粉煤氣化裝置工藝管道優化

張曉陽

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

我國化石能源的特點是富煤、少油、缺氣[1]。煤化工產業在我國已經進入工業化生產和大規模產能擴張時期，并且對石化行業產生越來越重要的影響。其中粉煤加壓氣化作為先進的煤氣化技術之一[2]在國內有大量的裝置在運行。本文對粉煤氣化裝置設計運行過程中的部分問題進行了探討優化，希望對相關人員有所幫助。

1 工藝流程描述

粉煤加壓氣化裝置分為4個工段：磨煤干燥、粉煤加壓輸送、粉煤氣化以及渣和灰水處理。工藝流程簡述如下：原料煤經磨煤機研磨并通入熱的惰性氣體干燥后吹送至袋式過濾器，經分離后由螺旋輸送機送至粉煤加壓輸送工段的粉煤貯罐；然后煤粉經鎖斗加壓后送至粉煤給料罐后通過高壓二氧化碳/氮氣送至氣化工段；粉煤和氧氣/蒸汽混合氣經粉煤燒嘴噴入氣化爐反應生成合成氣，未反應的灰渣經冷卻固化破碎后排至撈渣設備；合成氣經激冷、增濕、除塵后送變換系統；來自氣化爐和洗滌塔的黑水經過兩級閃蒸之后輸送到沉降設備，在澄清除氧后，經由泵送進行循環再利用。

2 存在的問題及探討優化

2.1 寒冷天氣保證穩定運行

寒冷天氣運行時，容易造成濕煤受冷結塊，造成稱重給煤機進煤中斷，磨煤機停車，影響安全穩定生產。所以在冬季運行時，投用原料煤倉伴熱蒸汽，提高了冬季運行原煤倉的溫度，避免結冰成塊現象的發生。氣溫回升后，需要及時停伴熱。伴熱投運后，關注好原煤倉溫度，以防煤倉溫度過高高，導致粉煤自燃。原煤倉消防氮氣閥門不能完全關閉，保證原煤倉惰性環境。

粉煤溫度較低，流化效果不好，為粉煤給料罐增加伴熱管，提高了粉煤溫度，有利于粉煤流化降低輸送過程中的阻力。當低壓蒸汽壓力過低時，粉煤給料罐溫度會低于指標，需關注好伴熱低壓蒸汽的壓力，將給料罐溫度控制在合理的指標內。

2.2 節省公用物料及電能

2.2.1 節省低壓氮氣

在密封風風機出口管線和磨煤機磨輥密封低壓氮氣管線之間增設聯通管線，作為磨輥密封氮氣，低壓氮氣作為補充，可以節省低壓氮氣用量。去磨輥密封低壓氮氣閥門開度要適度；開度過小壓差低起不到密封作用，過大則會導致低壓氮氣倒入密封風機出口管線。調節去磨輥密封低壓氮氣閥門時要緩慢，并與主控聯系關注好密封風與一次風的壓差。

2.2.2 節省電能

在原工藝流程中，稀釋風機用來降低管線中的水分含量，但其未運行過。取消稀釋風機，可以節省部分電能，將常壓氮氣補入系統，對補充的常壓氮氣閥門控制好其開度，關注好惰性循環氣的水含量。

2.2.3 凝液回收利用

常壓罐液相至沉降槽管線可以將冷凝液回收至沉降槽，循環利用。當冷凝液水質較差時，會影響系統水質。發現水質較差時，增大系統水置換量，保證系統運行安全。

低壓蒸汽冷凝液至除氧器管線可使得冷凝液能夠補進系統，改善水質，減少脫鹽水補水量。由于蒸汽冷凝液溫度較高，導致除氧器水溫較高，影響除氧水泵打量，需嚴格控制工藝指標。

2.3 增加管件或設備優化流程

2.3.1 增加管道過濾器

鎖斗充氣錐和管道充氣器前高壓二氧化碳管線加過濾器，消除粉煤倒入二氧化碳管線的風險，同時定期檢查過濾器，防止其內件堵塞或損壞，影響管線安全。

2.3.2 增加氮氣加熱器

低壓氮氣溫度低在進入粉煤儲罐充氣錐、管道充氣器時會形成露點，影響粉煤輸送。增設低壓氮氣加熱器使得進入上述兩設備的低壓氮氣能夠預熱，可以提高了粉煤流化程度，利于粉煤輸送。需要關注好低壓蒸汽壓力及低壓氮氣壓力，防止低壓氮氣壓力低于蒸汽壓力。當出現這種情況時，及時將低壓氮氣預熱器切出。

2.3.3 增加限流孔板

在加限流孔板前，粉煤給料罐泄壓時的氣流會直接進入粉煤儲罐過濾器，對粉煤儲罐過濾器內件沖擊力較大，長時間運行會造成設備損壞。增設限流孔板后，會對泄壓氣流進行降壓節流，減輕了對粉煤儲罐過濾器內件的沖擊力。需要注意的是當氣化爐需要快速減量時，泄壓氣流跟不上，會導致粉煤給料罐與氣化爐壓差高于指標，此時需重點關注好此壓差。

2.4 增加管線/跨線優化流程

2.4.1 高閃閃蒸汽增設去往除氧器分流管線

原設計中高閃閃蒸汽只能去汽提塔和水進行加熱，增設去往除氧器分流管線后既解決了開車時給系統水加熱的問題又實現了高閃閃蒸汽向除氧器分流的目的。高閃閃蒸汽向除氧器塔釜分流時，若阻力增大會造成高壓閃蒸壓力小幅波動，往除氧器分流的閥門的開度要掌握好。

2.4.2 除氧水泵出口至高壓閃蒸汽提塔回流管線

高壓閃蒸壓力高時，除氧水泵因高壓閃蒸壓力波動而不打量，造成汽提塔補水困難，可以用此管線向汽提塔塔釜補水，來保證液位。用此管線補水時，會導致高壓閃蒸汽與水無法換熱，閃蒸汽量大，增加水冷負擔，甚至會導致高壓閃蒸壓力再度升高。因此，此管線僅作為應急管線，待汽提塔液位補至指標時，要及時調整，直至關閉。

2.4.3 低壓灰水泵回流管線至除氧器倒淋管線

當低壓灰水去除氧器阻力較大時，無法給除氧器補水，可以用此管線給除氧器補水。此管線若長時間不用，有被積泥堵塞的危險，導致除氧器倒淋無法正常排放。在不需要使用的時候，閥門也不可全部關閉，保持小流量運行。

2.4.4 二期粉煤循環管線一期粉煤循環管線增加聯通管線

增加聯通管線后可以使一、二期的粉煤能互相利用。使用或停用該粉煤循環管線時，需抽加盲板，因此在抽加盲板時必須與主控室操作人員聯系好，避免在氣化爐跳車時粉煤三通換向閥突然換向，粉煤管線吹掃閥打開造成人員窒息。所以人員作業時必須戴長管面具；出現跳車情況粉煤吹掃閥突然打開時，應緊急關閉吹掃閥。

2.5 其他

2.5.1 袋式過濾器錐部增設消防氮氣管線

袋式過濾器錐部積煤過多容易導致悶燃事故發生，在人孔處增加3根低壓氮氣管線，作為消防氮氣。閥門不能常開，更不能開大，防止袋式過濾器超壓，防爆板爆裂?，F場閥門關閉，只能應急時使用；并且使用時與中控聯系好，關注好系統壓力。

2.5.2 中壓汽包充壓氣由的高壓氮氣換成高壓二氧化碳

中壓汽包使用二氧化碳充壓，但二氧化碳氣體帶油，影響汽包內的水質。換成高壓氮氣后，氣體質量變好，水質消除了被污染的風險。但在氮氣和二氧化碳聯通處，存在互竄風險，需加盲板。

2.5.3 燒嘴開工氧管線除油

開工氧路及燒嘴管線在每次開車前都要拆開對其進行除油處理，不僅浪費人力物力而且影響開車進程。將低壓蒸汽通至開工氧吹掃氮氣管線，在每次氣化爐開車前，只需用此管線煮燒嘴1個小時即可滿足需要。正常運行時，存在高壓串低壓風險，需在正常運行時，對低壓蒸汽管線進行加盲板以隔離。

2.5.4 真閃分離罐下液管去灰水槽改至沉降槽

真閃下液原設計是去灰水槽，但由于會造成液泛，導致灰水濁度高。改去去沉降槽，解決了灰水因液泛而造成濁度高的情況。在排放水封倒淋時，關注好水封液位，防止液位過低破壞真閃系統真空度。

2.5.5 燒嘴冷卻水緩沖罐放空加粗

放空管原管徑在氣化爐降壓時，不能保證氣化爐與燒嘴冷卻水緩沖罐壓差，加粗管徑后該壓差能保證在指標內。如果閥門內漏時，會造成燒嘴冷卻水緩沖罐壓力降低，需重點關注好氣化爐與燒嘴冷卻水緩沖罐壓差。

3 結語

粉煤加壓氣化技術作為一種成熟的煤轉化技術，在我國有較多的應用并取得了很好的經濟效益和社會效益。越來越多的設計和運行經驗必定會讓其發揮更大更好的作用，為保障國家的能源安全提供更大助力。