鞍钢鲅鱼圈焦炉剩余氨水处理系统优化实践

赵华，赵恒波，周鹏，武斌，何亦光，代成

（1.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁 鞍山 114009；2.鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁 营口 115007）

氨水是焦炉生产过程中的中间产物之一，其水量大、水质复杂、污染物浓度高，其中氨氮含量高达 3 000～5 000 mg/L[1]。 焦化企业通常采用蒸氨工艺脱除其中的氨氮，但在实际运行过程中普遍存在蒸氨塔塔板和管线的堵塞问题，严重影响蒸氨效果及稳定运行[2]。鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼焦部（以下简称“炼焦部”）分析了焦炉剩余氨水处理系统存在的问题，并逐步优化相关工艺设备，减缓了系统的焦油堵塞，提升了蒸氨塔实际最大处理能力，有效降低了蒸汽消耗量和蒸氨废水处理难度。

1 存在问题分析

焦炉剩余氨水处理工艺流程如图1所示。在焦炉上升管向高温荒煤气中喷洒氨水将荒煤气温度由830℃冷却至80℃左右时，从焦炉荒煤气中冷凝下来了大量的焦油氨水混合物，经机械澄清槽静置分层，下层焦油经焦油分离器、超级离心机处理后形成焦化副产品——煤焦油；上层氨水经循环氨水槽到剩余氨水槽，通过气浮焦油器脱油、蒸氨塔脱氨后进入废水处理系统。焦炉剩余氨水处理工艺流程在实际生产中存在以下三方面问题。

图1 焦炉剩余氨水处理工艺流程Fig.1 Flow Chart for Treatment Process of Residual Ammonia Water in Coke

（1）剩余氨水中焦油脱除效果较差。受配合煤水分波动影响，剩余氨水处理量也随之波动，波动范围在50～90 m3/h。气浮焦油器原设计刮板为一体式刮板，当气浮焦油器液位较低时，轻质焦油气泡无法被气浮焦油器刮板刮到或者只能被刮除一部分。同时，气浮焦油器脱除剩余氨水中所含的轻质焦油再返回机械化澄清槽重新处理，不仅加重机械化澄清槽处理负荷，过多的轻质焦油还会增加机械化澄清槽焦油氨水分离处理量和处理难度，造成剩余氨水焦油含量提高[3]，大量焦油进入蒸氨系统，堵塞蒸氨塔塔板、蒸氨废水换热器及蒸氨废水管线，严重影响蒸氨塔正常生产。

（2）蒸氨塔十字架浮阀易堵塞（见图2）。炼焦部蒸氨塔直径为DN 2200 mm，塔高为25 650 mm，塔内件为十字浮阀塔盘，煤焦油中的沥青含量高达57%[4]。在蒸汽加热作用下，煤焦油中的沥青会聚集成团，由于十字浮阀在沥青质胶粘下不能动作，易堵塞，人工清理时会造成十字浮阀脱落，从而导致生产能力下降。目前，蒸氨塔处理能力已由设计的75 m3/h降低到65 m3/h，蒸汽消耗量明显增大。

图2 蒸氨塔十字浮阀塔盘堵塞和浮阀脱落图Fig.2 Blockage Diagram for Tower Tray to Cross Float Valve of Ammonia Distillation Tower

（3）缺乏有效的管线设备清扫方法和工艺。剩余氨水中的焦油在蒸氨塔蒸汽作用下会加快反应形成沥青质，在蒸氨塔、管线、换热器处不断积聚，导致氨水换热器和冷却器换热效果差，造成入塔剩余氨水温度降低和蒸氨废水温度升高，影响酚氰废水处理的正常运行。传统做法是使用蒸汽进行蒸氨塔、管线、换热器整体清扫，存在剩余氨水管线、换热器外套等清扫死角，蒸汽消耗量大，清扫时间长，效果差等问题。

2 优化措施

2.1 剩余氨水除焦油工艺及设备优化

（1）从气浮焦油器轻质焦油管线再引一条直径300 mm管线直接接进焦油中间槽顶部的一个备用孔，将气浮焦油器分离出的轻质焦油直接导进焦油中间槽，作为煤焦油产品回收利用，具体见图3。

图3 气浮焦油器分离轻质焦油回收利用工艺图Fig.3 Process Diagram for Recycling Light Coke Tar by Air Floatation Detarrer

（2）将气浮焦油器一体式刮板改为通过螺栓连接的可调式刮板，增强气浮焦油器处理弹性。生产中通过观察气浮焦油器液位，调节刮板长度，确保轻质焦油气泡被全部刮除。

2.2 蒸氨塔塔盘改型

引进一种新型高效防堵斜孔塔盘，替换原十字浮阀塔盘。新型塔盘无附属活动件，可避免浮阀易卡死脱落问题，且防堵能力强，具有操作平稳、弹性大、高效节能等特点。蒸氨塔高效防堵斜孔堵射塔盘安装后效果如图4所示。

图4 蒸氨塔高效防堵斜孔堵射塔盘安装后效果Fig.4 Effect Diagram for Ammonia Distillation Tower after Installation of Efficient Anti-blocking Tower Tray with Inclined Holes Blocked

2.3 蒸氨系统清扫工艺改进

蒸氨系统清扫由蒸汽清扫改为采用药剂清扫，设置药剂投放槽，充分利用原有管线、剩余氨水泵，优化连接管线、阀门，可以通过开闭不同的阀门，实现剩余氨水管线和蒸氨塔、不同换热器的内管之间、不同换热器壳套之间三个系统分别清扫，清扫物最终进入机械化澄清槽，具体见图5。

图5 蒸氨系统废水工艺加装清洗后设备管线图Fig.5 Equipment Pipeline Diagram for Treatment System for Residual Ammonia Wastewater after Installation of Cleaning Device

3 实践效果

（1）剩余氨水除焦油工艺设备优化后，降低机械化澄清槽焦油氨水分离处理量和处理难度，减轻了焦油处理系统的生产负荷，同时将难处理的轻质焦油从氨水处理系统中剔除，减缓了蒸氨系统、焦炉氨水喷淋系统的堵塞情况，直接提高了焦油的产量，粗焦油日产量提高了2 t。

（2）蒸氨塔塔盘改型后，蒸氨塔处理能力由65 m3/h提升至85 m3/h，半年后倒换蒸氨塔检查，塔盘基本无挂焦油现象，蒸汽消耗量也明显降低，吨氨水蒸汽消耗量由0.22 t降低至0.15 t。

（3）蒸氨系统清扫工艺改进后，不仅极大减少蒸氨系统清洗的工作量，降低现场作业人员的劳动强度，而且清洗效果较好，蒸氨塔及其换热系统阻力大幅下降，清洗时间由原来的48 h缩短为12 h。

4 结语

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼焦部针对焦炉剩余氨水处理系统存在剩余氨水中焦油脱除效果较差问题，采取了优化剩余氨水除焦油工艺设备、蒸氨塔塔盘改型和改进蒸氨系统清扫工艺等措施，提高了剩余氨水中焦油的脱除效果，减缓了蒸氨塔塔板和管线的堵塞情况，粗焦油日产量提高了2 t，蒸氨塔处理能力由65 m3/h提升至85 m3/h，吨氨水蒸汽消耗量由0.22 t降低至0.15 t，蒸氨系统清洗时间由由原来的48 h缩短为12 h，降低了生产成本和现场作业人员的劳动强度。