氣化洗滌塔的技術(shù)改造

陶雅勤

(安徽晉煤中能化工股份有限公司, 安徽阜陽 236499)

目前，安徽晉煤中能化工股份有限公司共有3套氣化裝置，裝置中氣化爐洗滌塔的黑水排放至高壓閃蒸系統(tǒng)進(jìn)行閃蒸處理，高壓閃蒸罐底部的水和固體通過液位控制進(jìn)入真空閃蒸罐。在系統(tǒng)開停車過程中，溫度會大幅波動，引起垢片大量脫落，沉積在洗滌塔錐部，導(dǎo)致錐部排污堵塞。灰水系統(tǒng)長周期運(yùn)行后，沉積的垢片、灰渣不斷增加，最終堆積結(jié)垢，嚴(yán)重影響變換系統(tǒng)的安全及氣化爐裝置的長周期運(yùn)行。

1 工藝流程

氣化裝置中，氣化爐洗滌后的水/合成氣混合物進(jìn)入合成氣洗滌塔，沿下降管導(dǎo)入塔底部，水浴后向上穿過水層時，大部分固體沉降到塔底部，與合成氣分離。上升的合成氣離開液面，在擴(kuò)大的空間內(nèi)完成氣液分離，然后穿過4層塔盤，經(jīng)過工藝?yán)淠汉湾仩t水洗滌除塵[1]。離開塔盤的合成氣，在塔頂部穿過旋流板，通過離心力除去氣體夾帶的霧沫和固體，使合成氣中含塵質(zhì)量濃度小于1 mg/m3。

洗滌所需的工藝?yán)淠海徊糠謥碜宰儞Q系統(tǒng)的冷凝液和鍋爐給水，從塔盤上部加入，作為穩(wěn)定流量的洗滌水，從而保證洗滌效果；另一部分來自于除氧器的工藝水，經(jīng)洗滌塔給料泵加壓后，由管線從塔盤補(bǔ)進(jìn)洗滌塔。該工藝水流量與合成氣洗滌塔的液位關(guān)聯(lián)，可降低塔內(nèi)黑水的固體含量[2]。

從洗滌塔中抽取黑水，經(jīng)激冷水泵加壓，作為氣化爐激冷水和文丘里洗滌器噴淋水。從洗滌塔的錐形底部連續(xù)排放黑水去高壓閃蒸罐進(jìn)行處理，并控制該黑水的流量。

2 改造目標(biāo)與措施

為解決洗滌塔錐部積灰問題，優(yōu)化改造洗滌塔排水。改造總體思路是將洗滌塔排水設(shè)計為兩個出口，分為底排(即錐部排污)和側(cè)排。

由于系統(tǒng)內(nèi)垢片受開車期間溫度變化的影響，一般在開車過程中系統(tǒng)底排會被堵塞，無法在線疏通，只能用側(cè)排排水，導(dǎo)致錐部灰渣垢片沉淀堆積，影響裝置安全、穩(wěn)定運(yùn)行[3]。為此，切除洗滌塔錐部排污至高壓閃蒸罐管線，由高壓灰水泵出口總管配一路管線，將高壓灰水送至洗滌塔錐部排污管線，產(chǎn)生的垢片、煤渣、煤灰會隨灰水懸浮流動，再通過側(cè)排送至高壓閃蒸罐。此方法避免洗滌塔錐部積灰結(jié)垢，保證裝置長周期運(yùn)行。

高壓灰水進(jìn)洗滌塔補(bǔ)水主線DN150、補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)閥DN80，在高壓灰水DN150主管引DN50支管作為錐部反沖洗水。正常運(yùn)行時，DN50反沖手閥全開。通過實(shí)際運(yùn)行，補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的開度由原50%降至35%，能滿足正常生產(chǎn)調(diào)節(jié)需要，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

2.1 安全性分析

洗滌塔設(shè)計錐部的水排入高閃，但由于垢片脫落堵塞管道，造成底部排污無法順利排水，影響洗滌塔內(nèi)部灰水水質(zhì)。將錐部排水改為錐部進(jìn)水沖洗，避免錐部垢片沉積堵塞，改善系統(tǒng)水質(zhì)。洗滌塔設(shè)計補(bǔ)水為高壓灰水，從塔釜進(jìn)水，將此路進(jìn)水分為兩路，即新增從錐部進(jìn)水入塔釜。經(jīng)分析，以上技改不存在安全隱患。洗滌塔管路改造前后對比見圖1。

(a)改造前

2.2 改造的創(chuàng)新點(diǎn)

本成果設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便；減少垢片、煤渣、煤灰在洗滌塔錐部形成沉積，穩(wěn)定了生產(chǎn)；在維持系統(tǒng)水原有平衡的基礎(chǔ)上，利用高壓灰水進(jìn)洗滌塔補(bǔ)水分支，對洗滌塔錐部進(jìn)行反沖，不增加額外能耗[4]。

3 改造效果

通過改造，氣化灰水從洗滌塔錐部連續(xù)沖入，避免了垢片及灰渣在錐部形成沉淀，減緩了系統(tǒng)積灰結(jié)垢的速度，穩(wěn)定了裝置的運(yùn)行，延長了航天爐運(yùn)行周期。

技改前，每年都會因洗滌塔積灰結(jié)垢造成液位顯示失真，影響變換及氣化裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時必須停車檢修。技改后，每套系統(tǒng)每年可以避免因洗滌塔積灰、結(jié)垢影響安全運(yùn)行停車檢修。

單系統(tǒng)開停車一次用時約6 h，系統(tǒng)消耗量見表1。

表1 改進(jìn)后系統(tǒng)消耗量

根據(jù)表1，按電費(fèi)單價為0.6元/(kW·h)、蒸汽單價為130.0元/(m3·h-1)、煤氣單價為800.0元/(t·h-1)計算，每年可節(jié)約27.1萬元。

4 結(jié)語

目前，同行業(yè)大部分洗滌塔錐部排污均不能正常使用，嚴(yán)重時影響洗滌塔液位正常顯示，導(dǎo)致大量帶水至變換系統(tǒng)。將錐部排水改為錐部進(jìn)水沖洗，避免錐部垢片沉積堵塞，改善系統(tǒng)水質(zhì)。經(jīng)過1 a的運(yùn)行，洗滌塔錐部積灰明顯減少，洗滌塔液位運(yùn)行穩(wěn)定，保證氣化裝置的長周期生產(chǎn)。