一種GSP氣化爐合成氣洗滌系統優化和改造

摘 要：介紹了GSP粉煤加壓氣化激冷流程合成氣洗滌系統工藝流程，針對洗滌系統中部分冷凝器出現的問題做出了優化和改造。改造效果表明，部分冷凝器切出后沒有影響合成氣含塵量，同時解決了部分冷凝器導致激冷水系統管線、閥門以及激冷水噴頭造成磨損甚至堵塞，避免合成氣降溫造成水汽比降低影響變換反應，增加變換裝置能耗，且避免了部分冷凝器內漏造成蒸汽及凝液可燃氣超標的風險，達到了降本增效的目的。

關鍵詞：GSP氣化；合成氣洗滌；優化；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.014

0 前言

神華寧夏煤業集團烯烴一分公司氣化車間采用GSP干煤粉加壓氣化技術。該技術采用干煤粉進料方式，分為備煤、煤粉輸送、氣化爐、合成氣洗滌、除渣、黑水處理等六個單元[1]。氣化爐采用水冷壁式結構，運用“以渣抗渣”的原理。

合成氣洗滌單元原設計采用兩級文丘里串部分冷凝器的流程，將來自氣化爐被水激冷和飽和的粗合成氣在本單元進一步用水洗滌除塵、除鹵，洗滌后的合成氣作為產品送往變換裝置。部分冷凝器處于二級文丘里洗滌器和粗合成氣分離罐之間，用來對合成氣進行降溫、除塵[2]。原設計氣化爐所用原煤的灰分在6-12%之間，但是實際運行中原煤的灰分大于18%，遠超過設計值，造成粗合成氣中帶灰量增加，同時對部分冷凝器造成堵塞，析出的冷凝液中固含量增加，造成管線、閥門磨蝕嚴重，直接導致的裝置停車累計達到25次之多，嚴重影響了裝置的長周期穩定運行。本文在此基礎上分析原因，制定對策，提出一種洗滌系統的優化和改造方案。

1 合成氣洗滌工藝流程概述

氣化爐激冷室出來的粗合成氣進入一級文丘里洗滌器進行洗滌，粗合成氣中的灰分和可溶性氣體，與霧化的液滴接觸后，被潤滑、沉降和溶解。進入文丘里下游的氣液分離罐，被凈化的粗合成氣從罐頂離開。然后粗合成氣進入二級文丘里洗滌器再次進行充分混合，由于氣相和固相在文丘里洗滌器喉徑處的速度不同，合成氣中夾帶的煤灰和其它雜質在二級文丘里分離罐中被除去。洗滌完畢后，粗合成氣，從部分冷凝器頂部的管程進入，跟殼程的低壓脫鹽水進行換熱，產生低低壓蒸汽。低低壓蒸汽經汽包送低低壓蒸汽管網。換熱后的粗合成氣溫度大約下降3 ℃。由于溫度的下降，粗合成氣中的部分飽和蒸汽將冷凝析出，對粗合成氣夾帶的微量煤灰進行洗滌。經過冷凝液洗滌的粗合成氣，在部分冷凝器跟冷凝液進行初步的氣液分離[3]。氣液分離后，粗合成氣從原料氣分離罐的頂部出口管線送往下游變換單元。

2 合成氣洗滌系統優化改造措施

GSP氣化工藝在兩級文丘里后又設計了部分冷凝器，其設計目的為通過部分冷凝器的原料氣（設計溫度215℃，壓力3.84MPa）與低壓鍋爐給水（設計壓力1.8MPa，溫度104℃）進行換熱，經過換熱的原料氣溫度降低3℃左右，在溫降的過程中產生的凝液所夾帶的原料氣中的雜質，從底部液相管線排向激冷水罐，通過此原理進一步洗滌原料氣。

在此洗滌過程中，由于部分冷凝器的設計缺陷，而且沒有考慮到原煤的灰分發生較大的變化，出現了一系列的問題，諸如合成氣中含灰量增加，導致部分冷凝器堵塞，使得停車檢修必須對其進行清洗，增加檢修費用；另外部分冷凝器換完熱產生的冷凝液固含量增加，進入激冷水罐后沉積，長時間累積造成激冷水罐容積減少，而且對激冷水泵以及閥門管線磨蝕嚴重；更為嚴重的是部分冷凝器長時間磨損，發生內漏現象，合成氣竄入低低壓蒸汽管網，使得裝置可燃氣超標，發生較大的安全事故。綜上所述，為了防止合成氣降溫造成水汽比降低影響變換反應，增加變換裝置能耗，且為了避免部分冷凝器內漏造成蒸汽及凝液可燃氣超標的風險，提出一種洗滌系統的優化和改造，將部分冷凝器管程只作為合成氣的一個通道，殼程與產生的低低壓蒸汽全部切出，不再進行換熱。具體實施步驟如下：

（1）將部分冷凝器用來換熱的低壓鍋爐給水管線以及排污管線全部切出并加盲板進行隔離，避免閥門內漏造成低壓鍋爐給水浪費，同時防止固含量較高的冷凝液再次進入到水系統中；

（2）將部分冷凝器原設計產生的低低壓蒸汽并管網手閥關閉，并加盲板進行隔離，以免閥門發生內漏而使工藝氣竄入蒸汽系統的事故發生，同時打開蒸汽放空閥門進行大氣放空；

（3）將部分冷凝器殼程低壓脫鹽水手閥關閉，并加盲板進行隔離；

（4）將汽液分離罐至部分冷凝器入口法蘭處加盲板進行隔離。

3 優化改造后的效果評估

合成氣洗滌系統通過優化改造后與現有技術相比具有突出的收益效果：部分冷凝器切出后，合成氣溫度由189℃提升到193℃，變換反應正常，能耗降低，且取樣分析合成氣含塵量<0.5mg/m3，符合設計要求。達到了降本增效的目的，獲得較大的經濟效益：

（1）部分冷凝器容易內漏，每年檢修10臺次，每次檢修費用2萬元，則可以節省20萬元；

（2）部分冷凝器切出后，可減少合成氣溫降析水7t/h，則變換每年減少增加次高壓蒸汽224000 t，每年減少次高壓蒸汽能耗749萬元。

（3）部分冷凝器切出后，每次導氣可提前十分鐘。每年按照導氣30臺次，則可以節約合成氣有效氣650000 Nm3，減少經濟損失 56.5萬元。

綜上，每年可減少經濟損失825.5萬元。徹底杜絕部分冷凝器內漏造成蒸汽單元凝液超標的風險，同時也為業內煤化工項目合成氣洗滌工藝方案提供參考。

4 結論

綜上所述，通過對粗煤氣洗滌工藝系統的優化，將部分冷凝器切出是有效的，同時為干煤粉氣化合成氣洗滌系統工藝的改進及優化提供了有力的支持。避免了部分冷凝器內漏造成蒸汽及凝液可燃氣超標的風險，達到了降本增效的目的。

參考文獻：

[1]趙元琪，閆波.淺析GSP氣化技術的運行經濟性和適用性[J].科技經濟導刊，2015（12）：110-111.

[2]景壽堂，蘇源.GSP氣化裝置鼓泡塔合成氣管線堵塞的原因及處理方法[J].價值工程，2016（03）：22-25.

[3]蘇源，院建森，趙振新，陳杰.GSP氣化裝置合成氣洗滌系統流程優化[J].潔凈煤技術，2016，3（22）：119-122.

作者簡介：代龍（1988-），男，寧夏銀川人，本科，助理工程師，研究方向：應用化學。endprint