粉煤氣化裝置工藝管道優(yōu)化

張曉陽

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

我國(guó)化石能源的特點(diǎn)是富煤、少油、缺氣[1]。煤化工產(chǎn)業(yè)在我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模產(chǎn)能擴(kuò)張時(shí)期，并且對(duì)石化行業(yè)產(chǎn)生越來越重要的影響。其中粉煤加壓氣化作為先進(jìn)的煤氣化技術(shù)之一[2]在國(guó)內(nèi)有大量的裝置在運(yùn)行。本文對(duì)粉煤氣化裝置設(shè)計(jì)運(yùn)行過程中的部分問題進(jìn)行了探討優(yōu)化，希望對(duì)相關(guān)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(gè)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(jiǎn)述如下：原料煤經(jīng)磨煤機(jī)研磨并通入熱的惰性氣體干燥后吹送至袋式過濾器，經(jīng)分離后由螺旋輸送機(jī)送至粉煤加壓輸送工段的粉煤貯罐；然后煤粉經(jīng)鎖斗加壓后送至粉煤給料罐后通過高壓二氧化碳/氮?dú)馑椭翚饣ざ危环勖汉脱鯕?蒸汽混合氣經(jīng)粉煤燒嘴噴入氣化爐反應(yīng)生成合成氣，未反應(yīng)的灰渣經(jīng)冷卻固化破碎后排至撈渣設(shè)備；合成氣經(jīng)激冷、增濕、除塵后送變換系統(tǒng)；來自氣化爐和洗滌塔的黑水經(jīng)過兩級(jí)閃蒸之后輸送到沉降設(shè)備，在澄清除氧后，經(jīng)由泵送進(jìn)行循環(huán)再利用。

2 存在的問題及探討優(yōu)化

2.1 寒冷天氣保證穩(wěn)定運(yùn)行

寒冷天氣運(yùn)行時(shí)，容易造成濕煤受冷結(jié)塊，造成稱重給煤機(jī)進(jìn)煤中斷，磨煤機(jī)停車，影響安全穩(wěn)定生產(chǎn)。所以在冬季運(yùn)行時(shí)，投用原料煤倉(cāng)伴熱蒸汽，提高了冬季運(yùn)行原煤倉(cāng)的溫度，避免結(jié)冰成塊現(xiàn)象的發(fā)生。氣溫回升后，需要及時(shí)停伴熱。伴熱投運(yùn)后，關(guān)注好原煤倉(cāng)溫度，以防煤倉(cāng)溫度過高高，導(dǎo)致粉煤自燃。原煤倉(cāng)消防氮?dú)忾y門不能完全關(guān)閉，保證原煤倉(cāng)惰性環(huán)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(dāng)?shù)蛪赫羝麎毫^低時(shí)，粉煤給料罐溫度會(huì)低于指標(biāo)，需關(guān)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(biāo)內(nèi)。

2.2 節(jié)省公用物料及電能

2.2.1 節(jié)省低壓氮?dú)?/p>

在密封風(fēng)風(fēng)機(jī)出口管線和磨煤機(jī)磨輥密封低壓氮?dú)夤芫€之間增設(shè)聯(lián)通管線，作為磨輥密封氮?dú)猓蛪旱獨(dú)庾鳛檠a(bǔ)充，可以節(jié)省低壓氮?dú)庥昧俊Ｈツポ伱芊獾蛪旱獨(dú)忾y門開度要適度；開度過小壓差低起不到密封作用，過大則會(huì)導(dǎo)致低壓氮?dú)獾谷朊芊怙L(fēng)機(jī)出口管線。調(diào)節(jié)去磨輥密封低壓氮?dú)忾y門時(shí)要緩慢，并與主控聯(lián)系關(guān)注好密封風(fēng)與一次風(fēng)的壓差。

2.2.2 節(jié)省電能

在原工藝流程中，稀釋風(fēng)機(jī)用來降低管線中的水分含量，但其未運(yùn)行過。取消稀釋風(fēng)機(jī)，可以節(jié)省部分電能，將常壓氮?dú)庋a(bǔ)入系統(tǒng)，對(duì)補(bǔ)充的常壓氮?dú)忾y門控制好其開度，關(guān)注好惰性循環(huán)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(huán)利用。當(dāng)冷凝液水質(zhì)較差時(shí)，會(huì)影響系統(tǒng)水質(zhì)。發(fā)現(xiàn)水質(zhì)較差時(shí)，增大系統(tǒng)水置換量，保證系統(tǒng)運(yùn)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(bǔ)進(jìn)系統(tǒng)，改善水質(zhì)，減少脫鹽水補(bǔ)水量。由于蒸汽冷凝液溫度較高，導(dǎo)致除氧器水溫較高，影響除氧水泵打量，需嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)。

2.3 增加管件或設(shè)備優(yōu)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(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)定期檢查過濾器，防止其內(nèi)件堵塞或損壞，影響管線安全。

2.3.2 增加氮?dú)饧訜崞?/p>

低壓氮?dú)鉁囟鹊驮谶M(jìn)入粉煤儲(chǔ)罐充氣錐、管道充氣器時(shí)會(huì)形成露點(diǎn)，影響粉煤輸送。增設(shè)低壓氮?dú)饧訜崞魇沟眠M(jìn)入上述兩設(shè)備的低壓氮?dú)饽軌蝾A(yù)熱，可以提高了粉煤流化程度，利于粉煤輸送。需要關(guān)注好低壓蒸汽壓力及低壓氮?dú)鈮毫Γ乐沟蛪旱獨(dú)鈮毫Φ陀谡羝麎毫Α．?dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，及時(shí)將低壓氮?dú)忸A(yù)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(shí)的氣流會(huì)直接進(jìn)入粉煤儲(chǔ)罐過濾器，對(duì)粉煤儲(chǔ)罐過濾器內(nèi)件沖擊力較大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成設(shè)備損壞。增設(shè)限流孔板后，會(huì)對(duì)泄壓氣流進(jìn)行降壓節(jié)流，減輕了對(duì)粉煤儲(chǔ)罐過濾器內(nèi)件的沖擊力。需要注意的是當(dāng)氣化爐需要快速減量時(shí)，泄壓氣流跟不上，會(huì)導(dǎo)致粉煤給料罐與氣化爐壓差高于指標(biāo)，此時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注好此壓差。

2.4 增加管線/跨線優(yōu)化流程

2.4.1 高閃閃蒸汽增設(shè)去往除氧器分流管線

原設(shè)計(jì)中高閃閃蒸汽只能去汽提塔和水進(jìn)行加熱，增設(shè)去往除氧器分流管線后既解決了開車時(shí)給系統(tǒng)水加熱的問題又實(shí)現(xiàn)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(shí)，若阻力增大會(huì)造成高壓閃蒸壓力小幅波動(dòng)，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(shí)，除氧水泵因高壓閃蒸壓力波動(dòng)而不打量，造成汽提塔補(bǔ)水困難，可以用此管線向汽提塔塔釜補(bǔ)水，來保證液位。用此管線補(bǔ)水時(shí)，會(huì)導(dǎo)致高壓閃蒸汽與水無法換熱，閃蒸汽量大，增加水冷負(fù)擔(dān)，甚至?xí)?dǎo)致高壓閃蒸壓力再度升高。因此，此管線僅作為應(yīng)急管線，待汽提塔液位補(bǔ)至指標(biāo)時(shí)，要及時(shí)調(diào)整，直至關(guān)閉。

2.4.3 低壓灰水泵回流管線至除氧器倒淋管線

當(dāng)?shù)蛪夯宜コ跗髯枇^大時(shí)，無法給除氧器補(bǔ)水，可以用此管線給除氧器補(bǔ)水。此管線若長(zhǎng)時(shí)間不用，有被積泥堵塞的危險(xiǎn)，導(dǎo)致除氧器倒淋無法正常排放。在不需要使用的時(shí)候，閥門也不可全部關(guān)閉，保持小流量運(yùn)行。

2.4.4 二期粉煤循環(huán)管線一期粉煤循環(huán)管線增加聯(lián)通管線

增加聯(lián)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(huán)管線時(shí)，需抽加盲板，因此在抽加盲板時(shí)必須與主控室操作人員聯(lián)系好，避免在氣化爐跳車時(shí)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(yè)時(shí)必須戴長(zhǎng)管面具；出現(xiàn)跳車情況粉煤吹掃閥突然打開時(shí)，應(yīng)緊急關(guān)閉吹掃閥。

2.5 其他

2.5.1 袋式過濾器錐部增設(shè)消防氮?dú)夤芫€

袋式過濾器錐部積煤過多容易導(dǎo)致悶燃事故發(fā)生，在人孔處增加3根低壓氮?dú)夤芫€，作為消防氮?dú)狻ｉy門不能常開，更不能開大，防止袋式過濾器超壓，防爆板爆裂。現(xiàn)場(chǎng)閥門關(guān)閉，只能應(yīng)急時(shí)使用；并且使用時(shí)與中控聯(lián)系好，關(guān)注好系統(tǒng)壓力。

2.5.2 中壓汽包充壓氣由的高壓氮?dú)鈸Q成高壓二氧化碳

中壓汽包使用二氧化碳充壓，但二氧化碳?xì)怏w帶油，影響汽包內(nèi)的水質(zhì)。換成高壓氮?dú)夂螅瑲怏w質(zhì)量變好，水質(zhì)消除了被污染的風(fēng)險(xiǎn)。但在氮?dú)夂投趸悸?lián)通處，存在互竄風(fēng)險(xiǎn)，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(duì)其進(jìn)行除油處理，不僅浪費(fèi)人力物力而且影響開車進(jìn)程。將低壓蒸汽通至開工氧吹掃氮?dú)夤芫€，在每次氣化爐開車前，只需用此管線煮燒嘴1個(gè)小時(shí)即可滿足需要。正常運(yùn)行時(shí)，存在高壓串低壓風(fēng)險(xiǎn)，需在正常運(yùn)行時(shí)，對(duì)低壓蒸汽管線進(jìn)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(shè)計(jì)是去灰水槽，但由于會(huì)造成液泛，導(dǎo)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(shí)，關(guān)注好水封液位，防止液位過低破壞真閃系統(tǒng)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(shí)，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(biāo)內(nèi)。如果閥門內(nèi)漏時(shí)，會(huì)造成燒嘴冷卻水緩沖罐壓力降低，需重點(diǎn)關(guān)注好氣化爐與燒嘴冷卻水緩沖罐壓差。

3 結(jié)語

粉煤加壓氣化技術(shù)作為一種成熟的煤轉(zhuǎn)化技術(shù)，在我國(guó)有較多的應(yīng)用并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。越來越多的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)必定會(huì)讓其發(fā)揮更大更好的作用，為保障國(guó)家的能源安全提供更大助力。