煤锁气互充卸压工艺在固定床熔渣气化炉中的应用

2014-02-15徐煜

云南化工 2014年5期

关键词：惰性气体熔渣固定床

徐煜

（云南先锋化工有限公司，云南寻甸 655204）

煤锁气互充卸压工艺在固定床熔渣气化炉中的应用

徐煜

（云南先锋化工有限公司，云南寻甸 655204）

介绍了煤锁气互充卸压工艺在固定床熔渣气化炉的应用情况。

煤锁气互充卸压工艺；固定床熔渣气化炉；运用

粉煤流化床和碎煤（型煤）固定床的加煤都是通过煤锁来实现的，加煤过程中煤锁要经历卸压、充压这两个交替过程，充压用的气体为来自煤气冷却工段或气化炉出口总管的粗煤气。目前大部分企业都是把煤锁气通过压缩机加压后，送入粗煤气系统，对其进行回收。由于煤锁气量波动大，洗涤不干净，气中带尘，导致压缩机气阀、活塞环等部件经常损坏，压缩机系统检修频繁；而采用煤气冷却工段或气化炉出口总管的粗煤气对煤锁进行充压，会造成煤气冷却工段或气化炉出口总管的粗煤气流量及压力的波动，响粗煤气系统的稳定性。

1 煤锁气互充卸压工艺

煤锁气互相充卸压工艺，在气化煤锁上设有充卸压管道，充卸压管道上装有控制阀，利用控制阀对煤锁进行充压、卸压。当一台煤锁卸压时，可将煤锁气卸至一个中间缓冲罐内，待另一台煤锁需要充压时，使用中间缓冲罐缓存的煤锁气进行充压。煤锁下部还设有气封管线和控制阀，用于实现煤锁的气封。加入气封的气体可以是二氧化碳或氮气等惰性气体，根据后工序产品决定加入的气体种类，当后工序产品为合成氨时，可以加入氮气，当后工序产品为甲醇、合成甲烷或燃料气等其它产品时可加入二氧化碳。煤锁气互充卸压工艺流程见图1。

煤锁气互充卸压工艺，适用于粉煤流化床加压气化、碎煤或型煤固定层（移动床）加压固态排渣或液态排渣气化。同时结合气化炉的压力及生产实际选择中间缓冲罐的级数，可以是二级、三级或更高的级数。

1.1 工艺流程说明

1）煤锁向气化炉中加煤时，加煤煤锁上的充卸压控制阀和终充压控制阀处于关闭状态，气封控制阀和煤锁上阀处于开启状态，靠气封封住气化炉内的煤气，防止气化炉内的煤气上串至煤锁。

2）当煤锁空后，煤锁下阀和气封控制阀关闭，开启一次充卸压阀将空煤锁内的压力卸放至中间缓冲罐，待压力平衡后，煤锁内的预压经二次卸压阀卸放至洗涤除尘装置处理后放空。当煤锁内的压力降为常压后，空煤锁上充卸压控制阀关闭。

3）空煤锁上阀打开，向空煤锁中加煤，空煤锁加满煤后，煤锁上阀关闭，煤锁一次充卸控制阀开启，采用中间缓冲罐内缓存的煤锁气对煤锁进行充压，待压力平衡时，关闭煤锁的充卸压控制阀，开终充压阀，采用惰性气，将煤锁的压力充至与气化炉内压力平衡。

4）终充压控制阀关闭，充压完毕。气封阀和煤锁下阀开启，煤锁向气化炉中加煤，新循环开始。

1.2 煤锁气互充卸压工艺优点

1）与传统的从煤气系统中取气对煤锁进行充压相比，避免了因使用粗煤气对生产系统煤气负荷及压力的影响。

图1 煤锁气互充卸压工艺流程Table 1 Coal gas composition of coal charge air lock mutual relief process

2）以二氧化碳或氮气等惰性气体取代粗煤气并设有气封管，减少了粗煤气排放大气的环保压力，实现了环保效益。

3）取消了煤锁气压缩机等装置，降低了设备投资和运行、维护成本。

2 煤锁气互充卸压工艺在固定床熔渣气化炉中的应用

我公司先锋褐煤洁净化利用试验示范工程的煤气装置为固定床熔渣气化炉，采用公司具有自主知识产权的碎煤熔渣加压气化技术—YM气化技术。

气化炉均为双煤锁设置，每台气化炉煤锁加煤系统设计一个中间缓冲罐，加煤时实现单台气化炉双煤锁间互充。煤锁二次卸压的煤锁气经布袋除尘后放空，系统不设置煤锁气压缩机。本气化装置加煤系统根据后续工段甲醇合成工艺要求，终充压及气封的惰性气体采用低温甲醇洗装置分离的二氧化碳。

采用传统煤锁加煤方式，煤锁气成分与粗煤气成分一致，而采用煤锁气互充卸压工艺后，煤锁内的气体90%以上均为惰性气体。煤锁气互充卸压工艺煤锁气成分见表1。

表1 煤锁气互充卸压工艺煤锁气成分Figure 1 Coal charge air lock mutual relief flow chart

我公司YM气化装置为50万t／a甲醇合成装置提供225000 m3／h的粗煤气，采用云南先锋露天褐煤为原料。单台气化炉可生产45000 m3／h的粗煤气，煤锁系统需对气化炉加煤4箱／h，每小时装置可以回收950 m3煤锁气，可以节约气体的压缩功352800 kJ／h；与传统方法相比，每小时节约粗煤气540 m3，减少了粗煤气排放对大气的污染，每年降低生产成本近260万元。