Shell粉煤氣化爐副產蒸汽溫度低的解決措施

崔文麗，黃孺國，周濟民

(河南龍宇煤化工有限公司　河南永城　476600)

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Shell粉煤氣化爐副產蒸汽溫度低的解決措施

崔文麗，黃孺國，周濟民

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

摘要Shell粉煤氣化爐汽水系統采用廢熱鍋爐流程，因其副產蒸汽溫度過低，若直接并入中壓蒸汽管網將造成合成壓縮機緊急停車。從提升蒸汽品質和各壓力段蒸汽平衡方面進行全局考慮，設置加熱爐，使副產蒸汽品質得到提高，從而實現了Shell粉煤氣化爐副產的蒸汽全部并網。

關鍵詞蒸汽管網加熱爐技術改造

Countermeasures for Low Steam Temperature of Byproduct of Shell Pulverized Coal Gasifier

Cui Wenli, Huang Ruguo, Zhou Jimin

(Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd.Henan Yongcheng476600)

AbstractThe steam- water system of Shell pulverized coal gasifier adopts waste heat boiler procedure, because of low temperature of its byproduct steam, it will cause emergency stopping of the synthesis compressor if the steam merges into medium pressure steam piping network directly. Considering from aspects of promoting steam quality and steam balance in each pressure stage, a heating furnace is installed, it increases the steam quality, and entire byproduct steam of Shell pulverized coal gasifier merging into piping network is realized.

Keywordssteam pipe networkheating furnacetechnical renovation

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡稱龍宇化工公司)是國內首家采用Shell粉煤氣化工藝制取甲醇合成原料氣的大型化工企業，其Shell粉煤氣化爐汽水系統采用廢熱鍋爐流程，即來自熱電廠的鍋爐水(158 ℃，7.5 MPa)送入氣化爐汽包內，然后通過強制循環水泵送至氣化爐水冷壁、輸氣管、冷卻器及其他換熱器進行換熱，換熱后的水汽混合物進入汽包中進行水汽分離，分離后的飽和蒸汽通過過熱器加熱為過熱蒸汽(400 ℃，105 t/h)后外送并入中壓蒸汽管網。

1蒸汽管網

龍宇化工公司蒸汽用量大，蒸汽平衡困難，且對蒸汽品質要求高。蒸汽管網分高壓(9.8 MPa，540 ℃)、中壓(5.0 MPa，400 ℃；1.4 MPa，200 ℃)和低壓(0.8 MPa，180 ℃)4個壓力等級，各管網之間采用減溫減壓器相互連接。中壓蒸汽用戶包括合成壓縮機(45 t/h)、汽動鍋爐給水泵(15 t/h)、二甲醚裝置(32 t/h)、空分裝置分子篩加熱(10 t/h)等，用量約102 t/h。蒸汽管網互連示意見圖1。

2蒸汽溫度不達標

在實際運行過程中，Shell粉煤氣化爐副產蒸汽(105 t/h，5.0 MPa，370 ℃)的總量能夠滿足中壓蒸汽管網要求，但蒸汽溫度不達標，全部并入中壓蒸汽管網后，造成下游中壓透平驅動的合成壓縮機因汽溫低而緊急停車。因此，要保證合成壓縮機透平的蒸汽溫度，就必須減少Shell粉煤氣化爐副產蒸汽并入中壓蒸汽管網的量，使一部分副

圖1　蒸汽管網互連示意

產蒸汽放空，同時開大高壓蒸汽減壓閥。此舉不僅不利于高壓蒸汽的有效利用，造成除鹽水的極大浪費，而且會產生嚴重的噪音污染。

經多次論證，決定在Shell粉煤氣化爐副產蒸汽并入中壓蒸汽管網前設置1臺加熱爐，利用甲醇合成裝置氫回收系統的弛放氣作為燃料氣來加熱中壓蒸汽，并在加熱爐對流段加熱鍋爐水，進一步降低排煙溫度，提高熱效率。

3加熱爐結構簡介

加熱爐包括加熱爐爐體(含輻射段、對流段及煙囪)、燃燒器等設備和燃燒系統、加熱爐自動控制系統等部分，其結構示意見圖2。

圖2　加熱爐結構示意

加熱爐本體由8根立柱支撐，從下到上由輻射段、對流段及煙囪組成，爐殼直徑Φ5 196 mm，爐體總高32 811 mm。輻射段為圓筒形，爐管采用8頭并聯盤管，其底部安裝3臺燃燒器；對流段采用橫向列管結構，靠近輻射段的換熱管采用光管，其余選用翅片管結構；煙囪設有翻板，可通過控制翻板調節爐膛壓力。

燃燒系統由燃燒器、燃料調節系統及煙風系統組成。燃燒器為自然通風型燃氣燃燒器；燃料調節系統包括燃料壓力檢測、燃料流量控制回路及燃料切斷閥組等；煙風系統采用自然通風向燃燒器供風，同時設計有爐膛壓力監控功能。

加熱爐自動控制系統包括點火控制、負荷調節控制、爐膛負壓控制及安保聯鎖控制等。通過程序控制點火步驟，保證加熱爐安全點爐；通過物料出口溫度控制燃料流量，實現加熱爐負荷自動調節；通過爐膛負壓測點和煙囪翻板閥實現爐膛負壓調節；在點爐及運行過程中可通過操作畫面直觀顯示相關參數，通過對敏感測點監控實現安保聯鎖控制，保證加熱爐安全運行。

4技改后蒸汽管網

技改后蒸汽管網示意見圖3。

圖3　技改后蒸汽管網示意

加熱爐投入運行后，不僅提高了氣化爐副產蒸汽品質，實現了副產蒸汽全部并網，而且也徹底打通了中壓蒸汽減低壓蒸汽和1.4 MPa蒸汽的流程，可將高壓減中壓減溫減壓器作為緊急備用設備，而高壓減低壓減溫減壓器不再投用；同時，甲醇裝置的弛放氣得到有效利用，減少了弛放氣通過主火炬燃燒而造成的熱能浪費。

5結語

該技術改造是從提升蒸汽品質和各壓力段蒸汽平衡方面進行全局考慮，通過安裝加熱爐，使Shell粉煤氣化爐副產蒸汽的品質得到了提高，從而實現了副產蒸汽全部并網。目前，國內部分新型煤氣化裝置的氣化爐及合成氣冷卻器全部采用廢熱鍋爐流程，其副產蒸汽品質多有不達標現象，可借鑒本技術改造措施進行蒸汽品質提升。同時，此類裝置的設計單位有必要重新核算氣化裝置合成氣冷卻器的換熱負荷是否能達到應有的效果，重新考慮全系統的蒸汽平衡設計。

(收稿日期2015- 01- 04)

中圖分類號:TQ083+.3

文獻標識碼:B

文章編號：1006- 7779(2016)02- 0028- 03

作者簡介：崔文麗(1982—)，男，助理工程師，從事現代煤化工生產技術管理工作；13700837821@163.com。