饱和器法生产硫铵工艺的改进

1、饱和器法生产硫铵工艺的改进余改顺 牛洹涛 王丛涛 李俊平(安阳钢铁股份有限公司)摘要 本文通过我厂对饱和器法生产硫铵工艺的技术改造 ,使本工艺的系统阻力由原来的 8000pa 降低到现在的2000pa 左右 。对稳定焦炉煤气系统压力 、减轻焦炉煤气放散有着极其重要的意义 。关键词 饱和器 工艺 改造0前言安钢焦化厂原是一个年产 60 万吨焦炭的老厂 , 逐步改造为年产焦炭 140 万吨的大型企业 。随着煤 气发生量的大量增加 ,原来氨处理工艺已无法满足 生产需求 ,因此 ,对其改造势在必然 。20 世纪 80 年代之前 , 氨处理工艺有水洗氨生 产浓氨水工艺和饱和器法生产硫铵工艺 。由于水洗

2、氨工艺存在水耗较大 、浓氨水难以储存与销售等缺 陷 ,因此已淘汰此工艺 。随着我国的改革开放 ,先进的氨处理工艺才逐步被引入 。宝钢引进了空喷塔法 (也叫无饱和器法) 生产硫铵工艺 ; 石家庄焦化厂引 进了氨焚烧工艺 ;攀钢引进了无水氨 尿素工艺等 。 但因引进工艺投资太大 、工艺复杂而未广泛采用 。 尽管饱和器法生产硫铵工艺存在许多缺陷 ,但因其 结构简单 、工艺成熟 、投资较少 、原料易购 、产品易 储 、销路较广 , 在全国大 、中型焦化厂被广泛采用 。 故我厂在氨处理工艺改造时确定选择硫铵工艺 。我 厂属老厂改造 ,风机能力也已限制 ,结合实际情况 ,在硫铵技改过程中对传统饱和器工艺进

3、行了两次改 进 。1问题与分析1 . 1传统饱和器法生产工艺存在的问题1) 煤气系统阻力较大 ,一般在 5000pa6000pa ; 晶比较高或加酸加水时 ,系统阻力将高达 8000pa 左 右 。这不仅增加了风机的能耗 ,同时对煤气系统的 稳定构成威胁 , 严重时风机振动加剧 , 机前吸力锐 减 ,焦炉“硝烟弥漫”,无奈只好放散减压 。这不仅浪 费煤气资源 ,更重要的是严重恶化操作环境 。2) 由于传统饱和器吸收和结晶在同一容器内进 行 ,晶体的生长条件无法控制 ,自然分级难以进行 , 因此生成的硫铵晶体颗粒较小 ,继而造成硫铵游离酸升高 ,同时加剧晶体板结 。 因本工艺存在如上缺陷 ,故我

4、厂在硫铵改建时 ,对其进行了较大的改进 ,将传统饱和器生产硫铵工艺改造为半饱和器法生产硫铵工艺 。尽管半饱和器工艺与传统饱和器工艺相比有了较大的进步 ,但经 我厂多年的反复实践 ,其仍然存在缺陷与不足 。2 . 2半饱和器法生产工艺的缺陷1) 由于此工艺安装了母液喷洒装置 ,且气液为 逆向接触 ,因此煤气夹带较为严重 ,极易造成煤气出口管道及除酸器的堵塞和腐蚀 ; 同时也增加了硫铵耗酸量 。2) 由于喷洒液是从饱和器下部直接抽取 ,母液 中结晶含量较高 ,因此在晶比较高时 ,极易造成喷头堵塞 。3) 因半饱和器生产硫铵工艺仍以鼓泡吸收为 主 ,因此硫铵系统阻力虽有下降 ,但降阻效果仍不明 显

5、。2002 年 ,随着生产规模的逐渐扩大及先进技术 的不断涌现 ,基于半饱和器法生产硫铵工艺在实践 中存在的问题 ,越来越不适合现代化大生产的需要 , 故我厂在对硫铵工艺进行二次改造时 ,采用了国内较为先进的喷淋式饱和器生产硫铵工艺 。2改进措施2 . 1半饱和器生产硫铵工艺1988 年 , 焦 化 厂 曾 对 氨 处 理 系 统 进 行 大 修 改 造 ,将原来的水洗氨工艺改造为半饱和器法生产硫铵工艺 。由于当时仅是局部改造 ,风机部分不作改动 ,因此风机的压头便是煤气系统能否顺利输送的 瓶径所在 。基于此因 ,新上硫铵系统阻力不能太大 ,应控制在 5000pa 以内 。降低系统阻力 ,就意

6、味着降 低泡沸伞的浸没深度 ,这将严重影响氨的吸收效果 。 为既能达到降低系统阻力 ,又能满足器后含氨要求 , 故我厂在硫铵改造时 ,选择了半饱和器法硫铵生产 工艺 。半饱和器法生产硫铵工艺是在饱和器法生产硫 铵工艺的基础上发展而来 。其最大改进是在饱和器液上空间增加空喷段 ,将(下转第 30 页)联系人 :余改顺 ,高级工程师 ,河南. 安阳 (455004) ,安阳钢铁股份有限公司焦化厂 ; 收稿日期 :2002 12 3030 河 南冶 金2003 年第 2 期监控 ,彼此间进行信息通讯 。2) 保留捣固焦炉和 66 型焦炉集气管现场监视 仪表和电动控制装置 ,引到鼓冷监控站的集气管压

7、力信号由配电器 420ma 信号引出 。3) 另 一 路 集 气 管 压 力 信 号 , 由 焦 炉 仪 表 kc1 、kc3 的相应配电器的电流输出到计算机控制器 。4) 增加捣固焦炉集管气压力控制回路中 ,执行 器的位置反馈信号 (闸阀阀位) ,保留 66 型焦炉集气 管压力控制回路中执行器之位置 ,并将之和捣固焦 集气管压力调节的蝶阀阀位反馈信号共同引至鼓冷控制站 。5) 系统中鼓风机前吸力调节的阀门 ( 捣固 1 # 、2 # 、- 66 型 3 # ) 全部改为电动调节阀位装置 ( 便于 调节控制) 。6) 为减少集气管内正负偶合对压力的影响 ,在鼓风机与电动机间加设了 yotgc

8、- 450 液力偶合调 速装置 ,在电机输入转速恒定的条件下 ,实行无级变 速 ,平衡地把电机能量传递给鼓见机 ,从而达到控制 鼓风机转速 ,减少集气管压力波动 。7) 系统监控的主要对象是 : 两组焦炉集气管理压力自调 ,煤气主管及回炉煤气机焦侧压力自调 ,机 前煤气吸力自调 ,鼓风机液力偶合器各点技术指标 的监控等 。2 . 2 调节原则及工艺要求由于 6 6 型单集气管线较长 ,管道阻力较大 ,故将 66 型总管的闸阀开至 100 %位置 ,后通过调节 大循环对捣固焦 1 # 、2 # 总管闸阀进行调节 。( 使 66 型两个阀位保持在 30 %70 %之间) 。风机前吸力在 3 000

9、pa 5000pa 之间为最佳调节区间 , 初冷前吸力在 9001600pa 之间为最佳 调节区间 。当出焦产量 、出焦计划 、加热制度 、煤气发生 量等相对稳定 ,影响集气管压力相对减少时 ,风机大 循环阀门应关死 ,仅用机前吸力与初冷器前吸力调节即可 。为防止整个调节系统出现异常变化而无法实 现自动监控 , 所有调节阀门及翻板的手动调节装置 均予以保留 ,以实现异常情况下的特殊情况 。3 结语捣固炼焦中的组合型集气管 (dcs) 自动监控技 术是一项新兴的技术 ,也是一项需不断完善的技术 。 河南天宏特种焦公司 30 万吨捣固焦集气管自动监 控系统虽经近 10 个月的生产实践证明效果是良好

10、 的 ,完全可达到焦炉生产对集气管压力 (捣固焦炉标准压力 :70pa 120pa ,66 型焦炉为 60pa 100pa) 要 求标准 。这项技术的应用 ,不仅解决了两组焦炉之 荒煤气由 4 个集气管汇集到一个总集气管所发生的 各种生产状态对其的扰动影响 ,而且弥补了人工模 糊调节中出现的许多人为因素对集气管压力的影响 ,不仅保证了焦炉集气管压力的稳定及生产稳定 , 减轻了操作人员的劳动强度 ,而且达到了保证焦炭 质量 ,保护环境和焦炉炉体之目的 。各炉独立控制调节 ,兼顾鼓风机总管调节 。系统调节前的 2 组焦炉和机前自调位置应置于 50 %位置 , ( 手动翻板装置视产量的变化将其置 于

11、适当位置) 。(上接第 28 页)二者融为一体 。既保证了煤气中氨的吸收效果 ,又使得饱和器系统阻力有较大的降低 。因此此工艺与饱和器法生产硫铵工艺 相比 ,具有较大优势 。2 . 2喷淋饱和器工艺 喷淋式饱和器工艺是从法国引进消化吸收后的泊来品 。其工艺特点系统阻力较低 ( 如图 1 所示) 。 为极大地降低硫铵系统阻力 ,其将半饱和器的鼓泡 部分干脆去掉 ,全部采用喷洒吸收 。为增强氨的吸 收效果 ,大大加强母液喷洒 ;仅循环母液喷洒量就达2000m3/ h 。由于大量的母液喷洒 ,气液结合相当充分 ,吸收效率大为提高 。器后含氨均能达到控制指 标 0 . 03g/ nm3 以下 , 实际

12、运行时 , 器后含氨一般 在0 . 01g/ nm3 左右 。为减少煤气夹带 , 减轻出口煤气 管道的堵塞及腐蚀 ,煤气与喷洒液实施同向接触 ,同 时煤气在饱和器内作几次折向运动 ,并将除酸器巧图 1 喷淋式饱和器流程图妙地内置其中 ,将酸雾的夹带问题在饱和器内部就 地解决 。将结晶槽设在喷淋室的下部 ,通过降液管 与喷淋室相连 ,且降液管直达结晶槽底部 ;含有众多 晶核的母液穿过降液管在结晶槽中上升时 ,硫铵晶 体渐渐长大 ,颗粒较大的硫铵晶体 ,将沉积在结晶槽底部 ,因此结晶槽具有自然分级的作用 ,对提高硫铵质量大有裨益 。因饱和器(下转第 35 页) 1994-2014 china ac

13、ademic journal electronic publishing house. all rights reserved. 2003 年第 2 期河 南冶 金35 表 2钢锭坯夹杂物成分%证了自动开浇 ,又满足了质量要求 。5效果分析通过上述措施的实施 ,管坯钢夹杂物含量和中 型轧制后的夹杂废品量大幅度减少 。2000 年元月 到 2001 年 4 月 , 中型夹杂废品量如图 3 所示 :al2o3cr2o3sio2样品序号caofeomgomno125 . 845 . 007 . 81 4 . 985 . 99 5 . 5217. 6915. 071

14、 . 252 . 001 . 34 59 . 681 . 04 63 . 68 3 6 . 48 8 . 04 1 . 95 8 . 47 1 . 11 1 . 99 62 . 40 3) 喂线 、吹氩制度不尽合理 。有的炉次喂线量不够 ,或吹氩压力低 ,时间短 ,脱氧产物及钢液中悬 浮的炉渣不能充分上浮 。有的吹氩压力过高 ,使钢 液面翻动过大 ,一方面造成钢液面裸露二次氧化 ,另 一方面液面过度翻动 ,使表面渣裹入钢液污染钢水 。4) 钢包包衬侵蚀物 。钢包包衬侵蚀快 ,余钢余渣清理不干净 。5) 钢包滑动水口引流剂质量差 。采用的铬质引 流剂粒度较大 ,造成钢锭表面或皮下白色夹杂 。4

15、采取措施1) 调换了加支地板的位置 ,使加支地板紧邻整 盘浇注地板 ,减少了因低温导致烧眼几率 ; 同时 ,改进钢锭模帽头压圈形状 ,增加了挡板 ,避免氧化渣进入钢锭模 ,减少了钢液污染 。2) 电炉采用整体出钢槽 ,保持良好的出钢槽尺 寸和形状 ,减少出钢槽侵蚀 。后期侵蚀后 , 出钢槽及时清净 、垫补 、拍打夯实补料 ,减少侵蚀物污染 。3) 严格执行喂线 、吹氩制度 , 在喂线 的 同 时 吹 氩 ,吹氩时间大于 5min ,吹氩时钢液面不得大翻动 , 以渣面涌动为宜 ,使钢液中夹杂物充分上浮 ,并防止 钢液二次氧化 。4) 提高钢包耐材质量 ,钢包包嘴及时清除 ,使浇 注完毕钢包中余渣

16、余钢能够倒净 ,保持钢包清洁 ,减 少污染 。严格控制高温钢 ,减轻钢液对包衬耐材的 侵蚀 , 出钢前将钢包温度烘烤到 800 以上 。5) 采用新型铬质引流剂 ,粒度小 ,性能好 ,既保图 3 2000 年 1 月至 2001 年 4 月夹杂废品量由图 3 可见 , 2000 年夹 杂 废 品 共 528 . 8t , 1 6月 ,夹杂废品量共 348 . 6t , 占 66 % , 采取措施后 712 月废品共 181 . 26t ,占 34 % ,2001 年 4 月达到最低 值为 18 . 58t 。2001 年 14 月 , 夹杂废品共 94 . 39t , 比去年同期夹杂废品量减少

17、 162 . 8t ,夹杂废品量下 降了 63 % ,在采取措施期间 , 中型管坯钢正品率也由 88 . 41 %提高到了 95 . 46 % ,由此可见效果显著 。6 结论1) 严格的冶炼工艺 ,严格的管理 ,合适的出钢温 度 ,标准化操作 , 是冶炼浇注钢水的前提 。在今后 的工作中要继续把强化过程控制 ,推行标准化作业作为提高管坯钢质量的手段 。2) 科学的吹氩 ,喂线制度是使夹杂物进一步上 浮的保证 。3) 合格的原材料应用是减少铸坯夹杂的有效途 径 。71参考文献曲英等. 炼钢学原理. 第二版. 北京 : 冶金工业出版社 ,1994 . 193200 .(上接第 30 页)本体采用耐

18、酸不锈钢制作 ,维护强度大大降低 。3改进后效果1) 饱和器系统阻力上原来的 6000pa 降至现在 的 2000pa ,硫铵质量也有明显提高 。2) 煤气风机运行更加平稳 ,机后压力由原来的26000pa 降至现在的 20000pa 之内 ,正常情况下一般 不超过 18000pa 。3) 杜绝了因煤气系统阻力增大而迫使焦炉放散的现象 ,使焦炉炉顶状况大有好转 ,从而改善了操作 环境 。4) 由于硫铵交通阀门无须打开 ,减轻了后序工 序的管道腐蚀 ,延长了粗苯的检修周期 。5) 外供煤气质量显著提高 。结束语为降低硫铵系统阻力 ,提高硫铵质量 ,饱和器法4硫铵生产工艺 ,已由传统泡沸伞式吸收 ,逐渐演化为空喷塔式吸收 。尽管喷淋式饱和器硫铵生产工艺有 其许多优点