第三章 煤气的输送和煤焦油雾的清除第一节 煤气输送系统及管路煤气由炭化室出来经集气管、吸气管、冷却及煤气净化、化学产品回收设备直到煤气储罐或送回焦炉或到下游用户，要通过很长的管路及各种设备为了克服设备和管道阻力及保持足够的煤气剩余压力，需设置煤气鼓风机同时，在确定化产回收工艺流程及选用设备时，除考虑工艺要求外，还应该使整个系统煤气输送阻力尽可能小，以减少鼓风机的动力消耗一、煤气输送系统及阻力煤气输送系统的阻力，因回收工艺流程及所用设备的不同而有较大差异，同时也因煤气净化程度的不同及是否有堵塞情况而有较大波动现就大型焦化厂三种流程情况比较介绍见表3—1表3－1 煤气输送系统的阻力阻 力 项 目系统I阻力/kPa系统Ⅱ阻力/kPa系统Ⅲ阻力/kPa鼓风机前的阻力(吸入方) 集气管到鼓风机的煤气管道 煤气初冷：(1)并联立管冷却器 (2)横管间冷及空喷直冷 煤气开闭器 合计鼓风机后的阻力(压出方) 鼓风机到煤气储罐的煤气管道 电捕焦油器 氨的回收：(1)鼓泡式饱和器 (2)喷淋试饱和器 (3)空喷式酸洗塔 (4)洗氨塔’ 油洗萘塔 煤气最终冷却器：(1)隔板式 (2)空喷式 洗苯塔：(1)填料式(2～3台) (2)空喷式(2台) 1.471～1.961 0.981～1.471 0.490～1.471 2.942～4.903 2.942～3.923 0.2942～0.490 5.394～6.374 (2.0～2.2) 0.4905～0.981 0.7845～1.177 1.471～1.961 1.471～1.961 0.490～O.981 0.490～1.471 2.452～4.413 2.942～3.923 0.2942～0.490 0.981～1.961 0.490～0.981 0.0981～0．392 0.1961～0.7845 4.4～5.9 1.5～2.0 0.490～1.471 0.4～0.5 0.8～1.0 2.0～2.5脱硫塔：(1)特拉雷特填料 (2)木格填料 (3)钢板网填料 剩余煤气压力 吸气机前的阻力合计 吸气机后煤气压力 合计1.471～1.961 3.923～4.903 L6.769～21.77 (13.375～17.596) 1.765～2.256 3.923～4.903 10.689～15.6911.0～1.510.59～14.871 7.0～9.O 7.0～9.0注：括号内数据为使用喷淋式饱和器时的阻力。
吸入方(机前)为负压，压出方(机后)为正压，鼓风机的机后压力与机前压力差为鼓风机的总压头 上述系统I为目前国内有些大型焦化厂所采用的较为典型的正压(半负压)生产硫酸铵的工艺系统，鼓风机所应具有的总压头为20～26(半负压18～24)kPa系统Ⅱ是生产硫的回收工艺系统(脱硫工序可设于氨回收工序之前)，由于多处采用空喷塔式设备，鼓风机所需总压头仅需13.24～20.10kPa，可以显著降低动力费用系统Ⅲ是全负压水洗氨进行氨分解生产低热值煤气的工艺系统，鼓风机所需总压头为18～24kPa 鼓风机一般设置在初冷器后面这样，鼓风机吸入的煤气体积小，负压下操作的设备和煤气管道少有的焦化厂将油洗萘塔及电捕焦油器设在鼓风机前，进入鼓风机的煤气中煤焦油、萘含量少，可减轻鼓风机及以后设备堵塞，有利于化学产品回收和煤气净化 二、煤气输送管路 煤气管道管径的选用和管件设置是否合理及操作是否正常，对焦化厂生产具有重要意义煤气输送管路一般分为出炉煤气管路(炼焦车间吸气管至煤气净化的最后设备)和回炉煤气管路；若焦炉用高炉煤气加热，还有自炼铁厂至焦炉的高炉煤气管路这些管路的合理设置与维护都是至关重要的。
1．煤气管道的管径选择 管道的管径一般根据煤气流量及适宜流速按下列公式确定 或 (3—1) 式中 S—煤气管道截面积，m2； D—煤气管道管径，m； —选用的煤气流速，m/s； qv—实际煤气量，m3/h 当焦炉的生产能力和配煤质量一定时，炼焦煤气量qv干即为一定对于煤气管道同部位的实际流量qv，可按下式计算： qv = qv干K (3—2)式中 K—把lm3干煤气换算成在t℃和101.3kPa下被水汽所饱和的煤气体积系数(见附表1)； —煤气的表压(当煤气压力低于大气压力时取负值)，kPa 由式(3—1)可知，当选用的煤气流速大时，管道直径可减小，钢材耗量也相应降低，节省基建投资，但会使管路阻力增大，因而鼓风机的动力消耗也随之增大；当流速小时，情况则相反所以，选用的适宜流速应该是折旧费、维修费和操作费构成的总费用最低，对应的流速需多方案计算确定，一般设计中是根据长期积累的丰富经验确定；也可用试差法选择适宜的煤气流速，为了确定适宜的煤气管道管径，可按表3—2所列数据选用适宜流速。
使计算的管道直径与煤气流速符合表3—2的对应数据表3-2 煤气管道直径与流速 管道直径/mm 流速/(m/s) 管道直径/mm 流速/(m/s) ≥800 400～700 300 12～18 10～12 8 200 100 80 7 6 4 注：对于吸煤气主管，允许流速是指除去冷凝液所占截面积后的流速对于Φ800mm以上的煤气管道，较短的直管可取较高的流速，一般可取为14m/s 2.管道的倾斜度 煤气管道应有一定的倾斜度，以保证冷凝液按预定方向自流吸气主管顺煤气流向倾斜度0.010，鼓风机前后煤气管道顺煤气流向倾斜度为0.005，逆煤气流向为0.007，饱和器后至粗苯工序前煤气管道逆煤气流向倾斜度为0.007～0.015 3.管路的热延伸和补偿管路随季节的变化以及管内介质和保温情况的不同，有温度的变化当温度升高和降低时，管路必然发生膨胀或收缩，其数量可由计算得出如果管路可以自由变形，则不会产生热应力但实际管路是固定安装在支架和设备上，它的长度不能随温度任意变化，因此会产生热应力，此热应力作用于管路两端的管托或与管路连接的设备上。
在装牢的管路上，如温度变化所引起的热应力大于材料的抗张压力(或抗压应力)，则因热应力过大会导致煤气管的焊缝破裂、法兰脱落或管子弯曲变形因此，在温度变化较大的管路上不得将其装牢，并需采用一种能承受管路热变形的装置，即热膨胀补偿器在焦炉煤气管道上一般采用填料函式补偿器，在高炉煤气管道上一般采用鼓式补偿器直径较小的煤气管道可用U形管自动补偿，对于小型焦化厂的煤气管道，由于直径较小、转弯较多等特点，则可以充分利用弯管的自动补偿4.安装自动放散装置在全部回收设备之后的回炉煤气管道上，设有煤气自动放热装置如图3-1所示 该装置由带煤气放散管的水封槽和缓冲槽组 图3-1 焦炉煤气放散装置 成，当煤气运行压力略高于放散水封压力(两槽水位差)时，水封槽水位下降，水由连通管流人缓冲槽，煤气自动冲破水封放散；当煤气压力恢复到规定值时，缓冲槽的水靠位差迅速流回水封槽，自动恢复水封功能。
水封高度用液面调节器按煤气压力调节到规定液面煤气放散会污染大气，随着电子技术的发展，带自动点火的焦炉煤气放散装置，已取代水封式煤气放散装置，煤气放散压力根据鼓风机吸力调节的敏感程度确定，以保持焦炉集气管煤气压力的规定值 5．其他辅助设施 由于萘能够沉积于管道中，所以在可能存积萘的部位，均设有清扫蒸汽入口此外，还设有冷凝液导出口，以便将管内冷凝液放入水封槽另煤气管道上还应在适当部位设有测温孔、测压孔、取样孔等第二节 鼓风机及其操作性能 焦化厂用于煤气加压输送的鼓风机有离心式和容积式两种离心式用于大中型焦炉，容积式常用的是罗茨式鼓风机，用于小型焦炉或用于净焦炉煤气的压送 一、离心式鼓风机 1．离心式鼓风机的构造及工作原理离心式鼓风机又称涡轮式或透平式鼓风机，由电动机或汽轮机驱动其构造如图3—2所示，离心式鼓风机由导叶轮，外壳和安装在轴上的两个工作叶轮组成煤气由吸人口进入高速旋转的第一工作叶轮，在离心力的作用下，增加了动能并被甩向叶轮外面的环形空隙，于是在叶轮中心处形成负压，煤气即被不断吸人由叶轮甩出的煤气速度很高，当进入环形空隙后速度减小，其部分动能变成静压能，并沿导叶轮通道进入第二叶轮，产生与第一叶轮及环隙相同的作用，煤气的静压能再次得到提高，经出口连接管被送人管路中。
煤气的压力是在转子的 图3－2 离心鼓风机示意图各个叶轮作用下，并经过能量转换而得到提高 显然，叶轮的转速越高，煤气的密度越大，作用于煤气的离心力即越大，则出口煤气的压力也就越高大型离心鼓风机转速在5000r/min以上，电动机驱动时，需设增速器以提高转速 离心式鼓风机按进口煤气流量的大小有150m3/min、300m3/rain、750m3/min、900m3/min和1200m3/min等各种规格，产生的总压头为29.5～34.3kPa 2．鼓风机输气能力及轴功率的计算 焦化厂所需鼓风机的输气能力可根据煤气发生量按下式计算：qv＝ (3-3)式中 qv—鼓风机前煤气的实际体积流量，m3/h； V—每吨干煤的煤气发生量，m3； —干煤装入量，t/h； T—鼓风机前煤气的热力学温度，K； 。