵、導(dǎo)熱油循環(huán)泵旁通閥、導(dǎo)熱油電動(dòng)流量調(diào)節(jié)計(jì)、焦?fàn)t、上升管、上升管夾套、油氣分離器、導(dǎo)熱油高位膨脹槽、導(dǎo)熱油地下儲(chǔ)槽組成。

內(nèi)錐套筒式焦油儲(chǔ)槽的內(nèi)錐與水平方向夾角為30°，在內(nèi)錐的垂直高度1/7、3/7、5/7處分別水平均勻分布4個(gè)圓孔，這些圓孔直徑為200mm。內(nèi)錐底部至內(nèi)錐套筒式焦油儲(chǔ)槽的底部垂直距離為1.5m，在內(nèi)錐套筒式焦油儲(chǔ)槽的側(cè)壁裝有焦油儲(chǔ)槽遠(yuǎn)傳溫度計(jì)。內(nèi)錐套筒式焦油儲(chǔ)槽的加熱器為錐形盤管加熱器，該加熱器位于內(nèi)錐上部且與內(nèi)錐側(cè)邊平行，錐形盤管加熱器的盤管層垂直距離為4cm、盤管為φ57×3、材質(zhì)為304不銹鋼。

由錐形盤管加熱器底部位置接管道至導(dǎo)熱油循環(huán)泵，導(dǎo)熱油循環(huán)泵的出口管道引至焦?fàn)t的上升管夾套，導(dǎo)熱油在上升管夾套走向?yàn)橄逻M(jìn)上出，導(dǎo)熱油經(jīng)上升管夾套加熱后進(jìn)入錐形盤管加熱器的頂部位置，一系列上升管夾套在底部和頂部分別裝有上升管夾套導(dǎo)熱油進(jìn)口閥、上升管夾套導(dǎo)熱油出口閥，如圖2所示。

圖2 上升管換熱器外觀結(jié)構(gòu)圖

導(dǎo)熱油選擇及運(yùn)行保障措施：

導(dǎo)熱油的質(zhì)量和運(yùn)行參數(shù)是保證導(dǎo)熱油壽命和導(dǎo)熱油系統(tǒng)的重要因素。導(dǎo)熱油選用耐高溫合成導(dǎo)熱油，最高使用溫度350℃，進(jìn)出上升管導(dǎo)熱油溫度為240~270℃。

合成導(dǎo)熱油主要是由芳烴組成的，芳烴是分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?，其輕組分主要為一些可燃的低沸點(diǎn)碳?xì)浠衔铩Ｅ蛎洸鄣呐欧盼镌谥笥碗A段主要是水蒸氣和輕組分的混合物，在正常運(yùn)行情況下主要是輕組分氣體數(shù)量很少，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中沒有相關(guān)的環(huán)保要求，排放管可以高空排放。

為了保證導(dǎo)熱油系統(tǒng)的正常運(yùn)行和提高導(dǎo)熱油的壽命，采用較大流量并保證在導(dǎo)熱油上升管和管道較高的流速（導(dǎo)熱上升管內(nèi)不低于1.5m/s）。

由于焦?fàn)t是連續(xù)運(yùn)行的，上升管中的荒煤氣始終在比較高的溫度向工作。為了避免導(dǎo)熱油在進(jìn)入上升管夾套內(nèi)由于溫度急劇升高造成的損害，導(dǎo)熱油應(yīng)在導(dǎo)熱油爐輔助系統(tǒng)進(jìn)行脫水脫氣并加熱到約270℃時(shí)再切入到上升管內(nèi)。

如表1所示，為了防止導(dǎo)熱油老化延長(zhǎng)其使用壽命，嚴(yán)格控制的因素有以下幾種：

表1 唐鋼美錦焦?fàn)t上升管的煤氣取熱量初步計(jì)算

1）導(dǎo)熱油從熱油爐出口溫度，要使用至少應(yīng)低于該油品最高使用溫度30℃；導(dǎo)熱油進(jìn)出口溫差應(yīng)低于30℃，盡可能采用較低溫差值，如20℃左右，還應(yīng)盡量消除熱油溫度較大波動(dòng)。

2）嚴(yán)格執(zhí)行加熱爐的安全操作規(guī)章流程，嚴(yán)禁超溫運(yùn)行，否則會(huì)將導(dǎo)熱油嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致提前報(bào)廢。

3）導(dǎo)熱油在上升管換熱器管內(nèi)中進(jìn)行流動(dòng)的時(shí)候是處于紊流狀態(tài)，流速要在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi)。

4）膨脹槽的容積為全系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)熱油最高使用溫度運(yùn)行的膨脹量1.3倍以上，運(yùn)行中膨脹槽溫度一般應(yīng)低于70℃。

5）導(dǎo)熱油事故槽，安裝在系統(tǒng)的最低位置，其容積為滿足最大隔離區(qū)間全部熱油體積的1.3倍以上。

6）防止導(dǎo)熱油混入異物。

導(dǎo)熱油循環(huán)泵的出口管道裝有導(dǎo)熱油電動(dòng)流量調(diào)節(jié)計(jì)，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油流量對(duì)內(nèi)錐套筒式焦油儲(chǔ)槽的焦油溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。導(dǎo)熱油循環(huán)泵的出口管道接至原蒸氨導(dǎo)熱油系統(tǒng)油氣分離器，油氣分離器分離的油氣進(jìn)入原蒸氨導(dǎo)熱油系統(tǒng)的導(dǎo)熱油高位膨脹槽，導(dǎo)熱油高位膨脹槽放空至導(dǎo)熱油地下儲(chǔ)槽。

3 結(jié)束語

針對(duì)傳統(tǒng)焦油儲(chǔ)槽蒸汽加熱溫度不易控制且焦油渣容易沉積在底部加熱器上影響傳熱效果的弊端，設(shè)計(jì)了內(nèi)錐套筒式焦油儲(chǔ)槽，錐形盤管加熱器位于內(nèi)錐上部外側(cè)，導(dǎo)熱油循環(huán)泵將導(dǎo)熱油送至錐形盤管加熱器，再由錐形盤管加熱器送至焦?fàn)t一系列上升管夾套進(jìn)行加熱，該創(chuàng)新技術(shù)可避免加熱器黏附焦油渣而停產(chǎn)清理加熱器，利用焦?fàn)t上升管余熱加熱導(dǎo)熱油，再以導(dǎo)熱油加熱焦油，實(shí)現(xiàn)余熱高效利用，可提高焦油脫水質(zhì)量，節(jié)能、環(huán)保效應(yīng)顯著。