第三章　煤氣的輸送和煤焦油霧的清除

第一節　煤氣輸送系統及管路

煤氣由炭化室出來經集氣管、吸氣管、冷卻及煤氣凈化、化學產品回收設備直到煤氣儲罐或送回焦爐或到下游用戶，要通過很長的管路及各種設備。為了克服設備和管道阻力及保持足夠的煤氣剩余壓力，需設置煤氣鼓風機。同時，在確定化產回收工藝流程及選用設備時，除考慮工藝要求外，還應該使整個系統煤氣輸送阻力盡可能小，以減少鼓風機的動力消耗。

一、煤氣輸送系統及阻力

煤氣輸送系統的阻力，因回收工藝流程及所用設備的不同而有較大差異，同時也因煤氣凈化程度的不同及是否有堵塞情況而有較大波動。現將大型焦化廠三種流程情況比較介紹列于表3-1。

注：括號內數據為使用噴淋式飽和器時的阻力。

吸入方（機前）為負壓，壓出方（機后）為正壓，鼓風機的機后壓力與機前壓力差為鼓風機的總壓頭。

上述系統Ⅰ為目前國內有些大型焦化廠所采用的較為典型的正壓（半負壓）生產硫酸銨的工藝系統，鼓風機所應具有的總壓頭為20～26（半負壓18～24）kPa。系統Ⅱ是生產硫的回收工藝系統（脫硫工序可設于氨回收工序之前），由于多處采用空噴塔式設備，鼓風機所需總壓頭僅需13.24～20.10kPa，可以顯著降低動力費用。系統Ⅲ是全負壓水洗氨進行氨分解生產低熱值煤氣的工藝系統，鼓風機所需總壓頭為18～24kPa。

鼓風機一般設置在初冷器后面。這樣，鼓風機吸入的煤氣體積小，負壓下操作的設備和煤氣管道少。有的焦化廠將油洗萘塔及電捕焦油器設在鼓風機前，進入鼓風機的煤氣中煤焦油、萘含量少，可減輕鼓風機及以后設備堵塞，有利于化學產品回收和煤氣凈化。

二、煤氣輸送管路

煤氣管道管徑的選用和管件設置是否合理及操作是否正常，對焦化廠生產具有重要意義。煤氣輸送管路一般分為出爐煤氣管路（煉焦車間吸氣管至煤氣凈化的最后設備）和回爐煤氣管路；若焦爐用高爐煤氣加熱，還有自煉鐵廠至焦爐的高爐煤氣管路。這些管路的合理設置與維護都是至關重要的。

1.煤氣管道的管徑選擇

管道的管徑一般根據煤氣流量及適宜流速按下列公式確定：

或 　　 　　 （3-1）

式中　S——煤氣管道截面積，m2；

D——煤氣管道管徑，m；

v——選用的煤氣流速，m/s；

qV——實際煤氣量，m3/h。

當焦爐的生產能力和配煤質量一定時，煉焦煤氣量qV干即為一定值。對于煤氣管道同部位的實際流量qV，可按下式計算：

　　 （3-2） 　　

式中　K——把1m3干煤氣換算成在t℃和101.3kPa下被水汽所飽和的煤氣體積系數（見附表1）；

p——煤氣的表壓（當煤氣壓力低于大氣壓力時p取負值），kPa。

由式（3-1）可知，當選用的煤氣流速大時，管道直徑可減小，鋼材耗量也相應降低，節省基建投資，但會使管路阻力增大，因而鼓風機的動力消耗也隨之增大；當流速小時，情況則相反。所以，選用的適宜流速應該是折舊費、維修費和操作費構成的總費用最低，對應的流速需多方案計算確定，一般設計中是根據長期積累的豐富經驗確定；也可用試差法選擇適宜的煤氣流速，為了確定適宜的煤氣管道管徑，可按表3-2所列數據選用適宜流速。使計算的管道直徑與煤氣流速符合表3-2的對應數據。

注：對于吸煤氣主管，允許流速是指除去冷凝液所占截面積后的流速。對于ф800mm以上的煤氣管道，較短的直管可取較高的流速，一般可取為14m/s。

2.管道的傾斜度

煤氣管道應有一定的傾斜度，以保證冷凝液按預定方向自流。吸氣主管順煤氣流向傾斜度0.010，鼓風機前后煤氣管道順煤氣流向傾斜度為0.005，逆煤氣流向為0.007，飽和器后至粗苯工序前煤氣管道逆煤氣流向傾斜度為0.007～0.015。

3.管路的熱延伸和補償

管路隨季節的變化以及管內介質和保溫情況的不同，有溫度的變化。當溫度升高和降低時，管路必然發生膨脹或收縮，其數值可由計算得出。如果管路可以自由變形，則不會產生熱應力。但實際管路是固定安裝在支架和設備上，它的長度不能隨溫度任意變化，因此會產生熱應力，此熱應力作用于管路兩端的管托或與管路連接的設備上。在裝牢的管路上，如溫度變化所引起的熱應力大于材料的抗張應力（或抗壓應力），則因熱應力過大會導致煤氣管的焊縫破裂、法蘭脫落或管子彎曲變形。因此，在溫度變化較大的管路上不得將其裝牢，并需采用一種能承受管路熱變形的裝置，即熱膨脹補償器。

在焦爐煤氣管道上一般采用填料函式補償器，在高爐煤氣管道上一般采用鼓式補償器。直徑較小的煤氣管道可用U形管自動補償，對于小型焦化廠的煤氣管道，由于直徑較小、轉彎較多等特點，則可以充分利用彎管的自動補償。

4.安裝自動放散裝置

在全部回收設備之后的回爐煤氣管道上，設有煤氣自動放散裝置，如圖3-1所示。該裝置由帶煤氣放散管的水封槽和緩沖槽組成，當煤氣運行壓力略高于放散水封壓力（兩槽水位差）時，水封槽水位下降，水由連通管流入緩沖槽，煤氣自動沖破水封放散；當煤氣壓力恢復到規定值時，緩沖槽的水靠位差迅速流回水封槽，自動恢復水封功能。水封高度用液面調節器按煤氣壓力調節到規定液面。煤氣放散會污染大氣，隨著電子技術的發展，帶自動點火的焦爐煤氣放散裝置，已取代水封式煤氣放散裝置，煤氣放散壓力根據鼓風機吸力調節的敏感程度確定，以保持焦爐集氣管煤氣壓力的規定值。

5.其他輔助設施

由于萘能夠沉積于管道中，所以在可能存積萘的部位，均設有清掃蒸汽入口。此外，還設有冷凝液導出口，以便將管內冷凝液放入水封槽。另煤氣管道上還應在適當部位設有測溫孔、測壓孔、取樣孔等。