焦炉上升管水封退水的循环利用改造

郭新伟， 马晨红， 张金丽

(山西焦化集团有限公司，山西 洪洞 041606)

焦炉上升管水封退水的循环利用改造

郭新伟， 马晨红， 张金丽

(山西焦化集团有限公司，山西 洪洞 041606)

经过对系统节约使用新鲜水、减少废污水排放进行研究，5#、6#焦炉上升管水封水量初步测定共计使用新鲜水约10 m3/h，每天产生约200 m3废水，实施上升管水封退水循环使用改造，可实现节水减排、防止管道结垢、减轻电化学腐蚀目的，3个系统改造完成后可节约新鲜水600 m3/d，年可节约水费60余万元。

节水减排;工艺优化;防蚀除垢;管道设计

1 改造的必要性及可行性研究

1.1 现状调查

焦化厂干熄焦自2013年3月份正式投用后，目前干熄焦生产负荷已达到60%以上，第三炼焦车间湿法熄焦用水量大大减少，根据目前对5#、6#焦炉上升管水封退水量初步测定，2座焦炉共计用水量10 m3/h(单座焦炉为5 m3/h消防水水量)，而上升管水封退水又全部退入熄焦池，由于熄焦池水量的增加，不但没有减少生化废水的处理量，而且会使生化水由于没有得到完全的处理，在排入总排时，增加了总排COD超标的可能性。

1.2 必要性

为了进一步缓解生化水处理压力，同时使上升管退水循环节能利用，对5#、6#上升管水封退水进行循环利用改造具有一定的必要性。

1.3 可行性

1)根据目前2座焦炉节约水量计算，全年共计节约用水87 600 m3，以2元/m3价格计算，全年可以节约资金17.52万元。

2)目前，上升管水封退水存在的主要问题是水的结垢问题，水结垢严重势必会造成水管路堵塞，造成水封系统瘫痪。若改造能将水温合理控制在38℃以下(消防水结垢温度为40℃以上时)，进一步消除管路的结垢问题，那么此项改造是可行的。

3)此项改造成功后，可以推广到1#～4#焦炉，从而创造更大的经济利润空间。

2 改造的主要内容

从5#、6#焦炉出炉现状以及生产节约用水方面考虑，需将现有的上升管水封系统进行技术改造，增设上升管水封退水的循环利用装置，做到水封退水循环利用。

具体改造内容:上升管水封退水汇集到集水沟槽内，排至储水槽，循环水槽内设中间隔板，用以沉降水垢或杂物，退水经中间隔板流入另一隔板槽内后，通过管道泵，再打入高置水位槽，高位水槽通过高位水静压原理打入上升管水封补水管线，这一过程完成退水循环利用。

3 施工及材料配件(见第86页表1)

1)在东、西端台上部各安装高置水位槽:高置水位槽由旧储气罐改造，在高置水位槽上设置入水口、出水口、溢流口、排渣口，并安装卧式支架。

2)在东、西端台各安置储水槽，储水槽尺寸3 m×1 m×1 m，内设2层隔板，上部设可移动盖板。

3)按照工艺流程图，用管线、阀门将高置水位槽、储水槽、原上升管上水管线连通，并安装管道支撑架。

表1 施工及材料配件

4 工艺流程(见图1)

上升管水封用消防水进行补水，退水经集水沟槽汇集后，排至内设有2个中间隔板的储水槽，用以沉降水垢或杂物，退水经中间隔板流入最后一个隔板槽内，后通过管道泵，再打入高置水槽，高位水槽通过高位水静压原理打入上升管水封补水管线，这一过程完成退水循环利用。

5 技术性论证

5.1 控制水温、解决管道结垢问题

1)控制水温

就目前而言，消防水进行上升管盖水封时，由于水受热，水封退水温度为60℃，由于消防水在40℃以上时，水中的碳酸钙开始由游离状态组合沉淀为晶石状态，水的结垢问题明显存在。若能将水温度控制在38℃以下，进而加大补水流量，管道结垢问题就可得到解决。

就目前上升管水封补水、退水温度及补水流量测定结果而言:

图1 绘制工艺流程图

进行补水的消防水的初始温度约为20℃，经过65个上升管水封换热后，最后汇聚到集水槽中的水温度约为60℃，而流经上升管水封的水总流量为5 m3/h;采用增大补水流量，增加退水量的方法之后，流经上升管水封的水总流量增大至10 m3/h，进行补水的消防水的初始温度约为20℃，最后退水汇聚到集水槽种的水温度约为40℃;但是，若补水总流量仍保持在10 m3/h，最后退水汇聚到集水槽中的水温度控制在50℃时，补水温度控制在30℃ ～35℃即可。

通过分析可知，管道泵将补水流量增加至10 m3/h，从而使上升管水封退水温度控制在35℃以下，很大程度上消除了退水在循环利用过程中对管路造成的结垢影响。

当补水流量增至10 m3/h时，按照DN50的补水管道计算，水流速为1.5 m/s，符合一般水流体在管道中的流速设计标准(1 m/s～3 m/s)。

2)过程控制

为了更有效地提高改造后的水温控制，制定了如下过程控制:

退水高温水经流经过程初步降温，退至内置隔板的储水槽，流经2个隔板过程(必要时补充冷态的消防水)，后经管道泵打入高置水槽，水温再次降低，最后经高置水槽静置后，打入补水管线，最终水温冷却。

3)除垢方法

为了更有效地避免补水管路中结垢，除了降低水温外，还需要定期对储水槽及管道进行清通。具体过程为:

定期(每月一次)对内置隔板的储水槽进行人工清理;定期(每月一次)对Φ200的排渣管进行开盖检查，发现结垢，及时疏通清理，并以此作为判断高置槽是否有结垢现象的依据;高置水槽于排渣管及补水管道间均采用法兰式连接，便于拆卸处理。

改造后仍保留原来的消防水补水管路，必要的管道检修、阀门更换、排渣处理，可以切换为原先的补水方式。

5.2 设备及管道的布置

1)管道安装。管道安装应考虑现场实际布置，要求管路横平竖直，结构简单美观，不要影响焦炉的正常生产及设备检修。

2)高置水槽增设在焦炉端台电动葫芦检修平台上，水槽注满水后质量为6.5 t左右，平台完全可以承载其质量。

3)高置水槽的补水管、溢流管及放空管采用丁字架结构铺设，即简单结实又不失美观(见图2)。

图2 高置水槽的结构铺设

4)储水槽及增设管道紧贴炉顶围栏进行设计安装，标高控制在2 m以内，不妨碍焦炉设备的起吊作业。

5)储水槽宽1 m，与装煤车最宽外沿相隔1 m，不影响检修作业及作业过程中的走行等问题，其示意图见图3。

图3 煤车轨道及煤车、储水槽、围栏位置示意图

6 改造后运行评价

就运行状况而言，单套系统每天可节约新鲜水约200 m3，3个系统均改造完成后可节约新鲜水约600 m3，年可节水费60余万元。目前，该项目已成功申请国家专利。

Circulation and reutilization of coke oven riser circulating water from the water seal

GUO Xinwei，MA Chenhong，ZHANG Jinli
(Shanxi Coking Group Co.，Ltd.，Hongdong Shanxi 041606，China)

After the system is economical in the use of fresh water，reducing waste water discharge.The preliminary determination of total fresh water in 5#and 6#coke oven riser circulating water from the water seal is about 10 m3/h，resulting in a day of about 200 cubic wastewater.The implementation of circulation and reutilization of coke oven riser circulating water from the water seal achieves water saving and emission reduction，prevent pipeline scaling and reduce the electrochemical etching.After the completion of the transformation，three systems save fresh water more than 600 cubic，the annual festival water charges more than 60 million yuan.

water－saving and emission reduction;process optimization;anti－corrosion descaling;pipeline design

TQ522.15

A

1004－7050(2016)06－0085－03

10.16525/j.cnki.cn14－1109/tq.2016.06.26

2016－08－24

郭新伟，男，1981年出生，2004年毕业于太原理工大学，本科，助理工程师，从事设备管理工作。