粉煤气化装置工艺管道优化

张晓阳

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250101)

我国化石能源的特点是富煤、少油、缺气[1]。煤化工产业在我国已经进入工业化生产和大规模产能扩张时期，并且对石化行业产生越来越重要的影响。其中粉煤加压气化作为先进的煤气化技术之一[2]在国内有大量的装置在运行。本文对粉煤气化装置设计运行过程中的部分问题进行了探讨优化，希望对相关人员有所帮助。

1 工艺流程描述

粉煤加压气化装置分为4个工段：磨煤干燥、粉煤加压输送、粉煤气化以及渣和灰水处理。工艺流程简述如下：原料煤经磨煤机研磨并通入热的惰性气体干燥后吹送至袋式过滤器，经分离后由螺旋输送机送至粉煤加压输送工段的粉煤贮罐；然后煤粉经锁斗加压后送至粉煤给料罐后通过高压二氧化碳/氮气送至气化工段；粉煤和氧气/蒸汽混合气经粉煤烧嘴喷入气化炉反应生成合成气，未反应的灰渣经冷却固化破碎后排至捞渣设备；合成气经激冷、增湿、除尘后送变换系统；来自气化炉和洗涤塔的黑水经过两级闪蒸之后输送到沉降设备，在澄清除氧后，经由泵送进行循环再利用。

2 存在的问题及探讨优化

2.1 寒冷天气保证稳定运行

寒冷天气运行时，容易造成湿煤受冷结块，造成称重给煤机进煤中断，磨煤机停车，影响安全稳定生产。所以在冬季运行时，投用原料煤仓伴热蒸汽，提高了冬季运行原煤仓的温度，避免结冰成块现象的发生。气温回升后，需要及时停伴热。伴热投运后，关注好原煤仓温度，以防煤仓温度过高高，导致粉煤自燃。原煤仓消防氮气阀门不能完全关闭，保证原煤仓惰性环境。

粉煤温度较低，流化效果不好，为粉煤给料罐增加伴热管，提高了粉煤温度，有利于粉煤流化降低输送过程中的阻力。当低压蒸汽压力过低时，粉煤给料罐温度会低于指标，需关注好伴热低压蒸汽的压力，将给料罐温度控制在合理的指标内。

2.2 节省公用物料及电能

2.2.1 节省低压氮气

在密封风风机出口管线和磨煤机磨辊密封低压氮气管线之间增设联通管线，作为磨辊密封氮气，低压氮气作为补充，可以节省低压氮气用量。去磨辊密封低压氮气阀门开度要适度；开度过小压差低起不到密封作用，过大则会导致低压氮气倒入密封风机出口管线。调节去磨辊密封低压氮气阀门时要缓慢，并与主控联系关注好密封风与一次风的压差。

2.2.2 节省电能

在原工艺流程中，稀释风机用来降低管线中的水分含量，但其未运行过。取消稀释风机，可以节省部分电能，将常压氮气补入系统，对补充的常压氮气阀门控制好其开度，关注好惰性循环气的水含量。

2.2.3 凝液回收利用

常压罐液相至沉降槽管线可以将冷凝液回收至沉降槽，循环利用。当冷凝液水质较差时，会影响系统水质。发现水质较差时，增大系统水置换量，保证系统运行安全。

低压蒸汽冷凝液至除氧器管线可使得冷凝液能够补进系统，改善水质，减少脱盐水补水量。由于蒸汽冷凝液温度较高，导致除氧器水温较高，影响除氧水泵打量，需严格控制工艺指标。

2.3 增加管件或设备优化流程

2.3.1 增加管道过滤器

锁斗充气锥和管道充气器前高压二氧化碳管线加过滤器，消除粉煤倒入二氧化碳管线的风险，同时定期检查过滤器，防止其内件堵塞或损坏，影响管线安全。

2.3.2 增加氮气加热器

低压氮气温度低在进入粉煤储罐充气锥、管道充气器时会形成露点，影响粉煤输送。增设低压氮气加热器使得进入上述两设备的低压氮气能够预热，可以提高了粉煤流化程度，利于粉煤输送。需要关注好低压蒸汽压力及低压氮气压力，防止低压氮气压力低于蒸汽压力。当出现这种情况时，及时将低压氮气预热器切出。

2.3.3 增加限流孔板

在加限流孔板前，粉煤给料罐泄压时的气流会直接进入粉煤储罐过滤器，对粉煤储罐过滤器内件冲击力较大，长时间运行会造成设备损坏。增设限流孔板后，会对泄压气流进行降压节流，减轻了对粉煤储罐过滤器内件的冲击力。需要注意的是当气化炉需要快速减量时，泄压气流跟不上，会导致粉煤给料罐与气化炉压差高于指标，此时需重点关注好此压差。

2.4 增加管线/跨线优化流程

2.4.1 高闪闪蒸汽增设去往除氧器分流管线

原设计中高闪闪蒸汽只能去汽提塔和水进行加热，增设去往除氧器分流管线后既解决了开车时给系统水加热的问题又实现了高闪闪蒸汽向除氧器分流的目的。高闪闪蒸汽向除氧器塔釜分流时，若阻力增大会造成高压闪蒸压力小幅波动，往除氧器分流的阀门的开度要掌握好。

2.4.2 除氧水泵出口至高压闪蒸汽提塔回流管线

高压闪蒸压力高时，除氧水泵因高压闪蒸压力波动而不打量，造成汽提塔补水困难，可以用此管线向汽提塔塔釜补水，来保证液位。用此管线补水时，会导致高压闪蒸汽与水无法换热，闪蒸汽量大，增加水冷负担，甚至会导致高压闪蒸压力再度升高。因此，此管线仅作为应急管线，待汽提塔液位补至指标时，要及时调整，直至关闭。

2.4.3 低压灰水泵回流管线至除氧器倒淋管线

当低压灰水去除氧器阻力较大时，无法给除氧器补水，可以用此管线给除氧器补水。此管线若长时间不用，有被积泥堵塞的危险，导致除氧器倒淋无法正常排放。在不需要使用的时候，阀门也不可全部关闭，保持小流量运行。

2.4.4 二期粉煤循环管线一期粉煤循环管线增加联通管线

增加联通管线后可以使一、二期的粉煤能互相利用。使用或停用该粉煤循环管线时，需抽加盲板，因此在抽加盲板时必须与主控室操作人员联系好，避免在气化炉跳车时粉煤三通换向阀突然换向，粉煤管线吹扫阀打开造成人员窒息。所以人员作业时必须戴长管面具；出现跳车情况粉煤吹扫阀突然打开时，应紧急关闭吹扫阀。

2.5 其他

2.5.1 袋式过滤器锥部增设消防氮气管线

袋式过滤器锥部积煤过多容易导致闷燃事故发生，在人孔处增加3根低压氮气管线，作为消防氮气。阀门不能常开，更不能开大，防止袋式过滤器超压，防爆板爆裂。现场阀门关闭，只能应急时使用；并且使用时与中控联系好，关注好系统压力。

2.5.2 中压汽包充压气由的高压氮气换成高压二氧化碳

中压汽包使用二氧化碳充压，但二氧化碳气体带油，影响汽包内的水质。换成高压氮气后，气体质量变好，水质消除了被污染的风险。但在氮气和二氧化碳联通处，存在互窜风险，需加盲板。

2.5.3 烧嘴开工氧管线除油

开工氧路及烧嘴管线在每次开车前都要拆开对其进行除油处理，不仅浪费人力物力而且影响开车进程。将低压蒸汽通至开工氧吹扫氮气管线，在每次气化炉开车前，只需用此管线煮烧嘴1个小时即可满足需要。正常运行时，存在高压串低压风险，需在正常运行时，对低压蒸汽管线进行加盲板以隔离。

2.5.4 真闪分离罐下液管去灰水槽改至沉降槽

真闪下液原设计是去灰水槽，但由于会造成液泛，导致灰水浊度高。改去去沉降槽，解决了灰水因液泛而造成浊度高的情况。在排放水封倒淋时，关注好水封液位，防止液位过低破坏真闪系统真空度。

2.5.5 烧嘴冷却水缓冲罐放空加粗

放空管原管径在气化炉降压时，不能保证气化炉与烧嘴冷却水缓冲罐压差，加粗管径后该压差能保证在指标内。如果阀门内漏时，会造成烧嘴冷却水缓冲罐压力降低，需重点关注好气化炉与烧嘴冷却水缓冲罐压差。

3 结语

粉煤加压气化技术作为一种成熟的煤转化技术，在我国有较多的应用并取得了很好的经济效益和社会效益。越来越多的设计和运行经验必定会让其发挥更大更好的作用，为保障国家的能源安全提供更大助力。