煤氣化工藝氧氣加熱介質的節能優化

王凱 劉丹丹(淄礦集團內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017313)

0 引言

煤氣化技術是指把經過適當處理的煤送入反應器如氣化爐內，在一定的溫度和壓力下，通過氧化劑(空氣或氧氣和蒸氣)以一定的流動方式(移動床、流化床或攜帶床)轉化成氣體，得到粗制水煤汽，通過后續脫硫脫碳等工藝可以得到精制一氧化碳氣。

1857年，德國的Siemens 兄弟最早開發出用塊煤生產煤氣的爐子稱為德士古氣化爐。這項工藝引進中國后在二十世紀九十年代由山東省魯南化肥廠經過廣大工程技術人員的努力，發明了自主知識產權的對置式四噴嘴氣化爐，目前已經在國內得到廣泛推廣應用，特別是兗礦集團煤化工項目在多處使用此技術，取得了顯著的經濟效益。還有經過其他許多開發商的開發，到1883年應用于生產氨氣。煤氣化技術是清潔利用煤炭資源的重要途徑和手段。

針對煤氣化工工藝的研究比較多，大多是項目升級優化改造研究。崔富忠等人(2019)詳細講述了新天煤化工配套裝置煤氣水分離工藝，指出了煤氣水處理過程中存在的問題，提出優化和改造建議；楊志強(2019)針對煤氣化工藝在節能減排中存在的問題，講述了合成氣冷卻器積灰等問題，分析了煤氣化洗滌循環水處理技術，為技術升級改造提供參考。綜合前人的研究可知，煤氣化工藝氧氣加熱介質的節能優化能夠升級技術，改進設備，通過鍋爐水加熱氧氣，氧氣流量與溫度達到了蒸汽加熱效果，滿足生產需求。

1 煤氣化工藝氧氣加熱介質節能工藝

1.1 工藝流程介紹

氧氣預熱器是氣化車間氣化崗位重點設備，其作用是將空分送來的氧氣進行加熱，防止低溫氧氣在氧蒸汽混合器中將中壓過熱蒸汽冷凝，產生冷凝水影響粉煤的霧化與氣化爐燃燒室內流場變化影響氣化反應。氧氣預熱器采用蒸汽對氧氣進行加熱，設計小時消耗蒸汽3.791t，將25℃的氧氣加熱至180℃，蒸汽凝液由換熱器下部排出送入工藝水罐循環利用。

1.2 煤氣化工藝氧氣加熱介質存在的問題

由于過熱蒸汽富余量不足，在實際生產運行中常因過熱蒸汽不足，被迫切除氧氣加熱蒸汽，造成氧氣溫度低、流速慢，燃燒室內火焰流場改變，不利于粉煤在氣化爐內充分燃燒，縮短粉煤燒嘴使用壽命，影響氣化爐穩定、長周期運行。

2 煤氣化工藝氧氣加熱介質節能流程

2.1 改造工藝流程

將氧氣預熱器加熱介質由中壓蒸汽改為鍋爐水，由中壓鍋爐水泵出口引出一路DN50 分支，進入氧氣預熱器進口，在氧氣預熱器出口管增加調節閥，調節被加熱氧氣溫度，換熱后的鍋爐水進入氣化爐鍋爐水盤管回水管線，送至汽包進行再升溫，鍋爐水循環利用。

2.2 優化所用主要設備及管線

優化所用主要設備等見表1。

表1 所用設備資料氧氣預熱器利舊 規格尺寸：Φ400×5988

3 煤氣化工藝氧氣加熱介質節能優化解決的主要問題

減少中壓蒸汽消耗量：加熱介質由氧氣預熱器改為鍋爐水，此部分蒸汽管線，小時節約蒸汽3.791t。

減少設備改動：氧氣預熱器采取利舊方案，通過調整操作壓力和設置安全閥的方式，滿足改造工藝要求。

利用現有工藝，實現技術創新：在不改變工藝，不外加系統或設備的同時，僅通過改造加熱介質實現本次改造。

4 煤氣化工藝氧氣加熱介質節能優化改造

項目改造通過進行詳細設備核算、工藝流程研討、技術設計，并經設計院審查具備合理性、安全性，且改造可以實現節本降耗，具有可實施性，流程見圖1。

圖1 煤氣化工藝氧氣加熱介質節能優化改造流程圖

5 結語

通過不同負荷生產試驗，掌握改造加熱介質后實際氧氣預熱器性能，通過對不同負荷試驗掌握實際生產中氧氣溫度參數，以便為實際生產提供可靠數據，通過對氧量及加熱鍋爐水量調整，測試氧氣預熱器能否達到原設計效率。經實際測試結果證明，通過鍋爐水加熱氧氣，氧氣流量與溫度達到了蒸汽加熱效果，滿足生產需求，運行穩定可靠。試驗結果見表2。

表2 實驗結果