На газопроводе перед газовыми холодильниками устанавливается сепаратор (рис. 3) для отделения газа от конденсата цикла газосборника и отвода его в механизированный отстойник-осветлитель. Для отстаивания конденсата газосборникового цикла применяют осветлители емкостью 120–210 м3, откуда отстоявшиеся фусы удаляются скребковым транспортером. Отстаивание и хранение смолы осуществляются в цилиндрических механизированных отстойниках емкостью 650 м3.
        Для первичного охлаждения газа широкое применение получили шестиходовые вертикальные трубчатые холодильники конструкции Гипрококса с поверхностью охлаждения 2100 м2, производительностью 10–11 тыс. м3/ч газа, приведенного к нормальным условиям. Весьма важным фактором, в значительной мере определяющим эффективность работы трубчатых холодильников, является скорость газового потока. Она будет тем выше, чем больше нагрузка холодильника по газу. Поэтому лучшее охлаждение газа при меньшем расходе охлаждающей воды получается при последовательном прохождении газа через несколько соединенных холодильников. Однако при этом резко возрастает сопротивление газовому потоку, т.е. разность разрежения газа до и после холодильников увеличивается.
        При параллельном включении, наоборот, весь газовый поток разветвляется на части по числу холодильников. При этом, естественно, снижается скорость газа, уменьшается сопротивление, но ухудшается охлаждение. На практике чаще всего применяют смешанное, последовательно-параллельное, прохождение газа. На работу трубчатых холодильников существенно влияют также следующие факторы: температура поступающего газа, величина охлаждающей поверхности и ее чистота, количество охлаждающей воды и ее температура. Из приведенных факторов наибольшее значение имеют начальная температура поступающего на охлаждение газа и чистота внутренней и внешней поверхностей труб. При постоянстве количества охлаждающей воды и ее температуры эффект охлаждения газа будет тем ниже, чем выше температура поступающего в холодильники газа и чем больше загрязнение внешней и внутренней поверхности труб. Отложения смолы и нафталина на наружной поверхности труб холодильника удаляются пропаркой их острым паром или путем прогрева холодильников горячим газом. Большим недостатком холодильников является затруднение очистки внутренней поверхности труб от накипи.
        Шестиходовой газовый холодильник системы Гипрококса с вертикальным расположением труб и с площадью поверхности 2100 м2 переделывают на семиходовой, установив специальную перегородку. При этом отвод горячей воды через штуцер диаметром 250 мм перемещается из нижней части холодильника в верхнюю (рис. 4). Это позволяет снизить температуру газа на 2–3°С, увеличить пропускную способность по газу на 20%, снизить энергию на транспортировку газа улучшить условия труда. На рис. 5 представлен трубчатый холодильник Гипрококса с горизонтальными трубами с поверхностью охлаждения 2950 м2. Более интенсивное охлаждение газа в холодильнике с горизонтальным расположением труб обусловлено перпендикулярным движением газа и воды, исключающими возможность выпадения взвесей и обеспечивающими турбулентный характер движения жидкости, значительно меньшим обволакиванием поверхности труб пленкой конденсата, непрерывно смываемого при его стекании сверху вниз. Вместе с тем конструкция имеет некоторые недостатки:
1) большее, чем у холодильника с вертикальными трубами, сопротивление движению газа и жидкости, обусловленное большим числом рядов труб и трубных пучков; 2) более низкая температура конденсата газа после холодильников, что вызывает дополнительный расход пара на его нагрев; 3) необходимость обязательной подготовки технической воды, т.е. удаления из нее взвесей и временной жесткости; 4) повышенное содержание аммиака в надсмольной аммиачной воде, что снижает его ресурсы в газе перед сульфатным отделением. Газопровод коксового газа представляет собой большое и весьма ответственное сооружение, по которому коксовый газ транспортируется от коксовых печей через аппаратуру химических цехов для выделения из него химических продуктов и далее к его потребителям.
        Не все заводские участки газопровода коксового газа работают в одинаковых условиях. В наиболее сложных условиях работает участок газопровода от газосборников до первичных газовых холодильников. По этому участку из газосборников отводятся не только горячий коксовый газ, насыщенный большим объемом водяных паров и парообразными химическими продуктами коксования, но и надсмольная аммиачная вода, смола и фусы. На участке между газосборником и сепаратором в газопроводе через каждые 15–20 м сделаны лючки с плотно пригнанными чугунными коническими пробками. Через лючки фусы и вязкая смола скребками подгоняются к сепаратору для стока в отстойник-осветлитель. Для облегчения стока воды, смолы и фусов этот участок газопровода делается с небольшим уклоном в сторону цеха улавливания. Этот участок газопровода выполняет две функции: является воздушным холодильником для коксового газа и отводит конденсат из газосборников в отстойник-осветлитель.
        В несколько лучших условиях работает участок газопровода после первичных газовых холодильников и до бензольных скрубберов. В результате охлаждения газа в первичных газовых холодильниках и конденсации значительного количества водяных паров и паров смолы объем газа резко уменьшается. Однако в коксовом газе все еще содержится значительное количество нафталина, некоторое количество смоляного тумана, большая часть которого удаляется из коксового газа в газовых нагнетателях и электрофильтрах. Кроме того, в газе содержатся водяные пары. В зимнее время года из-за понижения температуры коксового газа из него выделяется конденсат воды и смолы и на стенках газопровода отлагается нафталин. Для отвода этого конденсата через каждые 30–50 м газопровода предусматриваются отводчики конденсата с гидравлическими затворами, глубина которых в любой точке газопровода должна быть больше максимального давления, которое может быть создано нагнетателем в газопроводе. Этим исключается возможность засоса воздуха в газопровод или утечки из него газа. В зимнее время гидравлические затворы обогреваются паром для разжижения вязкой смолы и расплавления отлагающегося нафталина.
        Участок газопровода после бензольных или серных скрубберов работает в лучших технологических условиях, чем первые два участка, по которым проходит прямой газ. Температура обратного газа, освобожденного от химических продуктов коксования, колеблется на этом участке в очень незначительных пределах.
        Для борьбы с отложениями нафталина предусматривается ввод пара в различные места газопровода, особенно у поворотов. Места для ввода пара расположены на расстоянии 80–120 м одно от другого.
        Температура газа, его давление и влагосодержание в отдельных участках газопровода неодинаковы. Поэтому объем газа по пути его движения по газопроводу неодинаков.
        Так как скорость газа в газопроводе на всем его протяжении поддерживается постоянной и в среднем составляет 12–15 м/с, диаметр газопровода определяется в основном его объемом в рабочих условиях. Для предупреждения возникновения термических напряжений и нарушения герметичности фланцевых соединений на отдельных участках газопровода устанавливаются компенсаторы.
        При ремонте какого-либо участка газопровода или аппарата, к которому подключен газопровод, его отключают закрытием задвижки и заглушками, которые вставляют во фланцевые соединения между закрытой задвижкой и трубой со стороны ремонтируемого участка. Газопроводы укладываются на специальных колоннах таким образом, чтобы доступ к ним был возможен со всех сторон. На газопроводе обратного коксового газа после улавливающей аппаратуры устанавливается автоматически действующий клапан, обеспечивающий сброс и сжигание избытка коксового газа. В настоящее время разработано и внедрено факельное автоматическое газосбросное устройство (ГСУФ), исключающее взрыв и опасное воздействие тепловой радиации факела, а также рассеивание продуктов горения до концентраций, соответствующих санитарным нормам.

Путь, совершаемый коксовым газом от камеры коксования коксовых печей по прямому газопроводу цеха улавливания до конца газового тракта завода, может достигать нескольких сотен метров. На этом пути газу нужно преодолеть сопротивление газопровода и всей конденсационной и улавливающей аппаратуры, расположенной по пути его движения. Для преодоления этого сопротивления, а также для того, чтобы поступающий к потребителям коксовый газ имел некоторое избыточное давление, на газовой трассе устанавливают специальные газовые насосы или нагнетатели. Назначение нагнетателей – отсасывание коксового газа из коксовых печей, транспортирование его через аппаратуру цеха улавливания и подача после этого потребителям.
        Нагнетатели газа располагаются в машинном отделении цеха улавливания. Чаще всего они устанавливаются после первичных газовых холодильников, реже – после электрофильтров. Установка нагнетателей после первичного охлаждения коксового газа обусловлена резким уменьшением объема газа и содержанием в нем паров воды, что делает возможным применение нагнетателей меньшей мощности. Газопровод и аппаратура, расположенные до нагнетателя, находятся под разрежением, а после нагнетателя – под давлением. Нагнетатели являются наиболее ответственными агрегатами химического завода, от их работы зависит работа коксовых печей, цеха улавливания и снабжение коксовым газом потребителей. Поэтому машинное отделение называют сердцем коксохимического завода. Число нагнетателей, устанавливаемых в машинном отделении завода, определяется их производительностью по газу. На типовом заводе, имеющем четыре батареи коксовых печей, устанавливают три нагнетателя, из которых два рабочих и один резервный. Газ из коксовых батарей, соединенных попарно, через первичные холодильники поступает в общий коллектор, расположенный перед машинным отделением. Из коллектора двумя нагнетателями газ подается в газопровод, идущий к отделениям цеха улавливания. По пути следования коксовый газ испытывает сопротивление участков газопроводов и аппаратуры, которое вызывает изменение давления газа на отдельных участках газовой трассы.
        Сопротивление аппаратуры и газопровода на стороне всасывания обусловливает необходимое разрежение, которое должен создавать нагнетатель. Максимальное разрежение перед нагнетателем 4–5 кПа (400–500 мм вод. ст.). При таком разрежении обеспечивается положительное давление как в газосборнике, так и в камерах коксовых печей, в результате чего исключается возможность засоса воздуха в камеры в конце коксования, когда газовыделение заканчивается.
        Сопротивление аппаратуры и газопровода а стороне нагнетания определяет требуемую величину давления газа, которое равно примерно 20–30 кПа (2000–3000 мм вод. ст.). При этом давление газа в конечных точках газопровода должно составлять 4–6 кПа (400–600 мм вод. ст.).
        Сумма величин разрежения до нагнетателя и давления после него представляет суммарный или полный напор нагнетателя. Нагнетатели по производительности и суммарному напору должны обеспечить отсасывание максимального количества газа, которое может быть получено в печах. Поэтому расчет нагнетателя производится для минимального периода коксования, максимального выхода газа на 1 т коксуемой угольной шихты с учетом коэффициента неравномерности загрузки коксовых печей, равного 1,1. Нормальный отсос газа из коксовых печей и нормальный режим движения газа через аппаратуру улавливающих цехов возможны при нормальном сопротивлении всего газового тракта и при принятии своевременных мер, исключающих возможность повышения этого сопротивления.
        На современных коксохимических заводах применяют нагнетатели центробежного типа, приводимые в движение паровой турбиной (3000–5000 об/мин) или от тихоходного высоковольтного электродвигателя (1450 об/мин) через зубчатый редуктор, увеличивающий скорость вращения до 3000–5000 об/мин.
        На случай возможных перебоев в подаче электроэнергии один или два нагнетателя (из трех) должны иметь привод от паровой турбины. Как правило, в работе находится один нагнетатель с электроприводом и один с турбоприводом. В настоящее время применяют нагнетатели типа О-1200-41 и О-120-21 производительностью 72000 м3/ч при фактических условиях всасывания с общим суммарным напором 33–36 кПа (3300–3600 мм вод. ст.) и высокопроизводительные нагнетатели типа Э-1800-23-1 производительностью по газу 108–114 тыс. м3/ч и суммарным напором 30 кПа (3000 мм вод. ст.). В новых машинах улучшены устройства по автоматическому регулированию режима их работы. Они оснащены аппаратурой контроля, сигнализации и аварийной защиты.
        Нагрев газа в нагнетателях в зависимости от степени сжатия колеблется в пределах 10–15°С. Поэтому коксовый газ после нагнетателей имеет температуру 35–45°С.

2.6. Очистка коксового газа от туманообразной смолы

После первичных газовых холодильников содержание смолы в газе составляет 2–5 г/м3. При этом она находится в виде пузырьков, заполненных газом, т.е. в виде тумана. Значительное количество смоляного тумана оседает в нагнетателях газа. Содержание смолы в газе после нагнетателей составляет 0,3–0,5 г/м3. Однако и это количество отрицательно влияет на работу последующей аппаратуры. В связи с этим очистка коксового газа от содержащегося в нем смоляного тумана необходима, она осуществляется в электрофильтрах, которые благодаря эффективной очистке и простоте эксплуатации получили наибольшее распространение. Достоинство электрофильтров – малое потребление тока и ничтожное гидравлическое сопротивление газовому потоку [порядка (200–300 Па (20–30 мм вод. ст.)]. Степень очистки газа составляет 98–99%. Остаточное содержание смолы в газе после электрофильтров при температуре 25–30°С обычно не превышает 40–50 мг/м3. На коксохимических заводах широкое применение получили трубчатые электрофильтры типа С-140, С-180 и С-72. В настоящее время широко применяют электрофильтр типа С-72, отличающийся от других конструкций большой пропускной способностью по газу, большой скоростью газа в трубах (до 1,75 м/с), пониженным расходом электроэнергии на 1000 м3 газа, высокой степенью очистки газа от смоляного тумана.
        На коксохимических заводах электрофильтры устанавливают на всасывающей стороне нагнетателя, т.е. после первичных холодильников, и на стороне нагнетания. Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и недостатки. При установке электрофильтров до нагнетателя газ поступает в него свободным от смолы, кроме того, исключается возможность прохода газа наружу и его загорания в изоляторных коробках, что делает работу электрофильтра более надежной. При установке электрофильтра на стороне нагнетания газ находится в аппарате под давлением, что исключает возможность засоса воздуха. В этом случае неплотности в кожухе аппарата не представляют опасности и легко могут быть обнаружены. Кроме того, при установке электрофильтров дальше от места конденсации смолы происходит лучшая очистка газа, так как мельчайшие капли смолы, остающиеся в газе по выходе его из первичных холодильников, по мере движения газа укрупняются, а это создает благоприятные условия для их заряжения и оседания на осадительном электроде. В последних проектах электрофильтры устанавливают перед нагнетателями (на стороне разрежения), так как в этом случае в значительно меньшей степени выходят из строя изоляторные коробки.
        Электрофильтры устанавливают обычно вне зданий, повысительную и выпрямляющую аппаратуру – в помещении. В процессе эксплуатации электрофильтров особое внимание следует обращать на состояние проходных изоляторов и сток смолы. Сток смолы должен быть постоянным. При накоплении на стенках осадительных электродов значительного слоя ухудшается работа электрофильтров. Поэтому его необходимо периодически выключать для пропарки газовой части аппарата и ревизии всего электрического оборудования.
        Обычно на одном газовом потоке устанавливают несколько параллельно включенных электрофильтров. Резервные электрофильтры не устанавливаются.