煤气化工艺氧气加热介质的节能优化

王凯 刘丹丹(淄矿集团内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017313)

0 引言

煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内，在一定的温度和压力下，通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、流化床或携带床)转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气。

1857年，德国的Siemens 兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子称为德士古气化炉。这项工艺引进中国后在二十世纪九十年代由山东省鲁南化肥厂经过广大工程技术人员的努力，发明了自主知识产权的对置式四喷嘴气化炉，目前已经在国内得到广泛推广应用，特别是兖矿集团煤化工项目在多处使用此技术，取得了显著的经济效益。还有经过其他许多开发商的开发，到1883年应用于生产氨气。煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。

针对煤气化工工艺的研究比较多，大多是项目升级优化改造研究。崔富忠等人(2019)详细讲述了新天煤化工配套装置煤气水分离工艺，指出了煤气水处理过程中存在的问题，提出优化和改造建议；杨志强(2019)针对煤气化工艺在节能减排中存在的问题，讲述了合成气冷却器积灰等问题，分析了煤气化洗涤循环水处理技术，为技术升级改造提供参考。综合前人的研究可知，煤气化工艺氧气加热介质的节能优化能够升级技术，改进设备，通过锅炉水加热氧气，氧气流量与温度达到了蒸汽加热效果，满足生产需求。

1 煤气化工艺氧气加热介质节能工艺

1.1 工艺流程介绍

氧气预热器是气化车间气化岗位重点设备，其作用是将空分送来的氧气进行加热，防止低温氧气在氧蒸汽混合器中将中压过热蒸汽冷凝，产生冷凝水影响粉煤的雾化与气化炉燃烧室内流场变化影响气化反应。氧气预热器采用蒸汽对氧气进行加热，设计小时消耗蒸汽3.791t，将25℃的氧气加热至180℃，蒸汽凝液由换热器下部排出送入工艺水罐循环利用。

1.2 煤气化工艺氧气加热介质存在的问题

由于过热蒸汽富余量不足，在实际生产运行中常因过热蒸汽不足，被迫切除氧气加热蒸汽，造成氧气温度低、流速慢，燃烧室内火焰流场改变，不利于粉煤在气化炉内充分燃烧，缩短粉煤烧嘴使用寿命，影响气化炉稳定、长周期运行。

2 煤气化工艺氧气加热介质节能流程

2.1 改造工艺流程

将氧气预热器加热介质由中压蒸汽改为锅炉水，由中压锅炉水泵出口引出一路DN50 分支，进入氧气预热器进口，在氧气预热器出口管增加调节阀，调节被加热氧气温度，换热后的锅炉水进入气化炉锅炉水盘管回水管线，送至汽包进行再升温，锅炉水循环利用。

2.2 优化所用主要设备及管线

优化所用主要设备等见表1。

表1 所用设备资料氧气预热器利旧 规格尺寸：Φ400×5988

3 煤气化工艺氧气加热介质节能优化解决的主要问题

减少中压蒸汽消耗量：加热介质由氧气预热器改为锅炉水，此部分蒸汽管线，小时节约蒸汽3.791t。

减少设备改动：氧气预热器采取利旧方案，通过调整操作压力和设置安全阀的方式，满足改造工艺要求。

利用现有工艺，实现技术创新：在不改变工艺，不外加系统或设备的同时，仅通过改造加热介质实现本次改造。

4 煤气化工艺氧气加热介质节能优化改造

项目改造通过进行详细设备核算、工艺流程研讨、技术设计，并经设计院审查具备合理性、安全性，且改造可以实现节本降耗，具有可实施性，流程见图1。

图1 煤气化工艺氧气加热介质节能优化改造流程图

5 结语

通过不同负荷生产试验，掌握改造加热介质后实际氧气预热器性能，通过对不同负荷试验掌握实际生产中氧气温度参数，以便为实际生产提供可靠数据，通过对氧量及加热锅炉水量调整，测试氧气预热器能否达到原设计效率。经实际测试结果证明，通过锅炉水加热氧气，氧气流量与温度达到了蒸汽加热效果，满足生产需求，运行稳定可靠。试验结果见表2。

表2 实验结果