Влияние температурного режима газосборника коксовых печей на работу первичных газовых холодильников

Автор: В. И. Саранчук, А.М. Луганский. Кокс и химия, 2003, № 4, С. 9–12

Эффективность процесса охлаждения коксового газа в первичных газовых холодильниках во многом определяется температурным режимом газосборника коксовых печей. В справочной литературе по коксохимии температуру коксового газа, выходящего из газосборника, рекомендуется поддерживать в интервале 80-85 °С. В других технических источниках этот интервал расширен до 80-90 °С. Изменение этого параметра в таком широком интервале приводит к существенным изменениям режима работы первичных газовых холодильников.

Повышение температуры коксового газа, выходящего из газосборника, с 80 до 90 °С увеличивает содержание в нем смолы с 22-25 г/м³ до 33-36 г/м³, водяных паров с 712,5 до 1828 г/м³, нафталина с 11,5-12,5 до 13-14 г/м³, повышает плотность газосборниковой смолы с 1180-1200 до 1210-1230 кг/м³, а также ее вязкость в градусах Энглера при 80 °С в 3-4 раза. Таким образом, повышение температуры коксового газа после газосборника приводит к увеличению количества конденсирующейся в холодильнике смолы, что положительно сказывается на эффективности работы холодильника. С другой стороны, значительно увеличивается содержание водяных паров в газе, поступающем на охлаждение, что приводит к повышению тепловой нагрузки на холодильник и увеличению количества хладагента на охлаждение коксового газа. Увеличение плотности и вязкости каменноугольной смолы, сконденсировавшейся в холодильнике, с повышением температуры коксового газа после газосборника снижает эффективность обезвоживания смолы в первичных механизированных отстойниках.

Понижение температуры коксового газа после газосборника снижает плотность и вязкость газосборниковой смолы, улучшая работу первичных смоляных отстойников. Эффективность охлаждения газа в первичных холодильниках при этом снижается за счет уменьшения газохолодильниковой смолы и забивки межтрубного пространства органическими отложениями, растворявшимся раннее достаточным количеством сконденсировавшейся в холодильнике смолы.

Условия работы газосборника в обоих случаях не претерпевают существенных изменений, поскольку при повышении температуры газа, выходящего из газосборника, хоть и снижается количество газосборниковой смолы, это компенсируется снижением ее вязкости и повышением подвижности с повышением температуры. С понижением температуры повышение вязкости газосборниковой смолы компенсируется увеличением ее выхода на 15-20 %.

Однако условия охлаждения коксового газа в первичных газовых холодильниках, как было сказано выше, при этом существенно меняются. Плотность орошения межтрубного пространства каменноугольной смолой и интенсивность отложения нафталина в межтрубном пространстве нижних секций холодильника могут быть определены из материального баланса газосборника и холодильника. Под интенсивностью отложений понимается время снижения свободного для прохода газа объема холодильника на 1/3 за счет отложения нафталина в межтрубном пространстве. Ниже приводятся аналитические зависимости между основными технологическими параметрами, определяющими распределение каменноугольной смолы и нафталина между газосборником и газовым холодильником.

гдеG₁ и G₂, Н₁ и Н₂ – содержание смолистых и нафталина в коксовом газе до и после холодильника соответственно, г/м³;

G₃ и Н₃ – количество газохолодильниковой смолы и нафталина, выпавшего в холодильнике, кг/час;

Н₄ – предельное содержание нафталина в газохолодильниковой смоле, % вес.;

t₁ и t₂ – температура коксового газа до и после первичного газового холодильника, °С;

V – количество коксового газа, поступающего в холодильник, м³/час.

Зависимость плотности орошения межтрубного пространства холодильника смолой от температуры коксового газа после газосборника для различных значений температуры коксового газа после первичных газовых холодильников представлена в таблице 1.

Таблица 1

Как видно из таблицы, плотность орошения смолой нижних секций холодильника увеличивается с повышением температуры коксового газа на входе в холодильник и уменьшается с увеличением температуры коксового газа после него.

В таблице 2 представлена зависимость интенсивности отложения нафталина в межтрубном пространстве нижних секций холодильника от температуры газового газа после газосборника для различных значений температуры коксового газа после холодильника и содержания нафталина в газохолодильниковой смоле. Анализ данных таблицы 2 показывает, что с увеличением как температуры коксового газа после газосборника, так и температуры коксового газа после холодильника происходит увеличение времени, в течени и которого забивается межтрубное пространство холодильника нафталином, а следовательно, интенсивность отложения нафталина в межтрубном пространстве холодильника уменьшается.

Таблица 2

Опыт эксплуатации первичных газовых холодильников с горизонтальным расположением труб позволил получить зависимость изменения производительности холодильника по газу во времени при его работе без промывки межтрубного пространства от органических отложений. Определение нагрузки холодильника по газу производилось по замеру выхода конденсата, образующегося при охлаждении коксового газа.

Снижение нагрузки холодильника по газу сопровождается снижением температуры коксового газа на выходе из холодильника, заводя обслуживающий персонал в отдельные промежутки времени в заблуждение.

Целевой функцией при выборе оптимального межпромывочного периода работы холодильника является минимизация суммарного количества смолистых веществ, содержащихся в газе после его охлаждения.

где V_i – нагрузка i-ого холодильника по газу, м³/час;