N₂/CO₂在殼牌煤氣化技術(shù)中的應(yīng)用研究

沈志偉

摘 要：N2/CO2系統(tǒng)在煤氣化生產(chǎn)中具有不可替代的作用，不但能夠滿足氣化爐工況使用要求，同時(shí)也是切實(shí)保障安全生產(chǎn)水平，提升生產(chǎn)效率的必要條件。本文首先介紹了N2/CO2系統(tǒng)的相關(guān)特征與基本功能，其次探討了N2/CO2系統(tǒng)在煤氣化技術(shù)應(yīng)用與工藝生產(chǎn)中的價(jià)值、作用，希望可以進(jìn)一步改善技術(shù)應(yīng)用水平，促進(jìn)行業(yè)的穩(wěn)定高速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：殼牌煤氣化;N2/CO2;技術(shù)應(yīng)用

在煤氣化生產(chǎn)過(guò)程中，氮?dú)狻⒍趸細(xì)怏w就如同人類的血液一樣，一直在裝置內(nèi)充當(dāng)運(yùn)輸?shù)墓ぷ鳌Ｋ裕坏㎞2/CO2系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)裝置內(nèi)部的氣氛出現(xiàn)破壞，工況遭受波動(dòng)影響，進(jìn)而出現(xiàn)安全生產(chǎn)問(wèn)題并影響生產(chǎn)效益。為了解決該問(wèn)題，N2/CO2系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定是必要條件。現(xiàn)就N2/CO2系統(tǒng)的定義與基本分類等情況探討如下。

1 N2/CO2系統(tǒng)概述

在煤氣化生產(chǎn)過(guò)程中，N2/CO2系統(tǒng)以及純氮?dú)庀到y(tǒng)是工藝中最常見(jiàn)的系統(tǒng)類型。其中，N2/CO2系統(tǒng)屬于ASU裝置供應(yīng)氮?dú)獯钆涠趸忌a(chǎn)設(shè)備來(lái)進(jìn)行氣體供應(yīng)的。在裝置的開(kāi)停車(chē)過(guò)程中，分別會(huì)通過(guò)機(jī)組持續(xù)供應(yīng)的方式來(lái)達(dá)到理想的N2/CO2系統(tǒng)環(huán)境，等待甲醇裝置供應(yīng)足夠的二氧化碳?xì)怏w后才會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的機(jī)組來(lái)進(jìn)行氣氛的補(bǔ)充，從而滿足氣化裝置的分配要求。等待整體配比完善后，啟動(dòng)氣化裝置與管道設(shè)備，達(dá)到多管自動(dòng)分配的效果。

ASU裝置中出來(lái)的混合氣體會(huì)被劃分為兩個(gè)類型進(jìn)行分別發(fā)送，其中一個(gè)部分會(huì)經(jīng)過(guò)DN80通道，進(jìn)入到反吹氣系統(tǒng)當(dāng)中，在系統(tǒng)加熱與緩沖處理的條件下，再次進(jìn)入到氣化爐的冷凝段并經(jīng)過(guò)過(guò)濾器處理，隨后一部分經(jīng)過(guò)管道進(jìn)入到高壓氮?dú)獾木彌_罐內(nèi)部，達(dá)到相應(yīng)的協(xié)調(diào)效果。

純氮?dú)庀到y(tǒng)則通過(guò)管道DN200進(jìn)入到純高壓氮?dú)饩彌_設(shè)備當(dāng)中，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)降壓升級(jí)處理后達(dá)到穩(wěn)定的環(huán)境氛圍。針對(duì)ASU裝置而言，正常條件下氮?dú)鈺?huì)通過(guò)空分裝置直接供應(yīng)，所以常規(guī)條件下經(jīng)過(guò)降壓即可達(dá)到預(yù)期的氮?dú)鈮毫ΑLP氮?dú)饨?jīng)過(guò)DN管網(wǎng)予以輸送，在使用過(guò)程中二氧化碳不會(huì)投入到氮?dú)庀到y(tǒng)當(dāng)中，此時(shí)可以結(jié)合氮?dú)獾膶?shí)際使用情況采取LLP氮?dú)夤苈愤M(jìn)行氮?dú)獾难a(bǔ)充操作，不過(guò)此時(shí)一定要避免出現(xiàn)系統(tǒng)氣體進(jìn)入到純氮?dú)庀到y(tǒng)當(dāng)中導(dǎo)致的雜質(zhì)，影響后續(xù)的氣氛補(bǔ)充。正常生產(chǎn)情況下，一旦出現(xiàn)二氧化碳機(jī)組跳車(chē)問(wèn)題，需要特別關(guān)注氮?dú)狻⒍趸枷到y(tǒng)的裝置運(yùn)行條件，可以有效降低安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

2 N2/CO2在殼牌煤氣化技術(shù)中的應(yīng)用

N2/CO2系統(tǒng)在煤氣化生產(chǎn)中具有不可替代的功能，其在殼牌煤氣化生產(chǎn)中的應(yīng)用可以劃分如下幾個(gè)部分進(jìn)行分別講解。

2.1 VHP氮?dú)?二氧化碳

VHP N2/CO2系統(tǒng)的主要用戶為氣化爐激冷段，該段的環(huán)境為合成氣冷卻器以及入口十字架反吹系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)控制與影響后，每間隔15min會(huì)進(jìn)行一次反吹操作，此技術(shù)流程的主要功能是避免區(qū)域內(nèi)灰塵積累。十字架反吹則是采取10min一次的反吹模式，主要用于解決冷卻器附近入口積灰問(wèn)題，該位置一旦出現(xiàn)積灰嚴(yán)重的問(wèn)題需要對(duì)其進(jìn)行處理，如果停車(chē)不及時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。

2.2 HP氮?dú)?二氧化碳

HP N2/CO2系統(tǒng)的應(yīng)用要根據(jù)穩(wěn)定與否進(jìn)行區(qū)分對(duì)待。針對(duì)不穩(wěn)定的管網(wǎng)區(qū)域，其主要的目標(biāo)用戶為煤粉鎖斗，該區(qū)域的功能在于充壓，能夠通過(guò)HP N2/CO2系統(tǒng)來(lái)滿足氣化負(fù)荷的實(shí)際要求，將壓力值設(shè)置到核定水平，從而有效降低管網(wǎng)的持續(xù)波動(dòng)與負(fù)面影響。管網(wǎng)壓力較高或者氣化負(fù)荷較高的情況下，壓力的設(shè)置水平也需要相應(yīng)的增加。穩(wěn)定管網(wǎng)主要針對(duì)一些對(duì)于壓力穩(wěn)定性要求較高的用戶，包括的用戶有過(guò)濾器、煤粉給料倉(cāng)等設(shè)備類型，這些區(qū)域均需要對(duì)底錐區(qū)域進(jìn)行流化處理，通過(guò)煤粉收集設(shè)備來(lái)達(dá)到相應(yīng)的流速控制單元，滿足燒嘴運(yùn)行的條件，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。氣化爐冷卻塔的外部會(huì)經(jīng)過(guò)吹掃處理的方式來(lái)達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)，儀表吹掃運(yùn)行過(guò)程中不同類型的設(shè)備在壓力的設(shè)置上也會(huì)存在差異，主要的吹掃設(shè)備儀表經(jīng)過(guò)壓力表、煤閥設(shè)置后，能夠滿足儀表吹掃的要求。就目前來(lái)看，儀表吹掃的壓力較低，儀表測(cè)量容易出現(xiàn)失真情況，一定程度上無(wú)法真實(shí)反映出相應(yīng)的工況條件，同時(shí)存在觸發(fā)后連鎖停車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)，所以需要特別注意全開(kāi)條件下的吹掃壓力，提升管線波動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定性，從而將工況的波動(dòng)值控制在最低狀態(tài)。在對(duì)飛灰排放罐進(jìn)行充壓時(shí)，需要特別關(guān)注溫度要求，盡可能借助于高壓N2/CO2系統(tǒng)來(lái)配合加熱器，將其優(yōu)先加熱到225℃后在進(jìn)行安全閥的吹掃作業(yè)，可以有效提升作業(yè)效果。

2.3 HP純氮?dú)?/p>

HP純氮?dú)庀到y(tǒng)的主要用戶為激冷氣壓縮機(jī)，通過(guò)提供壓縮機(jī)密封氣的方式來(lái)提升系統(tǒng)的壓力水平，避免出現(xiàn)重復(fù)泄漏問(wèn)題。在進(jìn)行排渣罐充壓操作時(shí)，需要特別注意提升密封性，降低出現(xiàn)漏氣的風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)于調(diào)和水緩沖罐進(jìn)行充壓操作時(shí)，則應(yīng)該優(yōu)先解決調(diào)和水系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題。采取反吹氣源操作能夠有效提升清理水平，實(shí)施惰性氣體保護(hù)則可以進(jìn)一步改善氣體環(huán)境，促進(jìn)氮?dú)獾膽?yīng)用效果。針對(duì)一些需要溫度控制要求的高壓氮?dú)饧訜嵩O(shè)備而言，加熱過(guò)程中需要做好單元內(nèi)部充氣錐的吹掃，不但可以有效降低灰塵影響，也可以達(dá)到流化處理的效果。針對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱氣密封并滿足氣管線吹掃作業(yè)要求。針對(duì)一些具有品質(zhì)要求的高壓氮?dú)膺^(guò)濾設(shè)備，可以采取開(kāi)工燒嘴、煤燒嘴的氧氣管線，通過(guò)總管線吹掃作業(yè)來(lái)達(dá)到灰汽提的效果，盡可能確保灰塵能夠徹底清除。

2.4 LP氮?dú)馀cLLP氮?dú)?/p>

LP氮?dú)庵饕糜诟稍铩⒚悍壑苽涞纳a(chǎn)環(huán)節(jié)，作為惰性氣體，其同時(shí)兼顧了氣氛保護(hù)以及避免超溫超壓的角色。在磨粉機(jī)、熱風(fēng)爐當(dāng)中都具有廣泛的應(yīng)用。除此之外，LP氮?dú)庀到y(tǒng)還可以用于解決密封系統(tǒng)的作用，包括高壓密封以及低壓密封兩種情況下的密封要求。LP氮?dú)庀到y(tǒng)還具有一定的流化處理作用，比如說(shuō)底錐的吹掃等情況下使用。LLP氮?dú)庵饕糜诠に囁畠?chǔ)罐當(dāng)中，可以有效降低空氣中氧氣進(jìn)入后帶來(lái)的腐蝕影響，提升了腐蝕防護(hù)的級(jí)別與效用。針對(duì)堿儲(chǔ)罐也可以達(dá)到相應(yīng)的腐蝕防護(hù)效果，能夠有效降低二氧化碳進(jìn)入到堿液當(dāng)中的可能性，這樣就可以保護(hù)好堿液的整體品質(zhì)，避免出現(xiàn)堿液變質(zhì)的問(wèn)題。

3 總結(jié)

綜上所述，N2/CO2系統(tǒng)的存在是煤氣化生產(chǎn)的必要條件，同時(shí)也是關(guān)鍵條件之一。協(xié)調(diào)N2/CO2系統(tǒng)，滿足工藝生產(chǎn)要求，可以顯著改善生產(chǎn)效益，降低生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)。在提升N2/CO2系統(tǒng)構(gòu)建水平的過(guò)程中，需要特別關(guān)注其功能，包括流體輸送運(yùn)載、惰性保護(hù)以及密封保護(hù)等功能，通過(guò)加強(qiáng)工藝操作，降低負(fù)面影響的方式來(lái)保障裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常，為促進(jìn)煤氣化技術(shù)的合理應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件。

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