浅谈低压氨水喷头的改造与应用

摘 要：焦炉是酒钢集团公司炼焦生产的重要设备，本文通过解决炼焦生产中存在的问题，对低压氨水碰头进行技术改造和创新，提高设备运行效率，延长设备使用寿命，降低成本，对公司降本增效工作的开展起到重要意义。

关键词：焦炉；低压氨水喷头；技术改造

1 概述

人类生产和使用焦炭很早，但具有工业意义的大规模生产，是焦碳代替木炭炼铁成功以后开始的，我国生产和应用焦碳的历史，根据文献的记载从宋代开始。随着炼铁技术及机械业的发展，对钢铁质量的要求越来越高，从而对焦碳质量的改善提出迫切的要求，19世纪中叶以后炼焦出现了一系列的重要技术变革，如炭化室与燃烧室分开，蓄热室的配置，炼焦副产品的回收等，使炼焦技术发生了根本性的变化，这些技术沿用至今形成了现代炼焦技术的基础[1]。

通过对酒钢焦化厂3#4#焦炉低压氨水喷洒设备的改进和优化，实现延长设备使用寿命，提高效率，达到降本增效的目的。

2 氨水在炼焦生产中的主要作用

炼焦副产品的回收，不仅净化了空气，而且从中提取了许多贵重的化产品。炭化室中的煤料在高温干馏的作用下产生的煤气，因尚未经净化处理，习惯上称为荒煤气，荒煤气经专门的导出设备导出，荒煤气导出设备的主要作用是：

①顺利导出焦炉各炭化室内发生的荒煤气，保持适当稳定的压力既不致因荒煤气压力过高而引起冒烟冒火，又要使各炭化室在结焦过程中始终保持正压。

②将荒煤气适当冷却，保持适当的集气管温度，防止因温度过高而引起设备变形，恶化操作条件和增大回收负荷，又要使焦油和氨水保持良好的流动性。冷却荒煤气的最好介质是75℃左右的热氨水，因为该温度的氨水迅速汽化，大量吸热，冷却效果较好。

3 低压氨水喷头在炼焦生产中应用简介

由炭化室进入上升管的荒煤气（温度700℃左右），经桥管氨水喷头连续不断地喷洒热氨水，使荒煤气迅速冷却到80-100℃，保持适当的集气管温度。为保证正常喷洒，循环氨水必须不带焦油，氨水压力稳定，压力保持在0.2MPa左右，除氨水质量外，桥管上安装的氨水喷头的结构直接影响氨水的雾化效果，雾化效果的好坏直接影响荒煤气的冷却效果[2]。

目前在焦炉的上升管上广泛使用的喷头主要有涡漩式实心喷嘴和一线式螺旋喷嘴两种，涡漩式实心喷嘴的工作原理是氨水沿切线方向进入喷嘴，经分流芯分成两股，一股绕叶片外部做加速螺旋运动造成一定的喷射角度，另一股通过中间孔直喷出去，增加了喷洒面中部的水量，提高了喷洒的均匀性，提高了雾化程度，此类喷头在碳化室高位4.3m的焦炉上使用广泛。一线式螺旋喷嘴的工作原理是在锥腔外壳中放一螺旋芯片，在螺旋芯片中部加工锥孔，氨水一股沿螺旋喷出，另一股通过中间锥孔喷出，雾化效果好。

4 使用现状和技术改造

酒钢焦化厂3#4#焦炉现使用的小喷头是靠内部直径为10mm的内旋片上3个∮3mm加工斜角45度喷洒孔改变水流方向，实现喷洒雾化的，这种喷头对氨水的质量要求高，氨水质量差喷头易堵更换频率高，主要缺点是：

①由于孔径太小易堵，更换频率高，易损坏，费时费力，维护成本高（以471#4109#为例，在今年7月份没更换实验喷头以前，平均每周更换1-2次，7月份更换实验喷头后至今半年时间更换一次，更换频率大大降低）。

②小喷头加工困难，尤其在旋片上加工∮3mm 小孔非常困难，且加工周期长，加工费用较高（喷头加工费用170元/个，加工直径为∮10mm*3mm的旋片加工费用在30元/个，3#4#焦炉单个小喷头加工费用为200元）。通过对涡漩式实心喷嘴和一线式螺旋喷嘴的优缺点分析，提出适合实际生产需要的改造方案，改造后的新喷头不仅加工费用大幅度降低，由于改进了其内部结构使用寿命长较原喷头寿命延长5倍以上。（3#4#焦炉喷头改造前单个小喷头加工费用为200元/个，而改造后的新喷头单个加工费用为100元/个。）

图1 改造后的氨水喷头尺寸示意图

改造后的喷头与原喷头相比，改变了结构方式，采用三头螺旋式梯形螺纹结构，加大了介质流通的截面积，从而使新喷头不易堵塞，通过计算，两者相比新喷头截面积是旧喷头截面积的2.8倍，而且从现场安装的实验结果看，新喷头喷洒效果良好，新喷头弯管温度较旧喷头弯管温度低20℃左右，更换频率大幅降低，采用三头螺旋式结构，使流经的介质旋转流动，在出口处形成扇形喷洒面，达到良好的喷洒效果。

5 结论

根据实际情况我们得出，改造后的喷头无论从降温效果还是更换频率来看都优于没改造的喷头，改善了喷洒效果，降低荒煤气的温度，减少喷头更换次数，降低劳动强度，节约备件费用，通过对改造的小喷头现场使用情况观察，喷洒效果良好，能达到改造目标和满足生产的需要，对降低荒煤气温度和设备的安全运行起到良好的促进作用，为公司降本增效做出了积极的努力。

参考文献：

[1]苏宜春.炼焦工艺学[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[2]于振东，蔡承佑，等.焦炉生产技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2003.

作者简介：

暴海武（1973-）男，汉，吉林大安人，助理工程师，1996年毕业于上海冶金高等专科学校工业与民用建筑专业，现在甘肃宏汇能源化工有限公司主要从事煤化工工作。