煤氣化系統(tǒng)中在線分析儀表的改造分析

侯東升

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

引 言

同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司目前投產(chǎn)的煤制烯烴生產(chǎn)線所使用原料為煤，利用煤氣化技術(shù)制備甲醇?xì)怏w，甲醇?xì)怏w再經(jīng)過反應(yīng)得到烯烴，最后烯烴經(jīng)過聚合反應(yīng)得到聚烯烴。煤氣化技術(shù)是利用GE水煤漿加壓氣化工藝，原材料是煤炭以及氧氣，工藝設(shè)計(jì)壓力值為6.5 MPa、溫度值為1 350 ℃，在氣化爐裝置之中完成氣化反應(yīng)，主要的反應(yīng)產(chǎn)物為CO和H2，所得氣體再經(jīng)過增濕處理、降溫處理以及除塵處理之后然后輸送到下游設(shè)備之中進(jìn)一步凈化。另外，把反應(yīng)過程中所形成的黑水輸送至閃蒸設(shè)備以及沉降設(shè)備之中，將其中多余的熱量回收，回水再次循環(huán)利用，所得粗渣以及細(xì)渣輸送到渣場(chǎng)。此系統(tǒng)的產(chǎn)能是54×104m3/h，系統(tǒng)洗滌合成塔中合成氣的分析是利用在線色譜分析設(shè)備、紅外分析設(shè)備以及微量氧分析設(shè)備等進(jìn)行在線分析。不過系統(tǒng)預(yù)處理工藝存在較多問題，導(dǎo)致分析儀表在運(yùn)行以及維護(hù)工作受到較為不利的影響。要想確保系統(tǒng)能夠更加長期及穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的問題加以分析，同時(shí)采取相應(yīng)的改造措施，對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)加以優(yōu)化改進(jìn)，這樣才能確保系統(tǒng)更加高效與穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 合成氣在線分析預(yù)處理系統(tǒng)存在的問題

要想確保在線分析儀表裝置能夠更加長期以及穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，最為重要的是要確保預(yù)處理系統(tǒng)能夠和煤氣化系統(tǒng)更為適宜。依照煤氣化工藝自身特征，要求預(yù)處理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有脫水功能、除塵功能以及降溫功能等[1]。2013年，煤氣化系統(tǒng)正式開車運(yùn)行，但是所設(shè)計(jì)的預(yù)處理系統(tǒng)因?yàn)榉呕鹁婀芫€相對(duì)較細(xì)，而且循環(huán)水的壓力值相對(duì)較小，導(dǎo)致系統(tǒng)中在線分析儀表裝置運(yùn)行以及維護(hù)過程中存在非常大的困難，也使得分析儀表裝置經(jīng)常性的發(fā)生進(jìn)水問題以及進(jìn)煤粉問題，而且故障發(fā)生之時(shí)較難處理。

所以，要求應(yīng)當(dāng)對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)中在線儀表設(shè)備加以改造處理。煤氣化系統(tǒng)一級(jí)預(yù)處理裝置出現(xiàn)的主要問題為：系統(tǒng)的除塵性能以及除水性能相對(duì)差，冷卻得到的水放火炬管線不能全部帶走；系統(tǒng)中沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的排污裝置，使得在線分析儀表常常發(fā)生進(jìn)水問題以及進(jìn)粉塵問題；由于循環(huán)水對(duì)應(yīng)的壓力相對(duì)較低，存在的壓差值相對(duì)小，導(dǎo)致溫度控制過程中存在極不穩(wěn)定的問題；蒸汽伴熱減壓閥門極易發(fā)生故障，使得樣氣的壓力出現(xiàn)不穩(wěn)定問題。

2 合成氣在線分析預(yù)處理系統(tǒng)的改造

1) 水冷器裝置所擁有的冷卻能力相對(duì)偏低，當(dāng)樣品經(jīng)過水冷器裝置之后，樣品的理想溫度值應(yīng)當(dāng)為30 ℃左右。不過，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中卻較難實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵谙募緯r(shí)冷卻水自身的溫度相對(duì)較高，可以采取增大冷卻水水流量的方法，或者降低流徑水冷器裝置中樣品流量的方法，從而確保水冷效果能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2) 樣氣進(jìn)行減壓處理以及穩(wěn)壓處理的過程中，主要是依照蒸汽伴熱減壓閥裝置來調(diào)節(jié)壓力，壓力值需要控制在100 kPa，要是壓力值相對(duì)較小，會(huì)使得色譜進(jìn)樣流量有所減少，導(dǎo)致分析結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。而要是壓力值相對(duì)較大，會(huì)使得二級(jí)預(yù)處理疏水裝置、自動(dòng)排水裝置無法正常開啟，從而不能進(jìn)行正常的排水作業(yè)，會(huì)使在線分析儀表設(shè)備進(jìn)水，使得檢測(cè)裝置被損壞，或者出現(xiàn)色譜柱失效的問題，導(dǎo)致在線分析儀表無法正常使用。因?yàn)檎羝麥p壓閥前所攜帶的粉塵物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致在線分析儀表裝置內(nèi)部堵塞，因此，要定期的對(duì)減壓閥裝置加以清理，盡可能確保在線分析儀表裝置能夠正常運(yùn)行。

3) 之前，設(shè)計(jì)微量氧在線分析儀表裝置線路時(shí)，將閥門設(shè)置于過濾設(shè)備后方。連接示意圖,如圖1所示。這種情況下，在進(jìn)樣過程中由于受到脫硫劑罐體中壓力的影響，將導(dǎo)致試劑罐體之中存放的溶液部分將被帶至微量氧在線分析裝置里，使得微量氧在線分析儀表裝置中所使用的燃料電池發(fā)生損壞。所以，此種情況下應(yīng)當(dāng)把進(jìn)樣流程進(jìn)行一定改進(jìn)處理，在脫硫試劑罐體之前位置加設(shè)上針型閥門，通過閥門對(duì)進(jìn)入脫硫罐體的樣品量加以調(diào)控，從而確保樣品罐體之中壓力值能夠保持穩(wěn)定，并且在微量氧分析裝置之中加設(shè)上三通閥門，在更換試劑之后把三通閥門裝置調(diào)整至排放狀態(tài)，使用氮?dú)鈱?duì)脫硫罐體之中空氣沖洗10 min左右，使脫硫罐體中空氣能夠有效排空，確保流入微量氧在線分析儀表裝置中的氧氣含量達(dá)到最低，從而確保燃料電池使用壽命能夠有效的延長，如此也能夠有效的解決微量氧在線分析儀表裝置進(jìn)水問題，經(jīng)過技術(shù)改造之后微量氧進(jìn)樣示意圖,如圖2所示[2]。

圖1 之前微量氧在線分析儀表裝置進(jìn)樣示意圖

圖2 技術(shù)改造之后微量氧在線分析儀表裝置進(jìn)樣示意圖

4) 在線分析儀表裝置在未發(fā)生進(jìn)水問題或者未發(fā)生進(jìn)粉塵問題情況下，應(yīng)當(dāng)先利用300 kPa壓縮空氣將系統(tǒng)的進(jìn)水管道全面清理，并且將過濾裝置全面清理，檢測(cè)蒸汽伴熱減壓閥門是不是可以維持壓力穩(wěn)定，若是壓力不能維持穩(wěn)定的情況下，需要全面清理蒸汽減壓閥門裝置，將甲烷紅外在線分析儀表裝置的氣室進(jìn)行徹底清理，并對(duì)在線色譜分析儀表裝置中的進(jìn)樣流路進(jìn)行檢測(cè)，還要對(duì)在線色譜儀表裝置加以清理，確保十通隔膜閥門保持清潔，直到進(jìn)樣回路處于通暢狀態(tài)。最后，對(duì)在線分析儀表裝置加以校驗(yàn)，保證校驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確無誤之后才可以投入使用。

5) 在經(jīng)過以上各種技術(shù)改造之后，煤氣化系統(tǒng)中合成氣預(yù)處理系統(tǒng)所擁有的預(yù)處理效率顯著提升，不過樣品之中脫水問題以及除塵問題卻未能得到全面解決。所以，再次針對(duì)存在的問題進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，對(duì)在線分析儀表裝置預(yù)處理系統(tǒng)和防火矩管加以優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)過技術(shù)改造之后，所得的一級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)示意圖,如圖3所示。

圖3 一級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)技術(shù)改造之后示意圖

在技術(shù)改造之中將冷卻器裝置的功率進(jìn)一步加大，并且增多冷卻器裝置中盤管量，同時(shí)將循環(huán)水的壓力值加大，使樣氣溫度從240 ℃左右降低到了40 ℃，然后再將輸送至脫液過濾器裝置之中完成水氣分離作業(yè)[3]。在每日設(shè)備檢查過程中，將脫液過濾裝置下方排污閥門打開，把含有粉塵的水分脫除，大多數(shù)樣氣經(jīng)由閥門裝置而輸送至放火炬線，有很少量樣氣經(jīng)過脫液過濾器裝置之上的閥門流入過濾器裝置，再經(jīng)過一定的過濾處理之后，將氣體輸送到減壓閥門裝置，在完成了減壓處理之后最后將氣體輸送到二級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)之中。對(duì)一級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)中的放火炬管線加以技術(shù)改造，將管線的直徑從DN20改成直徑DN50，確保將冷卻處理之后的水分以及粉塵全部排出，保證預(yù)處理系統(tǒng)能夠暢通無阻，避免發(fā)生堵塞問題。并且還在旋風(fēng)制冷器裝置的后方加設(shè)憎水過濾器裝置，從而確保樣品之中所含水分有效的減少。

3 改造效果分析

經(jīng)過技術(shù)改造之后在線分析儀表預(yù)處理系統(tǒng)擁有更好可靠性，在線分析儀表裝置出現(xiàn)故障概率明顯減小。另外，在系統(tǒng)維護(hù)作業(yè)時(shí)，定期對(duì)冷卻器裝置中盤管以及過濾器加以清理，保證冷氣器裝置以及脫液過濾器裝置之中粉塵能夠被有效清除，避免在線分析儀表裝置出現(xiàn)進(jìn)水或者進(jìn)粉塵的問題。在經(jīng)過改造處理之后，經(jīng)過一級(jí)預(yù)處理所得溫度以及壓力均變得更為穩(wěn)定，而且在對(duì)放火炬線進(jìn)行改造處理之后，也有效避免了堵塞問題的發(fā)生。

4 結(jié)語

公司煤制烯烴生產(chǎn)線中煤氣化系統(tǒng)從投入運(yùn)行之后，在線分析儀表裝置以及預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)生問題次數(shù)非常多，并且系統(tǒng)維護(hù)工作量也非常大，給生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。進(jìn)行在線分析儀表裝置檢修過程中對(duì)其加以改造處理，對(duì)于易發(fā)生的問題進(jìn)行有效處理，能夠確保系統(tǒng)更加穩(wěn)定運(yùn)行，數(shù)據(jù)分析的精確性以及可靠性也得以提升，在線分析儀表裝置的日常維護(hù)工作工作量顯著減少，為煤氣化系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行提供了可靠保障。