回收水煤浆气化闪蒸热量的改造

霍震霆,高 弘

(恒力石化(大连)炼化有限公司, 辽宁大连 116000)

水煤浆气化工艺是以纯氧和水煤浆为原料，采用气流床反应器，在加压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以CO、H2为有效成分的合成气；合成气经气化炉激冷室初步洗涤，以及旋风分离器和水洗塔再次除尘和洗涤，含有大量酸性气体的黑水，被送至蒸发热水塔进行第一级闪蒸后，再次进入低压闪蒸罐和真空闪蒸罐逐级闪蒸，脱除部分溶解酸性气体及不凝气。黑水经过三级闪蒸后，能够更好地被循环利用[1]。

1 原有问题

以往的气化操作过程中，173 ℃的闪蒸气排出蒸发热水塔后进入酸性气冷却器，用消耗循环水来冷凝闪蒸气。闪蒸气和循环冷却水换热需要消耗大量循环水，且部分热量被带入循环水管道，造成了资源浪费。由于进入蒸发热水塔的黑水量过大，闪蒸气气量也随之增加，大量的闪蒸气经过冷却器与循环冷却水换热，闪蒸效果差，热量回收不彻底，黑水温度不能得到有效降低，增加了气化系统的热负荷，造成资源浪费。

2 热量回收

采用酸性气废热锅炉代替酸性气冷却器，可避免循环水的消耗，又副产了大量的低压蒸汽，可减少消耗。

3 改造措施

在以往的流程中，蒸发热水塔和高温热水罐是不同的设备，现将两者组合为一体。蒸发热水塔分为上下两部分，上塔为热水室，下塔为蒸发室。

本系统包括蒸发热水塔、酸性气废热锅炉、低压闪蒸、真空闪蒸。

由蒸发热水塔塔顶排出压力为0.78 MPa、温度为173 ℃的闪蒸气，通过伴热管道进入酸性气废热锅炉的管程，锅炉给水温度为132 ℃、压力为1.7 MPa，进入酸性气废热锅炉的壳程；锅炉给水与闪蒸气进行热量交换后变为0.5 MPa的低压蒸汽，并入管网。

4 工艺流程

从气化炉、旋风分离器、水洗塔出来的3股黑水经液位、流量调节阀控制并减压后送入蒸发热水塔，水蒸气及部分溶解在黑水中的酸性气被迅速闪蒸出来，通过上升管进入蒸发热水塔上部热水室，与低压灰水及脱盐水在塔盘上直接接触，经换热后未冷凝的闪蒸气进入酸性气废热锅炉，与锅炉水换热产生0.5 MPa的低低压蒸汽送入管网，酸性气体被冷凝，经酸性气分离器进行气液分离，酸性气(或直接排放至火炬)和冷凝液(或经酸性气冷凝器降温后送入灰水槽)入汽提塔，蒸发室底部黑水进入低压闪蒸分离罐[2]。工艺流程见图1。

酸性气废热锅炉形式为封头管箱式列管换热器(BKU)，换热面积(以管外径计)为758.49 m2时，其工艺参数见表1[2]。

图1 工艺流程

5 优化效果

技术优化前后工艺流程对比见图2。

技术优化前后的数据对比[3-4]见表2。

6 经济效益

原气化操作过程中，173 ℃的闪蒸气从蒸发热水塔顶部出口进入酸性气冷凝器，与循环水换热后进入酸性气分离器进一步分离，分离后产生的酸性气去火炬放空总管放空。

表1 酸性气废热锅炉工艺参数

(a) 优化前

(b) 优化后

表2 优化前后工艺数据对比

循环水换热所需循环水质量流量为585.987 t/h，按循环水运行成本为0.12元/t计算，则每年(350 d)消耗的循环水费用约为59.07万元。

从工艺参数中可以看出，用酸性气废热锅炉取代酸性气冷凝器后，每台产生的蒸汽质量流量为10.02 t/h。按蒸汽成本为80元/t计算，5套回收系统每年(按350 d计算)产出蒸汽量费用为3 366.72万元。每年消耗的脱盐水费用(以10元/t成本计算)为420.84万元。每年能产生的经济效益为2 945.88万元。

7 结语

优化前，每年消耗的循环水费用为59.07万元；采用酸性气废热锅炉后，每年副产低压蒸汽所带来的经济效益为2 945.88万元。由此可见，所提供的工艺减少了循环水的消耗，降低了生产成本，同时产生的低压蒸汽并入管网运行，创造了经济效益。