水煤漿氣化操作的一些思路總結(jié)

(山西陽(yáng)煤豐喜集團(tuán)臨猗分公司，山西 臨猗 044100)

我公司共3臺(tái)德士古、1臺(tái)水冷壁氣化爐，制得的煤氣中有效氣體(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)≥80.7%，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)98.0%，含渣黑水大部分循環(huán)使用，少量排放的廢水沒(méi)有揮發(fā)性有機(jī)物，微量金屬的濃度也很低。為了優(yōu)化氣化裝置的控制，公司經(jīng)常召開(kāi)氣化操作人員座談會(huì)，認(rèn)真總結(jié)操作得失和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以達(dá)到共同提高之目的。在此，結(jié)合公司現(xiàn)狀及專家的操作指導(dǎo)，提出氣化裝置操作控制的主線思路，以供廣大技術(shù)人員和操作人員參考。

1 流程簡(jiǎn)介

流程示意如圖1。煤漿槽中的煤漿由高壓煤漿泵送入氣化爐頂部工藝燒嘴的內(nèi)環(huán)隙，空分送來(lái)的氧氣進(jìn)入工藝燒嘴的中心管及外環(huán)隙，在氣化爐內(nèi)發(fā)生部分氧化反應(yīng)，生成以CO、H2、CO2為主的工藝氣，氣體經(jīng)氣化爐水浴、碳洗塔洗滌后，送變換工段。粗渣從鎖渣罐排放，細(xì)渣以黑水形式送閃蒸系統(tǒng)。碳洗塔下部的灰水由激冷水泵送入激冷室內(nèi)的激冷環(huán)和噴嘴洗滌器，碳洗塔底部排出的黑水、氣化爐的黑水各自通過(guò)角閥減壓送往閃蒸系統(tǒng)，產(chǎn)生的蒸汽送外工段，閃蒸降溫后黑水加絮凝劑進(jìn)沉降槽。黑水在降溫減壓后，經(jīng)二級(jí)閃蒸及沉淀，灰漿送往真空帶式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。沉降槽溢流液流入灰水槽，然后經(jīng)激冷水泵P1403、高壓灰水泵P1406泵循環(huán)回碳洗塔。

2 煤漿濃度、粘度的控制

應(yīng)根據(jù)使用的煤種及添加劑特性，控制合理的煤漿濃度和煤漿粘度。煤漿含固量高，即煤漿濃度高，有利于提高氣化效率。但此時(shí)煤漿粘度大，流動(dòng)性較差，不利于泵輸送。煤漿濃度低，有利于泵輸送，但進(jìn)入氣化爐的有效成分(即干基煤)降低，發(fā)熱量降低，水分蒸發(fā)吸收大量熱量，使氣化效率降低。我廠使用的添加劑是木質(zhì)素磺酸鈉類，100 kg煤漿使用0.23 kg干基添加劑。煤漿濃度59%～61%，粘度不超過(guò)≤1 300 cP，實(shí)際操作中粘度一般在400～600 cP范圍內(nèi)。操作人員根據(jù)負(fù)荷變化及生產(chǎn)控制分析結(jié)果隨時(shí)調(diào)整，確保各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

3 石灰石添加量

石灰石的添加量，應(yīng)根據(jù)煤種的變化及時(shí)調(diào)整。依據(jù)煤炭的粘溫特性曲線和添加石灰石后的粘溫特性曲線，合理有效控制石灰石的消耗。我公司使用的是石巖溝、張家峁、梅莊的煤，氧化鈣控制在20%～25%之間，高于25%或低于20%都會(huì)使煤的灰熔點(diǎn)變高。

圖1 水冷壁流程簡(jiǎn)圖

4 氣化爐升溫

氣化爐烘爐使用的燃料氣為合成氨產(chǎn)生的弛放氣，主要成分是H2、CO。氣化爐升溫應(yīng)按照氣化爐原始開(kāi)車和正常開(kāi)車烘爐曲線進(jìn)行，嚴(yán)格控制升溫速率不超過(guò)50 ℃/h，氣化爐最終的升溫溫度應(yīng)保證投料前的爐溫不低于1 100 ℃，而且投料前必須保證足夠的恒溫時(shí)間。

氣化爐升溫過(guò)程中極易回火，極大地威脅操作人員及設(shè)備安全，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視真空度和升溫速度，尤其是要注意升溫過(guò)程中氣化爐液位必須是低液位，以不高于5%為準(zhǔn)。液位過(guò)高，下降管的水封，會(huì)導(dǎo)致開(kāi)工抽引器不能抽負(fù)壓，馬上就會(huì)回火。氣化爐每次停車后，應(yīng)疏通預(yù)熱水回水閥前管線，確保升溫期間的排水暢通。

烘爐的原則是，升溫，先加大抽引量，后加燃料氣量；降溫，先減燃料氣量，后減抽引量。在整個(gè)升溫期，出激冷室氣體溫度不超過(guò)230 ℃，必要時(shí)開(kāi)預(yù)熱水泵備泵，增大預(yù)熱水用量。

為了保證液位計(jì)顯示準(zhǔn)確，每次氣化爐投料前應(yīng)將液位計(jì)沖洗干凈，并關(guān)閉截止閥。

5 投料前的工作

氣化爐投料前必須進(jìn)行三級(jí)投料前閥門、盲板的確認(rèn)。氣化爐投料閥門、盲板的第一次確認(rèn)應(yīng)在氣化爐點(diǎn)火升溫前，由現(xiàn)場(chǎng)主操完成，閥門確認(rèn)的同時(shí)要完成閥門狀態(tài)的調(diào)整，盲板確認(rèn)完成后要提交盲板切換的工作票。第二次確認(rèn)由班長(zhǎng)完成。第三次確認(rèn)由工藝技術(shù)人員和車間主任在投料之前半小時(shí)完成，以最后把關(guān)。

氣化爐投料之前必須對(duì)高壓煤漿泵進(jìn)行水壓試驗(yàn)，對(duì)激冷水泵進(jìn)行調(diào)試，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

氣化爐投料前應(yīng)對(duì)氣化爐的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)閥門和其他控制閥進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)由中控主操和現(xiàn)場(chǎng)主操配合完成，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)在試驗(yàn)前關(guān)閉XV1306前手動(dòng)閥，并打開(kāi)閥后導(dǎo)淋閥，實(shí)驗(yàn)完成后再恢復(fù)以上閥位。

6 氣化爐的投料

引氧必須在開(kāi)工煤漿流量建立之后，氧氣、煤漿聯(lián)鎖摘除。引氧結(jié)束后馬上按下投料按鈕，避免引氧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引發(fā)事故。

氮?dú)庵脫Q時(shí)，由于氣化爐、碳洗塔處于低液位，必須保證氣化爐黑水去高壓閃蒸的調(diào)節(jié)閥PV1401和碳洗塔黑水去高壓閃蒸的調(diào)節(jié)閥PV1402關(guān)閉，避免氮?dú)鈴腜V1401、PV1402竄入高壓閃蒸罐，導(dǎo)致碳洗塔置換不合格。

由于投料所用控制閥不用現(xiàn)場(chǎng)人員操作，所以接到投料指令后所有人員撤離現(xiàn)場(chǎng)，控制室要有干部親自指揮。

氣化爐投料后，應(yīng)按規(guī)定的升壓速率0.1 MPa/min升壓。如果升壓過(guò)快，耐火磚應(yīng)力就會(huì)急劇增大，磚縫之間有可能產(chǎn)生裂痕，影響耐火磚使用壽命，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生。

7 氣化爐溫度控制

溫度是氣化爐操作的關(guān)鍵，溫度控制的好與壞，也是決定氣化爐運(yùn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵因素。氣化爐溫度控制的原則是，在保證液態(tài)順利排渣的前提下，控制最低的氣化爐操作溫度，以延長(zhǎng)耐火材料的使用壽命。

氣化爐的溫度控制應(yīng)從氣化爐熱偶指示、氣體成分、氧煤比(O/C)、渣的形狀、氣化爐壓差大小等幾個(gè)方面綜合考慮，以控制氣化爐溫度在最佳范圍內(nèi)。我公司氣化爐正常運(yùn)行時(shí)，合成氣中CO2含量19%～21%，CH4含量(800～1 400)×10-6，渣口壓差PDI1311≤50 kPa。直接控制手段則是調(diào)節(jié)氧煤比，一般情況下控制氧煤比為450～460(體積比)。

8 氣化爐、碳洗塔的液位

合成氣經(jīng)過(guò)下降管進(jìn)入激冷室水浴，液面始終處于鼓泡狀態(tài)。如果液位升高，鼓泡區(qū)增大，合成氣帶走的水分增多；如果液位降低，鼓泡區(qū)變小，合成氣帶走的水分減少，所以氣化爐具有自身調(diào)整液位的功能。當(dāng)負(fù)荷一定時(shí)，其液位相對(duì)于下降管口有一固定的高度，增大或者減少黑水排放，對(duì)氣化爐液位沒(méi)有影響，改變的是合成氣帶走的水分，直接影響到的是碳洗塔的液位。當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，合成氣帶走水分的能力增大，氣化爐液位逐漸下降。隨著液位的下降，鼓泡區(qū)變小，合成氣帶走的水分也逐漸減少。當(dāng)液位降到一定程度，合成氣帶水量和激冷水流量相當(dāng)，液位便穩(wěn)定。反之，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，合成氣帶走水分的能力變小，液位逐漸上升，隨著氣化爐液位的上升，鼓泡區(qū)增大，合成氣帶走的水分也逐漸增加，當(dāng)液位升到一定程度，合成氣帶水量和激冷水流量相當(dāng)，液位便穩(wěn)定。所以，氣化爐液位和負(fù)荷成負(fù)的線性關(guān)系，負(fù)荷不變，液位便穩(wěn)定。當(dāng)碳洗塔黑水排放調(diào)節(jié)閥PV1402不能控制碳洗塔液位時(shí)，可通過(guò)氣化爐黑水排放調(diào)節(jié)閥PV1401控制。

9 碳洗塔出氣溫度

碳洗塔出口工藝氣溫度的穩(wěn)定無(wú)疑對(duì)變換工段的操作至關(guān)重要，可通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)洗滌塔各部分的水量或溫度來(lái)調(diào)整。但是碳洗塔上塔盤加水過(guò)多，則會(huì)導(dǎo)致變換工段帶水嚴(yán)重，影響催化劑的使用壽命，因此盡量不要對(duì)塔盤加水作過(guò)多的調(diào)整，另外，碳洗塔液位不宜控制過(guò)高，否則也會(huì)導(dǎo)致變換工段帶水嚴(yán)重。碳洗塔出氣溫度以穩(wěn)定為根本。

10 灰水水質(zhì)

灰水水質(zhì)是影響氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行不可忽視的因素之一，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有壓力容器、壓力管道的結(jié)垢情況有重要的影響，可通過(guò)添加絮凝劑和分散劑改變水質(zhì)。絮凝劑在灰水沉降槽中的濃度應(yīng)在(2～3)×10-6，保證絕大部分灰渣在沉降槽中沉降下來(lái)，灰水槽中灰水懸浮物控制在60×10-6以下，分散劑的加入量以維持高壓灰水泵出口液中的濃度在(60～80)×10-6之間為宜。

11 結(jié) 語(yǔ)

作為氣化總控一名操作工，深知化工生產(chǎn)是一項(xiàng)特殊的職業(yè)，它屬于生產(chǎn)崗位，但又不同于一般行業(yè)的生產(chǎn)崗位，具有一定的危險(xiǎn)性，這就意味著安全穩(wěn)定生產(chǎn)尤為重要，安全生產(chǎn)是一種責(zé)任，不僅是對(duì)自己負(fù)責(zé)、對(duì)家人負(fù)責(zé)，更是對(duì)他人負(fù)責(zé)、對(duì)企業(yè)負(fù)責(zé)、對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)。因?yàn)樗形ｋU(xiǎn)性而且還有許多危急的緊急時(shí)刻，不僅要求化工生產(chǎn)人員要具備一般生產(chǎn)員工的良好心態(tài)、敬業(yè)精神，還需要有精湛的操作技能和自我調(diào)節(jié)能力以及較強(qiáng)的安全與環(huán)保意識(shí)。不論遇到什么情況都要沉著應(yīng)對(duì)，冷靜思考，用良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神帶動(dòng)副操，才能確保生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。