N2/CO2在壳牌煤气化技术中的应用研究

沈志伟

摘 要：N2/CO2系统在煤气化生产中具有不可替代的作用，不但能够满足气化炉工况使用要求，同时也是切实保障安全生产水平，提升生产效率的必要条件。本文首先介绍了N2/CO2系统的相关特征与基本功能，其次探讨了N2/CO2系统在煤气化技术应用与工艺生产中的价值、作用，希望可以进一步改善技术应用水平，促进行业的稳定高速发展。

关键词：壳牌煤气化;N2/CO2;技术应用

在煤气化生产过程中，氮气、二氧化碳气体就如同人类的血液一样，一直在装置内充当运输的工作。所以，一旦N2/CO2系统出现问题，势必会导致生产装置内部的气氛出现破坏，工况遭受波动影响，进而出现安全生产问题并影响生产效益。为了解决该问题，N2/CO2系统的安全、稳定是必要条件。现就N2/CO2系统的定义与基本分类等情况探讨如下。

1 N2/CO2系统概述

在煤气化生产过程中，N2/CO2系统以及纯氮气系统是工艺中最常见的系统类型。其中，N2/CO2系统属于ASU装置供应氮气搭配二氧化碳生产设备来进行气体供应的。在装置的开停车过程中，分别会通过机组持续供应的方式来达到理想的N2/CO2系统环境，等待甲醇装置供应足够的二氧化碳气体后才会启动相应的机组来进行气氛的补充，从而满足气化装置的分配要求。等待整体配比完善后，启动气化装置与管道设备，达到多管自动分配的效果。

ASU装置中出来的混合气体会被划分为两个类型进行分别发送，其中一个部分会经过DN80通道，进入到反吹气系统当中，在系统加热与缓冲处理的条件下，再次进入到气化炉的冷凝段并经过过滤器处理，随后一部分经过管道进入到高压氮气的缓冲罐内部，达到相应的协调效果。

纯氮气系统则通过管道DN200进入到纯高压氮气缓冲设备当中，经过系统降压升级处理后达到稳定的环境氛围。针对ASU装置而言，正常条件下氮气会通过空分装置直接供应，所以常规条件下经过降压即可达到预期的氮气压力。LLP氮气经过DN管网予以输送，在使用过程中二氧化碳不会投入到氮气系统当中，此时可以结合氮气的实际使用情况采取LLP氮气管路进行氮气的补充操作，不过此时一定要避免出现系统气体进入到纯氮气系统当中导致的杂质，影响后续的气氛补充。正常生产情况下，一旦出现二氧化碳机组跳车问题，需要特别关注氮气、二氧化碳系统的装置运行条件，可以有效降低安全事故风险。

2 N2/CO2在壳牌煤气化技术中的应用

N2/CO2系统在煤气化生产中具有不可替代的功能，其在壳牌煤气化生产中的应用可以划分如下几个部分进行分别讲解。

2.1 VHP氮气/二氧化碳

VHP N2/CO2系统的主要用户为气化炉激冷段，该段的环境为合成气冷却器以及入口十字架反吹系统，经过系统控制与影响后，每间隔15min会进行一次反吹操作，此技术流程的主要功能是避免区域内灰尘积累。十字架反吹则是采取10min一次的反吹模式，主要用于解决冷却器附近入口积灰问题，该位置一旦出现积灰严重的问题需要对其进行处理，如果停车不及时可能会导致设备损坏。

2.2 HP氮气/二氧化碳

HP N2/CO2系统的应用要根据稳定与否进行区分对待。针对不稳定的管网区域，其主要的目标用户为煤粉锁斗，该区域的功能在于充压，能够通过HP N2/CO2系统来满足气化负荷的实际要求，将压力值设置到核定水平，从而有效降低管网的持续波动与负面影响。管网压力较高或者气化负荷较高的情况下，压力的设置水平也需要相应的增加。稳定管网主要针对一些对于压力稳定性要求较高的用户，包括的用户有过滤器、煤粉给料仓等设备类型，这些区域均需要对底锥区域进行流化处理，通过煤粉收集设备来达到相应的流速控制单元，满足烧嘴运行的条件，提升系统的稳定水平。气化炉冷却塔的外部会经过吹扫处理的方式来达到正常运行状态，仪表吹扫运行过程中不同类型的设备在压力的设置上也会存在差异，主要的吹扫设备仪表经过压力表、煤阀设置后，能够满足仪表吹扫的要求。就目前来看，仪表吹扫的压力较低，仪表测量容易出现失真情况，一定程度上无法真实反映出相应的工况条件，同时存在触发后连锁停车的风险，所以需要特别注意全开条件下的吹扫压力，提升管线波动状态下的稳定性，从而将工况的波动值控制在最低状态。在对飞灰排放罐进行充压时，需要特别关注温度要求，尽可能借助于高压N2/CO2系统来配合加热器，将其优先加热到225℃后在进行安全阀的吹扫作业，可以有效提升作业效果。

2.3 HP纯氮气

HP纯氮气系统的主要用户为激冷气压缩机，通过提供压缩机密封气的方式来提升系统的压力水平，避免出现重复泄漏問题。在进行排渣罐充压操作时，需要特别注意提升密封性，降低出现漏气的风险。而对于调和水缓冲罐进行充压操作时，则应该优先解决调和水系统压力不稳定的问题。采取反吹气源操作能够有效提升清理水平，实施惰性气体保护则可以进一步改善气体环境，促进氮气的应用效果。针对一些需要温度控制要求的高压氮气加热设备而言，加热过程中需要做好单元内部充气锥的吹扫，不但可以有效降低灰尘影响，也可以达到流化处理的效果。针对系统进行热气密封并满足气管线吹扫作业要求。针对一些具有品质要求的高压氮气过滤设备，可以采取开工烧嘴、煤烧嘴的氧气管线，通过总管线吹扫作业来达到灰汽提的效果，尽可能确保灰尘能够彻底清除。

2.4 LP氮气与LLP氮气

LP氮气主要用于干燥、煤粉制备的生产环节，作为惰性气体，其同时兼顾了气氛保护以及避免超温超压的角色。在磨粉机、热风炉当中都具有广泛的应用。除此之外，LP氮气系统还可以用于解决密封系统的作用，包括高压密封以及低压密封两种情况下的密封要求。LP氮气系统还具有一定的流化处理作用，比如说底锥的吹扫等情况下使用。LLP氮气主要用于工艺水储罐当中，可以有效降低空气中氧气进入后带来的腐蚀影响，提升了腐蚀防护的级别与效用。针对碱储罐也可以达到相应的腐蚀防护效果，能够有效降低二氧化碳进入到碱液当中的可能性，这样就可以保护好碱液的整体品质，避免出现碱液变质的问题。

3 总结

综上所述，N2/CO2系统的存在是煤气化生产的必要条件，同时也是关键条件之一。协调N2/CO2系统，满足工艺生产要求，可以显著改善生产效益，降低生产安全风险。在提升N2/CO2系统构建水平的过程中，需要特别关注其功能，包括流体输送运载、惰性保护以及密封保护等功能，通过加强工艺操作，降低负面影响的方式来保障装置运转正常，为促进煤气化技术的合理应用创造良好的条件。

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