粉煤气化装置工艺管道优化

山　东　化　工

ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ　　　　　　　　　　　　２０１８年第４７卷

粉煤气化装置工艺管道优化

张晓阳

（中海油石化工程有限公司，山东济南２５０１０１）

摘要：粉煤加压气化技术作为一种成熟的煤炭转化利用手段在我国有广泛的应用，本文对该技术在设计运行方面的一些问题进行了探

讨和优化。关键词：粉煤气化；工艺管道；优化中图分类号：ＴＱ５４５　　　　文献标识码：Ｂ　　　　文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１３－０１２６－０２

ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＰｉｐｉｎｇｏｆＰｏｗｄｅｒｅｄＣｏａｌＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅ

ＺｈａｎｇＸｉａｏｙａｎｇ

（ＣＮＯＯＣＰＥＣ，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｏｗｄｅｒｅｄｃｏａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙａｓａｍａｔｕｒｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｄｅｒｅｄｃｏａｌｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｐｉｐｉｎｇ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

１］

　　我国化石能源的特点是富煤、少油、缺气［。煤化工产业在我国已经进入工业化生产和大规模产能扩张时期，并且对石化行业产生越来越重要的影响。其中粉煤加压气化作为先进

２］

在国内有大量的装置在运行。本文对粉的煤气化技术之一［

煤气化装置设计运行过程中的部分问题进行了探讨优化，希望对相关人员有所帮助。

开度过小压差低起不到密封作用，过大则会导致低压氮气倒入密封风机出口管线。调节去磨辊密封低压氮气阀门时要缓慢，并与主控联系关注好密封风与一次风的压差。２．２．２　节省电能

在原工艺流程中，稀释风机用来降低管线中的水分含量，但其未运行过。取消稀释风机，可以节省部分电能，将常压氮气补入系统，对补充的常压氮气阀门控制好其开度，关注好惰性循环气的水含量。２．２．３　凝液回收利用

常压罐液相至沉降槽管线可以将冷凝液回收至沉降槽，循环利用。当冷凝液水质较差时，会影响系统水质。发现水质较差时，增大系统水置换量，保证系统运行安全。

低压蒸汽冷凝液至除氧器管线可使得冷凝液能够补进系统，改善水质，减少脱盐水补水量。由于蒸汽冷凝液温度较高，导致除氧器水温较高，影响除氧水泵打量，需严格控制工艺指标。

１　工艺流程描述

粉煤加压气化装置分为４个工段：磨煤干燥、粉煤加压输送、粉煤气化以及渣和灰水处理。工艺流程简述如下：原料煤经磨煤机研磨并通入热的惰性气体干燥后吹送至袋式过滤器，经分离后由螺旋输送机送至粉煤加压输送工段的粉煤贮罐；然

氮后煤粉经锁斗加压后送至粉煤给料罐后通过高压二氧化碳／

气送至气化工段；粉煤和氧气／蒸汽混合气经粉煤烧嘴喷入气化炉反应生成合成气，未反应的灰渣经冷却固化破碎后排至捞渣设备；合成气经激冷、增湿、除尘后送变换系统；来自气化炉和洗涤塔的黑水经过两级闪蒸之后输送到沉降设备，在澄清除氧后，经由泵送进行循环再利用。

２．３　增加管件或设备优化流程

２．３．１　增加管道过滤器

锁斗充气锥和管道充气器前高压二氧化碳管线加过滤器，

消除粉煤倒入二氧化碳管线的风险，同时定期检查过滤器，防止其内件堵塞或损坏，影响管线安全。２．３．２　增加氮气加热器

低压氮气温度低在进入粉煤储罐充气锥、管道充气器时会形成露点，影响粉煤输送。增设低压氮气加热器使得进入上述两设备的低压氮气能够预热，可以提高了粉煤流化程度，利于粉煤输送。需要关注好低压蒸汽压力及低压氮气压力，防止低压氮气压力低于蒸汽压力。当出现这种情况时，及时将低压氮气预热器切出。２．３．３　增加限流孔板

在加限流孔板前，粉煤给料罐泄压时的气流会直接进入粉煤储罐过滤器，对粉煤储罐过滤器内件冲击力较大，长时间运行会造成设备损坏。增设限流孔板后，会对泄压气流进行降压节流，减轻了对粉煤储罐过滤器内件的冲击力。需要注意的是当气化炉需要快速减量时，泄压气流跟不上，会导致粉煤给料罐与气化炉压差高于指标，此时需重点关注好此压差。

２　存在的问题及探讨优化

２．１　寒冷天气保证稳定运行

寒冷天气运行时，容易造成湿煤受冷结块，造成称重给煤机进煤中断，磨煤机停车，影响安全稳定生产。所以在冬季运行时，投用原料煤仓伴热蒸汽，提高了冬季运行原煤仓的温度，避免结冰成块现象的发生。气温回升后，需要及时停伴热。伴热投运后，关注好原煤仓温度，以防煤仓温度过高高，导致粉煤自燃。原煤仓消防氮气阀门不能完全关闭，保证原煤仓惰性环境。

粉煤温度较低，流化效果不好，为粉煤给料罐增加伴热管，提高了粉煤温度，有利于粉煤流化降低输送过程中的阻力。当低压蒸汽压力过低时，粉煤给料罐温度会低于指标，需关注好伴热低压蒸汽的压力，将给料罐温度控制在合理的指标内。

２．２　节省公用物料及电能

２．２．１　节省低压氮气

在密封风风机出口管线和磨煤机磨辊密封低压氮气管线之间增设联通管线，作为磨辊密封氮气，低压氮气作为补充，可以节省低压氮气用量。去磨辊密封低压氮气阀门开度要适度；

　　收稿日期：２０１８－０５－１３

作者简介：张晓阳（１９８７—），男，山东济宁人，助理工程师，硕士研究生，从事化工管道设计工作。

　第１３期张晓阳：粉煤气化装置工艺管道优化

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２．４　增加管线／跨线优化流程

２．４．１　高闪闪蒸汽增设去往除氧器分流管线

原设计中高闪闪蒸汽只能去汽提塔和水进行加热，增设去往除氧器分流管线后既解决了开车时给系统水加热的问题又实现了高闪闪蒸汽向除氧器分流的目的。高闪闪蒸汽向除氧器塔釜分流时，若阻力增大会造成高压闪蒸压力小幅波动，往除氧器分流的阀门的开度要掌握好。２．４．２　除氧水泵出口至高压闪蒸汽提塔回流管线高压闪蒸压力高时，除氧水泵因高压闪蒸压力波动而不打量，造成汽提塔补水困难，可以用此管线向汽提塔塔釜补水，来保证液位。用此管线补水时，会导致高压闪蒸汽与水无法换热，闪蒸汽量大，增加水冷负担，甚至会导致高压闪蒸压力再度升高。因此，此管线仅作为应急管线，待汽提塔液位补至指标时，要及时调整，直至关闭。２．４．３　低压灰水泵回流管线至除氧器倒淋管线当低压灰水去除氧器阻力较大时，无法给除氧器补水，可以用此管线给除氧器补水。此管线若长时间不用，有被积泥堵塞的危险，导致除氧器倒淋无法正常排放。在不需要使用的时候，阀门也不可全部关闭，保持小流量运行。２．４．４　二期粉煤循环管线一期粉煤循环管线增加联通管线增加联通管线后可以使一、二期的粉煤能互相利用。使用或停用该粉煤循环管线时，需抽加盲板，因此在抽加盲板时必须与主控室操作人员联系好，避免在气化炉跳车时粉煤三通换向阀突然换向，粉煤管线吹扫阀打开造成人员窒息。所以人员作业时必须戴长管面具；出现跳车情况粉煤吹扫阀突然打开时，应紧急关闭吹扫阀。

汽包内的水质。换成高压氮气后，气体质量变好，水质消除了

被污染的风险。但在氮气和二氧化碳联通处，存在互窜风险，需加盲板。２．５．３　烧嘴开工氧管线除油开工氧路及烧嘴管线在每次开车前都要拆开对其进行除油处理，不仅浪费人力物力而且影响开车进程。将低压蒸汽通至开工氧吹扫氮气管线，在每次气化炉开车前，只需用此管线煮烧嘴１个小时即可满足需要。正常运行时，存在高压串低压风险，需在正常运行时，对低压蒸汽管线进行加盲板以隔离。２．５．４　真闪分离罐下液管去灰水槽改至沉降槽真闪下液原设计是去灰水槽，但由于会造成液泛，导致灰水浊度高。改去去沉降槽，解决了灰水因液泛而造成浊度高的情况。在排放水封倒淋时，关注好水封液位，防止液位过低破坏真闪系统真空度。２．５．５　烧嘴冷却水缓冲罐放空加粗放空管原管径在气化炉降压时，不能保证气化炉与烧嘴冷却水缓冲罐压差，加粗管径后该压差能保证在指标内。如果阀门内漏时，会造成烧嘴冷却水缓冲罐压力降低，需重点关注好气化炉与烧嘴冷却水缓冲罐压差。

３　结语

粉煤加压气化技术作为一种成熟的煤转化技术，在我国有较多的应用并取得了很好的经济效益和社会效益。越来越多的设计和运行经验必定会让其发挥更大更好的作用，为保障国家的能源安全提供更大助力。

参考文献

［１］黄格省，李振宇，王建明．我国现代煤化工产业发展现状及

对石油化工产业的影响［Ｊ］．化工进展，２００５，３３（２）：２９５－３０２．［２］路文学，张　峰，付　勇，等．粉煤加压气化技术及其在洁净

煤领域的应用前景［Ｊ］．化肥工业，２００５，３４（２）：８－１１，１６．（本文文献格式：张晓阳．粉煤气化装置工艺管道优化［Ｊ］．山东２０１８，４７（１３）：１２６－１２７．）化工，

２．５　其他

２．５．１　袋式过滤器锥部增设消防氮气管线

袋式过滤器锥部积煤过多容易导致闷燃事故发生，在人孔

作为消防氮气。阀门不能常开，更处增加３根低压氮气管线，

不能开大，防止袋式过滤器超压，防爆板爆裂。现场阀门关闭，只能应急时使用；并且使用时与中控联系好，关注好系统压力。２．５．２　中压汽包充压气由的高压氮气换成高压二氧化碳

中压汽包使用二氧化碳充压，但二氧化碳气体带油，影响

櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪（上接第１２５页）节阀。

（５）在液氯储罐、液氯气化器、氯气缓冲罐设置安全阀，对罐体进行安全泄压；尾气去废气处理；

（６）当管道检修需要排空时，启动管道尾气吸收装置，使用文丘里喷射器对管道内剩余氯气进行输送至处理装置进行处理。联锁启动泄漏风机，将氯气吸入管道尾气吸收系统进行处理。

部门的审查，希望对类似项目的设计以及运营管理起到一定借鉴意义。

对于类似项目建设单位来说，应建立健全管理制度、教育制度及岗位操作规程；建立完善事故应急救援系统，编制应急救援预案并定期进行演练。利用多种形式对员工进行安全教育，提高员工的素质和安全技能。

参考文献

［１］安监总管三〔２０１３〕１２号．监管总局关于公布第二

批重点监管危险化学品名录的通知［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１３－０２－）．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｇｚｄｔ／２０１３－０２／１７／ｃｏｎｔｅｎｔ＿１７２３３３２６０．ｈｔｍ．［２］康青春，黄金因．中外抢险救援典型战例精选［Ｍ］．北京：红

旗出版社，２００５：１２４－１３６．［３］唐　娟，杨　薇．江苏常州化工厂氯气泄露致１人死亡［ＥＢ／

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毒事故［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１７－０５－１９］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｘｉｎｈｕａｎｅｔ．ｃｏｍ／ｐｏｌｉｔｉｃｓ／２０１７－０５／１９／ｃ＿１１２１００１７０１．ｈｔｍ．（本文文献格式：李志强．某液氯气化装置消防安全设施设计的探讨［Ｊ］．山东化工，２０１８，４７（１３）：１２５，１２７．）

３．５　火灾报警及工业电视监控系统的设计

装置区危险成分为氯气有毒性气体，故设置有毒气体检测

器。在整个装置区内易泄漏和易积聚有毒气体的场所，按规范设置有毒气体探测器。

根据计算本项目装置构成二级重大危险源，依据《危险化学品重大危险源安全监控通用技术规范》《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规范》的要求，液氯气化装置区设置工业电视监控系统确保安全监控罐区实时状态。

本项目声光报警设备利用有毒气体探测器自带的声光警报器发出安全警示及紧急疏散警报，取代应急广播相关功能。

４　结论及建议

本文对液氯的性质以及液氯泄露事故的案例进行分析，在项目的设计过程中既满足国家规范及法律法规的要求，又提出了具有可操作性的措施和意见。目前该项目已经通过了安监