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气化洗涤塔的技术改造

2022-11-30陶雅勤

氮肥与合成气 2022年11期
关键词:灰水积灰闪蒸

陶雅勤

(安徽晋煤中能化工股份有限公司, 安徽阜阳 236499)

目前,安徽晋煤中能化工股份有限公司共有3套气化装置,装置中气化炉洗涤塔的黑水排放至高压闪蒸系统进行闪蒸处理,高压闪蒸罐底部的水和固体通过液位控制进入真空闪蒸罐。在系统开停车过程中,温度会大幅波动,引起垢片大量脱落,沉积在洗涤塔锥部,导致锥部排污堵塞。灰水系统长周期运行后,沉积的垢片、灰渣不断增加,最终堆积结垢,严重影响变换系统的安全及气化炉装置的长周期运行。

1 工艺流程

气化装置中,气化炉洗涤后的水/合成气混合物进入合成气洗涤塔,沿下降管导入塔底部,水浴后向上穿过水层时,大部分固体沉降到塔底部,与合成气分离。上升的合成气离开液面,在扩大的空间内完成气液分离,然后穿过4层塔盘,经过工艺冷凝液和锅炉水洗涤除尘[1]。离开塔盘的合成气,在塔顶部穿过旋流板,通过离心力除去气体夹带的雾沫和固体,使合成气中含尘质量浓度小于1 mg/m3。

洗涤所需的工艺冷凝液,一部分来自变换系统的冷凝液和锅炉给水,从塔盘上部加入,作为稳定流量的洗涤水,从而保证洗涤效果;另一部分来自于除氧器的工艺水,经洗涤塔给料泵加压后,由管线从塔盘补进洗涤塔。该工艺水流量与合成气洗涤塔的液位关联,可降低塔内黑水的固体含量[2]。

从洗涤塔中抽取黑水,经激冷水泵加压,作为气化炉激冷水和文丘里洗涤器喷淋水。从洗涤塔的锥形底部连续排放黑水去高压闪蒸罐进行处理,并控制该黑水的流量。

2 改造目标与措施

为解决洗涤塔锥部积灰问题,优化改造洗涤塔排水。改造总体思路是将洗涤塔排水设计为两个出口,分为底排(即锥部排污)和侧排。

由于系统内垢片受开车期间温度变化的影响,一般在开车过程中系统底排会被堵塞,无法在线疏通,只能用侧排排水,导致锥部灰渣垢片沉淀堆积,影响装置安全、稳定运行[3]。为此,切除洗涤塔锥部排污至高压闪蒸罐管线,由高压灰水泵出口总管配一路管线,将高压灰水送至洗涤塔锥部排污管线,产生的垢片、煤渣、煤灰会随灰水悬浮流动,再通过侧排送至高压闪蒸罐。此方法避免洗涤塔锥部积灰结垢,保证装置长周期运行。

高压灰水进洗涤塔补水主线DN150、补水流量调节阀DN80,在高压灰水DN150主管引DN50支管作为锥部反冲洗水。正常运行时,DN50反冲手阀全开。通过实际运行,补水调节阀的开度由原50%降至35%,能满足正常生产调节需要,运行稳定可靠。

2.1 安全性分析

洗涤塔设计锥部的水排入高闪,但由于垢片脱落堵塞管道,造成底部排污无法顺利排水,影响洗涤塔内部灰水水质。将锥部排水改为锥部进水冲洗,避免锥部垢片沉积堵塞,改善系统水质。洗涤塔设计补水为高压灰水,从塔釜进水,将此路进水分为两路,即新增从锥部进水入塔釜。经分析,以上技改不存在安全隐患。洗涤塔管路改造前后对比见图1。

(a)改造前

2.2 改造的创新点

本成果设计结构简单、使用方便;减少垢片、煤渣、煤灰在洗涤塔锥部形成沉积,稳定了生产;在维持系统水原有平衡的基础上,利用高压灰水进洗涤塔补水分支,对洗涤塔锥部进行反冲,不增加额外能耗[4]。

3 改造效果

通过改造,气化灰水从洗涤塔锥部连续冲入,避免了垢片及灰渣在锥部形成沉淀,减缓了系统积灰结垢的速度,稳定了装置的运行,延长了航天炉运行周期。

技改前,每年都会因洗涤塔积灰结垢造成液位显示失真,影响变换及气化装置的安全稳定运行,严重时必须停车检修。技改后,每套系统每年可以避免因洗涤塔积灰、结垢影响安全运行停车检修。

单系统开停车一次用时约6 h,系统消耗量见表1。

表1 改进后系统消耗量

根据表1,按电费单价为0.6元/(kW·h)、蒸汽单价为130.0元/(m3·h-1)、煤气单价为800.0元/(t·h-1)计算,每年可节约27.1万元。

4 结语

目前,同行业大部分洗涤塔锥部排污均不能正常使用,严重时影响洗涤塔液位正常显示,导致大量带水至变换系统。将锥部排水改为锥部进水冲洗,避免锥部垢片沉积堵塞,改善系统水质。经过1 a的运行,洗涤塔锥部积灰明显减少,洗涤塔液位运行稳定,保证气化装置的长周期生产。

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