冉令慧

(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000)

0 引 言

伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱新天煤化)20×108m3/a煤制天然氣裝置主要包括碎煤加壓氣化、耐硫變換、林德低溫甲醇洗、戴維甲烷化系統(tǒng)及空分、熱電、污水處理等附屬配套設(shè)施。其中，氣化裝置采用賽鼎工程有限公司自主研發(fā)的碎煤加壓氣化工藝，配套氣化爐22臺(tái)，布置在3個(gè)氣化框架上，氣化A框架7臺(tái)氣化爐、氣化B框架8臺(tái)氣化爐、氣化C框架7臺(tái)氣化爐。氣化裝置配套煤氣水分離系統(tǒng)6個(gè)系列(六開(kāi)無(wú)備)，附屬公用管網(wǎng)按照氣化A框架對(duì)應(yīng)煤氣水分離A/B系列并對(duì)應(yīng)C軸,氣化B框架對(duì)應(yīng)煤氣水分離C/D系列并對(duì)應(yīng)D軸,氣化C框架對(duì)應(yīng)煤氣水分離E/F系列并對(duì)應(yīng)E軸布置。

煤氣水分離系統(tǒng)的主要任務(wù)是分離煤氣水中的溶解氣、重芳烴、多元烴等組分，將煤氣水中的膨脹氣閃蒸分離，副產(chǎn)低壓蒸汽，并向氣化裝置、變換冷卻系統(tǒng)提供洗滌煤氣水，向酚回收系統(tǒng)提供產(chǎn)品煤氣水。煤氣水分離系統(tǒng)分離出的膨脹氣及各儲(chǔ)罐呼吸氣(設(shè)計(jì)上呼吸氣在界區(qū)內(nèi)并入膨脹氣管線)原設(shè)計(jì)經(jīng)膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)提壓后送入克勞斯硫回收系統(tǒng)焚燒爐回收利用。自2017年3月煤制天然氣裝置原始開(kāi)車(chē)以來(lái)，生產(chǎn)中膨脹氣帶液至硫回收系統(tǒng)，造成焚燒爐燃燒工況不穩(wěn)；出于膨脹氣、呼吸氣中酸性氣成分含量低等方面的綜合考慮，經(jīng)分析與研究，于2021年10月完成第一次技改——新增管線將膨脹氣及呼吸氣送熱電鍋爐摻燒；但由于煤制天然氣裝置負(fù)荷的提升，膨脹氣與呼吸氣量隨之增加，膨脹氣及呼吸氣送熱電鍋爐摻燒的管線無(wú)法滿足生產(chǎn)所需，出現(xiàn)了一些問(wèn)題，經(jīng)分析與研究，于2021年12月完成第二次技改——新增管線將膨脹氣及呼吸氣送至氣化裝置氣柜系統(tǒng)，繼而通過(guò)煤鎖氣壓縮機(jī)送變換系統(tǒng)回收利用。以下對(duì)有關(guān)情況作一總結(jié)。

1 煤氣水分離系統(tǒng)及膨脹氣與呼吸氣流程簡(jiǎn)介

碎煤加壓氣化裝置來(lái)的180～210 ℃、2.0～3.2 MPa含塵煤氣水，進(jìn)入煤氣水分離系統(tǒng)余熱回收器管程，與殼程的低壓鍋爐給水換熱，煤氣水溫度降至160～175 ℃，殼程副產(chǎn)的0.50 MPa、158 ℃飽和蒸汽送低壓蒸汽管網(wǎng)；余熱回收器出來(lái)的含塵煤氣水與變換冷卻系統(tǒng)來(lái)的140～160 ℃、2.0～3.0 MPa含焦油煤氣水混合后，先經(jīng)煤氣水換熱器用高壓噴射煤氣水冷卻至120～150 ℃，再由含塵煤氣水冷卻器用循環(huán)水冷卻至50～90 ℃。氣化裝置來(lái)的低壓含塵煤氣水、開(kāi)車(chē)煤氣水、酚回收系統(tǒng)來(lái)的含氨凝液、煤鎖氣壓縮機(jī)附屬超重力除塵系統(tǒng)來(lái)的洗滌水、含塵重芳烴沉淀池分離出的煤氣水、含油煤氣水、工藝?yán)淠阂黄疬M(jìn)入含塵煤氣水膨脹器內(nèi)膨脹，閃蒸至常壓后廢液進(jìn)入初焦油分離器，產(chǎn)生的膨脹氣則送入膨脹氣處理系統(tǒng)。此外，變換冷卻系統(tǒng)來(lái)的55～75 ℃、0.1～2.0 MPa含油煤氣水與低溫甲醇洗系統(tǒng)來(lái)的10～40 ℃、0.3～0.5 MPa工藝?yán)淠哼M(jìn)入含油煤氣水膨脹器內(nèi)膨脹，閃蒸至常壓后廢液進(jìn)入初焦油分離器，產(chǎn)生的膨脹氣也送入膨脹氣處理系統(tǒng)。當(dāng)含塵煤氣水膨脹器、含油煤氣水膨脹器或焦油污水槽超壓時(shí)，對(duì)應(yīng)的含塵煤氣水膨脹器、含油煤氣水膨脹器或焦油污水槽的安全水封被突破，膨脹氣經(jīng)安全水封氣液分離器后排至大氣。

(1)膨脹氣流程。膨脹氣與呼吸氣混合后進(jìn)入膨脹氣冷卻器冷卻至40 ℃，接著經(jīng)膨脹氣氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離出的液相送至地下槽，氣相則由膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)提壓送入膨脹氣旁路冷卻器冷卻，再經(jīng)膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)氣液分離器氣液分離(分離出的液相送地下槽)后送硫回收系統(tǒng)焚燒爐摻燒。在煤制天然氣裝置開(kāi)車(chē)/停車(chē)階段或硫回收系統(tǒng)工況不穩(wěn)等情況下，膨脹氣及呼吸氣可選擇送往全廠酸性氣火炬燃燒后排放。

(2)呼吸氣流程。煤氣水分離系統(tǒng)雙介質(zhì)過(guò)濾器、油分離器、最終油分離器、初焦油分離器、第一緩沖槽、第二緩沖槽、煤氣水儲(chǔ)槽、泥漿液槽、重芳烴槽、多元烴槽、重芳烴分液罐、重芳烴蒸餾罐的排放氣(其呼吸閥排放氣)并入膨脹氣中。

2 膨脹氣及呼吸氣入熱電鍋爐摻燒利用

2.1 膨脹氣及呼吸氣入熱電鍋爐摻燒技改

正常生產(chǎn)時(shí)膨脹氣及呼吸氣送入硫回收系統(tǒng)回收利用，但因膨脹氣帶液嚴(yán)重，硫回收系統(tǒng)分液罐設(shè)計(jì)能力偏小，氣液分離效果差，造成液體帶入焚燒爐，影響焚燒爐的燃燒工況，導(dǎo)致低溫甲醇洗系統(tǒng)酸性氣與酚回收系統(tǒng)酸性氣在焚燒爐內(nèi)燃燒不充分、焚燒爐內(nèi)壓力波動(dòng)大、硫磺產(chǎn)量低等問(wèn)題。為此，新天煤化組建技改小組，針對(duì)膨脹氣的組分特性作了詳細(xì)的分析，認(rèn)為膨脹氣帶液?jiǎn)栴}根源在于膨脹氣冷卻器出口氣溫度高，尤其是夏季因循環(huán)水溫度高而降溫效果差時(shí)，而要減少膨脹氣帶液難度較大——膨脹氣溫度較高，其中的帶液為飽和水，很難在氣液分離器中得到分離；新天煤化技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出過(guò)將膨脹氣送煤氣水分離系統(tǒng)各儲(chǔ)罐用作密封氣的想法，但此舉因安全風(fēng)險(xiǎn)較高而未被選用。經(jīng)綜合分析與研究，決定新增管線將膨脹氣及呼吸氣送熱電裝置鍋爐摻燒，膨脹氣送硫回收系統(tǒng)管線仍然保留，便于在熱電鍋爐系統(tǒng)有故障時(shí)切至硫回收系統(tǒng)。具體技改內(nèi)容如下。

(1)膨脹氣及呼吸氣以母管引至鍋爐廠房?jī)?nèi)，再分成支管接到4臺(tái)鍋爐(三開(kāi)一備)四角，利用原二次風(fēng)噴口送入爐膛內(nèi)摻燒——據(jù)浙江大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì)(鍋爐DCS系統(tǒng)由浙大中控提供)對(duì)鍋爐或煙道的高溫及低溫腐蝕模擬計(jì)算結(jié)果，最終入爐位置選定在燃燒器中部。

(2)煤氣水分離系統(tǒng)酸性氣管廊開(kāi)口至單臺(tái)鍋爐母管的膨脹氣及呼吸氣總管采用304無(wú)縫管，按煤氣水分離系統(tǒng)提供氣量的100%進(jìn)行計(jì)算，總管規(guī)格采用DN250×6 mm，管道上設(shè)置1臺(tái)手動(dòng)閥，外設(shè)伴熱管路及保溫。

(3)單臺(tái)鍋爐母管(膨脹氣及呼吸氣總管至鍋爐點(diǎn)火平臺(tái)的管線)采用304無(wú)縫管，單臺(tái)熱電鍋爐摻燒膨脹氣及呼吸氣量以總氣量的33.3%計(jì)，單臺(tái)鍋爐母管規(guī)格采用DN150×4.5 mm，兩側(cè)支管選用DN108×4 mm的304無(wú)縫管；單臺(tái)鍋爐母管上均設(shè)置有1臺(tái)手動(dòng)閥、1臺(tái)氣動(dòng)快關(guān)閥(帶手操器)，手動(dòng)閥前后各配置一處氮?dú)獯祾呓涌?，分別用于吹掃總管及單臺(tái)鍋爐管道與氣槍?zhuān)⒃谑謩?dòng)閥前設(shè)置1臺(tái)就地壓力表用于檢測(cè)總管壓力，氣動(dòng)閥后設(shè)置1臺(tái)就地壓力表、1臺(tái)壓力變送器，用于檢測(cè)本臺(tái)鍋爐的介質(zhì)壓力。

(4)單臺(tái)鍋爐母管至各燃燒器的支管采用304無(wú)縫管，規(guī)格為DN108×4 mm，各支管上均配置有1臺(tái)手動(dòng)閥、1臺(tái)旋塞閥、1塊就地壓力表、1段金屬軟管。

2.2 碳銨結(jié)晶堵塞問(wèn)題

新天煤化熱電裝置配套4臺(tái)煤粉鍋爐(三開(kāi)一備)，單臺(tái)鍋爐額定蒸發(fā)量480 t/h、最大蒸發(fā)量500 t/h，鍋爐采用∏型結(jié)構(gòu)、四角燃燒排渣方式。2021年10月8日熱電裝置4臺(tái)鍋爐完成膨脹氣及呼吸氣入爐摻燒技改，投運(yùn)10 d后出現(xiàn)煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣總管壓力上漲、膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)出口超壓的現(xiàn)象。分析認(rèn)為可能是膨脹氣入鍋爐摻燒管線有堵塞，隨即停送膨脹氣及呼吸氣，將膨脹氣及呼吸氣切至硫回收系統(tǒng)，切出后現(xiàn)場(chǎng)拆檢膨脹氣入鍋爐摻燒管線，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)有白色晶體狀物質(zhì)，化驗(yàn)室分析檢驗(yàn)為碳銨。

2.2.1 原因分析

業(yè)內(nèi)其他企業(yè)酸性氣火炬管線曾出現(xiàn)過(guò)銨鹽結(jié)晶堵塞情況，介質(zhì)為低溫甲醇洗系統(tǒng)的酸性氣(溫度約40 ℃)及變換系統(tǒng)的汽提氣(溫度50～70 ℃)，因此業(yè)內(nèi)其他企業(yè)認(rèn)為酸性氣溫度控制在40 ℃是不可靠的，后將酸性氣入火炬管線溫度控制在60 ℃以上,再未出現(xiàn)過(guò)堵塞情況。

煤氣水分離系統(tǒng)外送膨脹氣中有一定含量的NH3，膨脹氣中同時(shí)有NH3和CO2是有可能產(chǎn)生碳銨或銨鹽結(jié)晶的，溫度低于35 ℃時(shí)會(huì)生成碳銨或銨鹽結(jié)晶，高于40 ℃以上便可消除結(jié)晶。檢查發(fā)現(xiàn)，鍋爐廠房?jī)?nèi)膨脹氣管線未設(shè)置伴熱和保溫，處于裸露狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度為32 ℃；鍋爐廠房外新增的膨脹氣管線設(shè)有1根熱水伴熱管但保溫層尚未敷設(shè)，處于裸露狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度為37 ℃。簡(jiǎn)言之，現(xiàn)場(chǎng)膨脹氣管線溫度均低于40 ℃，該溫度下很容易產(chǎn)生碳銨結(jié)晶。

2.2.2 處理措施及效果

(1)去掉原0.58 MPa、90 ℃的熱水伴熱，改為0.50 MPa、158 ℃的蒸汽伴熱，并由之前的1根伴熱管增至4根伴熱管，且鍋爐廠房?jī)?nèi)/外同時(shí)增設(shè)。膨脹氣蒸汽伴熱管投運(yùn)后，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)膨脹氣管線溫度為63 ℃，運(yùn)行至今再未出現(xiàn)過(guò)碳銨結(jié)晶堵塞現(xiàn)象。

(2)將膨脹氣旁路冷卻器沖洗水改為稀酚水，并由1個(gè)DN50噴頭改為2個(gè)DN25噴頭，以降低外送膨脹氣NH3含量，消除碳銨結(jié)晶帶來(lái)的安全隱患。

2.3 重芳烴堵塞問(wèn)題

膨脹氣及呼吸氣入熱電裝置鍋爐摻燒技改項(xiàng)目完成后，1#、2#、3#、4#鍋爐都引入膨脹氣摻燒，運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)1#鍋爐膨脹氣入爐壓力與膨脹氣總管壓差較大且入爐后壓力波動(dòng)較大，1#鍋爐退膨脹氣進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)1#鍋爐膨脹氣總管內(nèi)有黑色粘稠物質(zhì)，化驗(yàn)室檢驗(yàn)分析為重芳烴和煤塵。

2.3.1 原因分析

1#鍋爐膨脹氣總管位于系統(tǒng)末端，此膨脹氣管線運(yùn)行壓力僅為13 kPa，因膨脹氣帶液，而液體中含有重芳烴、多元烴、煤塵等，重芳烴、多元烴、煤塵沉積而造成堵塞現(xiàn)象；運(yùn)行期間，因煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣外送鼓風(fēng)機(jī)故障，膨脹氣入鍋爐壓力更是由13 kPa降至9 kPa。簡(jiǎn)言之，1#鍋爐膨脹氣管線堵塞是膨脹氣壓力低和膨脹氣中夾帶重芳烴、煤塵等所致。

2.3.2 處理措施及效果

在出煤氣水分離界區(qū)外管廊C、D、E分別新增3個(gè)集液包分離膨脹氣中夾帶的重芳烴、多元烴、煤塵等；將膨脹氣旁路冷卻器沖洗水改為水質(zhì)較好的脫氨水(稀酚水)，并由1個(gè)DN50噴頭改為2個(gè)DN25噴頭，降低外送膨脹氣NH3含量，消除碳銨結(jié)晶帶來(lái)的安全隱患；在膨脹氣入鍋爐調(diào)節(jié)閥處設(shè)置壓力低聯(lián)鎖，膨脹氣壓力低于10 kPa時(shí)鍋爐停止接收膨脹氣。上述措施落實(shí)后，1#鍋爐膨脹氣總管再未出現(xiàn)過(guò)堵塞現(xiàn)象。

3 膨脹氣及呼吸氣送氣柜回收利用

3.1 膨脹氣及呼吸氣送氣柜回收利用技改

隨著新天煤化氣化裝置負(fù)荷的不斷提升，膨脹氣及呼吸氣量也隨之增加，膨脹氣及呼吸氣入熱電裝置鍋爐摻燒管線無(wú)法滿足生產(chǎn)所需。基于熱電管廊設(shè)置受限、熱電鍋爐內(nèi)噴嘴改造成本高、系統(tǒng)運(yùn)行成本等方面的考慮，且當(dāng)1臺(tái)鍋爐檢修期間接收膨脹氣量受限(運(yùn)行爐停運(yùn)、備用爐投用時(shí)不能正常摻燒膨脹氣及呼吸氣)，經(jīng)分析與研究，決定新增管線將膨脹氣送至氣化裝置氣柜系統(tǒng)，繼而通過(guò)煤鎖氣壓縮機(jī)送變換系統(tǒng)回收利用。具體方案為，煤氣水分離A/B系列膨脹氣管線在C軸碰頭后送至氣化界區(qū)，煤氣水分離C/D系列膨脹氣管線在D軸碰頭后送至氣化界區(qū)，煤氣水分離E/F系列膨脹氣管線在E軸碰頭后送至氣化界區(qū)，煤氣水分離6個(gè)系列的膨脹氣送至氣化界區(qū)后并入1根DN350膨脹氣總管，分別送至2臺(tái)容積均為3 000 m3的氣柜。

3.2 煤鎖氣壓縮機(jī)B機(jī)出現(xiàn)碳銨結(jié)晶堵塞問(wèn)題

煤氣水分離系統(tǒng)A系列膨脹氣及呼吸氣并入氣柜運(yùn)行10 d時(shí)間內(nèi)，煤鎖氣壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象；隨即將煤氣水分離系統(tǒng)B、C、D系列膨脹氣及呼吸氣并入氣柜，煤氣水分離系統(tǒng)E、F系列膨脹氣及呼吸氣送熱電鍋爐摻燒，運(yùn)行6 d后，出現(xiàn)煤鎖氣壓縮機(jī)B機(jī)二級(jí)氣液分離器排液不暢、三級(jí)/四級(jí)氣缸打氣不暢及氣液分離器排液不暢的現(xiàn)象；于是，投運(yùn)煤鎖氣壓縮機(jī)C機(jī)，煤鎖氣壓縮機(jī)B機(jī)停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)附屬氣液分離器內(nèi)、B機(jī)三級(jí)/四級(jí)氣缸內(nèi)有白色晶體物質(zhì)，經(jīng)化驗(yàn)室分析為碳銨，即煤鎖氣壓縮機(jī)B機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)碳銨結(jié)晶堵塞問(wèn)題(后來(lái)煤鎖氣壓縮機(jī)C機(jī)拆檢，其附屬氣液分離器內(nèi)、三級(jí)/四級(jí)氣缸內(nèi)碳銨結(jié)晶現(xiàn)象不明顯)。

3.2.1 原因分析

煤氣水分離系統(tǒng)外送膨脹氣及呼吸氣中含有一定量的NH3，經(jīng)過(guò)前期技改將膨脹氣旁路冷卻器沖洗水改為水質(zhì)較好的稀酚水(脫氨水)、并由1個(gè)DN50 噴頭改為2個(gè)DN25噴頭后膨脹氣中的NH3未被完全洗去，加之氣柜送至煤鎖氣壓縮機(jī)的粗煤氣溫度為38 ℃，很容易出現(xiàn)其中的NH3與CO2反應(yīng)生成碳銨而結(jié)晶堵塞的情況。

煤鎖氣壓縮機(jī)附屬超重力除塵系統(tǒng)所用洗滌水為煤氣水，煤氣水中的NH3含量較高(約為12 000×10-6)，洗氨效果較差，造成入煤鎖氣壓縮機(jī)氣體中NH3含量高，氣體經(jīng)壓縮機(jī)級(jí)間冷卻器冷卻后溫度降至40 ℃以下，很容易出現(xiàn)碳銨結(jié)晶堵塞的情況。

3.2.2 處理措施及效果

(1)將膨脹氣旁路冷卻器沖洗水量由15 m3/h增至20 m3/h，并將2個(gè)DN25噴頭改為4個(gè)DN25噴頭，確保膨脹氣及呼吸氣外送氣柜時(shí)其N(xiāo)H3含量符合工藝指標(biāo)要求。

(2)煤氣水分離系統(tǒng)界區(qū)內(nèi)新增容積15 m3的水封罐，對(duì)出界區(qū)前膨脹氣及呼吸氣進(jìn)行洗滌、分液，保證外送膨脹氣的氣質(zhì)。

(3)煤鎖氣壓縮機(jī)附屬超重力除塵系統(tǒng)洗滌用45 ℃、4.5 MPa煤氣水改為40 ℃、4.5 MPa稀酚水(脫氨水，NH3含量為600×10-6)，洗滌水量由之前的25 m3/h增至 40 m3/h(可據(jù)煤鎖氣壓縮機(jī)入口氣中的NH3含量增減)。

4 效益分析

新天煤化煤制天然氣裝置滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，煤氣水分離系統(tǒng)每個(gè)系列膨脹氣量約495 m3/h、呼吸氣量約2 857 m3/h；據(jù)化驗(yàn)室檢驗(yàn)報(bào)告，膨脹氣組分大致為CO258.03%～60.43%、N211.39%～13.17%、CH45.30%～6.39%、CO 5.80%～5.93%、H215.60%～16.60%、O20.08%～1.30%、NH30.08%～1.03%、H2S 0.44%～0.47%，膨脹氣中有效氣成分(CO+H2+CH4)占比約28.72%；呼吸氣組分大致為CO262.46%～65.01%、N23.27%～6.92%、CH45.79%～6.01%、CO 5.80%～5.91%、H218.15%～18.83%、O20.09%～1.20%、NH30.09%～1.02%、H2S 0.20%～0.51%，呼吸氣中有效氣成分(CO+H2+CH4)占比約30.12%。據(jù)上述數(shù)據(jù)，煤氣水分離系統(tǒng)6個(gè)系列膨脹氣與呼吸氣中有效氣量共計(jì)約(495×28.72%+2857×30.12%)×6=6 016 m3/h。而據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，有效氣氣量與天然氣氣量之比約3.8，天然氣售價(jià)以2.5元/m3計(jì)，其他生產(chǎn)成本忽略不計(jì)，則膨脹氣及呼吸氣全部送氣柜回收利用增產(chǎn)天然氣產(chǎn)生的效益約6016/3.8×2.5=3 958元/h,可大大降低天然氣的生產(chǎn)成本。

5 優(yōu)化建議

5.1 新增或擴(kuò)徑膨脹氣至熱電鍋爐管線

煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣及呼吸氣送硫回收系統(tǒng)管線規(guī)格DN350、橫截面積為0.096 2 m2，硫回收系統(tǒng)可全部接收煤氣水分離系統(tǒng)6個(gè)系列的膨脹氣及呼吸氣；新增膨脹氣至熱電鍋爐管線規(guī)格DN250、橫截面積為0.049 06 m2，DN250管橫截面積約為DN350管橫截面積的1/2，膨脹氣壓力相同時(shí)其流量減少約1/2，實(shí)際運(yùn)行中只能接收煤氣水分離系統(tǒng)3個(gè)系列的膨脹氣及呼吸氣。因此，建議新增1條DN250的膨脹氣至熱電鍋爐管線，與現(xiàn)有的DN250管線并聯(lián)運(yùn)行，或?qū)F(xiàn)有的膨脹氣至熱電鍋爐DN250管線更換為DN350管線，以實(shí)現(xiàn)熱電鍋爐可以接收煤氣水分離系統(tǒng)6個(gè)系列的膨脹氣及呼吸氣。

5.2 新增1臺(tái)小型煤鎖氣壓縮機(jī)

新天煤化氣化裝置設(shè)計(jì)配套2臺(tái)3 000 m3煤鎖泄壓氣(即煤鎖氣)氣柜，氣柜容量較小,并配套3臺(tái)往復(fù)式煤鎖氣壓縮機(jī)(二開(kāi)一備，單臺(tái)打氣量12 500 m3/h、配套電機(jī)功率3 100 kW)，氣化裝置滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可以滿足煤鎖氣泄壓要求，但氣柜只能在煤制天然氣裝置負(fù)荷低或3臺(tái)煤鎖氣壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)(往復(fù)式壓縮機(jī)故障率高，3臺(tái)煤鎖氣壓縮機(jī)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)且無(wú)備機(jī))才可以全部回收膨脹氣及呼吸氣。因此，建議氣化裝置煤鎖氣壓縮系統(tǒng)新增1臺(tái)打氣量3 000 m3/h的小型煤鎖氣壓縮機(jī)(配套電機(jī)功率800 kW)安裝于現(xiàn)有煤鎖氣壓縮機(jī)廠房西側(cè)空地上，以全部回收煤氣水分離系統(tǒng)6個(gè)系列的膨脹氣及呼吸氣。小型煤鎖氣壓縮機(jī)投資不高，運(yùn)行成本僅800×0.45=360元/h[電價(jià)按0.45元/(kW·h)計(jì)]，而多回收的3 000 m3/h膨脹氣及呼吸氣(有效氣成分以29%計(jì)，其他生產(chǎn)成本忽略不計(jì))送氣柜后增產(chǎn)天然氣產(chǎn)生的效益約3000×29%/3.8×2.5=572元/h。

5.3 新增或修改鍋爐系統(tǒng)DCS有關(guān)聯(lián)鎖

熱電裝置鍋爐系統(tǒng)的安全保障主要從防止燃?xì)庑孤?、發(fā)生泄漏后能及時(shí)檢測(cè)、點(diǎn)火時(shí)防止回火等方面進(jìn)行控制。針對(duì)鍋爐燃料煤與膨脹氣及呼吸氣、低溫甲醇洗系統(tǒng)酸性氣、酚回收系統(tǒng)酸性氣混燒的特點(diǎn)，建議新增或修改鍋爐系統(tǒng)DCS有關(guān)聯(lián)鎖，具體如下。

(1)鍋爐爐膛滅火聯(lián)鎖保護(hù)。鍋爐MFT動(dòng)作給燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)出信號(hào)時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉本臺(tái)鍋爐上所有氣動(dòng)快速關(guān)斷閥、調(diào)節(jié)閥，停止燃?xì)夤?yīng)。

(2)可燃、有毒氣體泄漏報(bào)警。在各閥門(mén)組附近配備燃?xì)饴鈾z測(cè)裝置，為確保安全，可設(shè)置兩種類(lèi)型泄漏探測(cè)儀——一類(lèi)為以碳?xì)浠衔餅橹鞯目扇細(xì)庑孤┍O(jiān)測(cè)，另一類(lèi)為以H2S、HCN、CO等為主的有毒有害氣體泄漏監(jiān)測(cè)，具體探測(cè)儀類(lèi)型可據(jù)所摻燒的氣體成分進(jìn)行選擇。

(3)每臺(tái)鍋爐總關(guān)斷閥前后新增氮?dú)獯祾摺⒅脫Q系統(tǒng)。每臺(tái)鍋爐總關(guān)斷閥后氮?dú)獯祾?、置換閥組用于膨脹氣及呼吸氣、低溫甲醇洗系統(tǒng)酸性氣、酚回收系統(tǒng)酸性氣投運(yùn)前后的管道和燃燒器吹掃、置換，每臺(tái)鍋爐總關(guān)斷閥前氮?dú)獯祾?、置換閥組用于酸性氣母管的反吹掃、置換；另外，在膨脹氣及呼吸氣總關(guān)斷閥后設(shè)置自動(dòng)聯(lián)鎖吹掃系統(tǒng)(此舉不能對(duì)用于監(jiān)視進(jìn)入鍋爐爐膛介質(zhì)的壓力表和壓力變送器造成損害)，將氣體吹掃至鍋爐內(nèi)。

(4)當(dāng)鍋爐爐膛壓力>1.3 kPa時(shí)，聯(lián)鎖本臺(tái)鍋爐膨脹氣及呼吸氣進(jìn)氣快關(guān)閥及調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

(5)燃?xì)鈽屛膊吭O(shè)置阻火器，同時(shí)燃燒器選用擴(kuò)散式，以有效防止燃?xì)鈬娍诋a(chǎn)生回火。

(6)系統(tǒng)主要?dú)鈩?dòng)閥均配置手動(dòng)閥(即采用雙閥組)，以防氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(氣源故障等)或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(電源故障等)無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)操作。

5.4 修訂膨脹氣及呼吸氣入鍋爐壓力低聯(lián)鎖值

膨脹氣及呼吸氣入鍋爐壓力設(shè)計(jì)為不低于15 kPa，煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)出口設(shè)計(jì)壓力為18 kPa，考慮鍋爐燃燒系統(tǒng)不回火、不脫火、不燒嘴、不結(jié)焦，運(yùn)行調(diào)節(jié)比大，調(diào)節(jié)方便，且不產(chǎn)生火焰刷墻以及燃燒區(qū)域過(guò)熱、超溫等問(wèn)題，設(shè)置了膨脹氣及呼吸氣入鍋爐壓力低聯(lián)鎖——低于10 kPa聯(lián)鎖關(guān)閉膨脹氣及呼吸氣入爐總閥。實(shí)際運(yùn)行中，入鍋爐膨脹氣壓力達(dá)到15 kPa時(shí)，煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)出口壓力需達(dá)20 kPa，而煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)出口壓力達(dá)18 kPa時(shí)現(xiàn)場(chǎng)即會(huì)出現(xiàn)個(gè)別儲(chǔ)槽呼吸閥漏氣的現(xiàn)象，膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障率極高。因此，建議熱電裝置修訂入鍋爐膨脹氣及呼吸氣壓力低聯(lián)鎖值至5 kPa，保證鍋爐燃燒系統(tǒng)不回火、不脫火、不燒嘴、不結(jié)焦、不產(chǎn)生火焰刷墻、燃燒區(qū)域不過(guò)熱和不超溫即可。

5.5 解決膨脹氣及呼吸氣過(guò)剩問(wèn)題

因原料煤供應(yīng)受限，目前新天煤化煤制天然氣裝置未達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，膨脹氣及呼吸氣可全部回收利用，各系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。隨著后期煤炭供應(yīng)量的增加，膨脹氣及呼吸氣回收利用存在氣量過(guò)剩的問(wèn)題，經(jīng)分析，除前文所述新增1條膨脹氣至熱電鍋爐DN250管線或?qū)F(xiàn)有的DN250管線更換為DN350管線、新增1臺(tái)打氣量3 000 m3/h煤鎖氣壓縮機(jī)外，提出如下合理化建議。

(1)煤氣水分離系統(tǒng)含塵煤氣水儲(chǔ)罐、含油煤氣水儲(chǔ)罐、雙介質(zhì)過(guò)濾器等密封隔離氣由目前的低壓氮?dú)飧臑榕蛎洑饧昂粑鼩猓卷?xiàng)技改完成后可消納膨脹氣及呼吸氣約3 000 m3/h。

(2)對(duì)煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣鼓風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行改造或更換，使其外送壓力可達(dá)50 kPa，既可保證去熱電鍋爐摻燒的入爐氣壓力，又可增加外送氣柜的膨脹氣及呼吸氣氣量。

6 結(jié)束語(yǔ)

新天煤化煤氣水分離系統(tǒng)自2021年10月進(jìn)行第一次技改——膨脹氣及呼吸氣入熱電鍋爐摻燒利用后，膨脹氣與呼吸氣中的NH3含量由約1.32%降至0.32%；2021年12月進(jìn)行第二次技改——膨脹氣及呼吸氣送氣柜回收利用后，膨脹氣與呼吸氣中的NH3含量由約0.32%降至0.09%，其氣質(zhì)滿足回收利用需求，回收利用后相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，此舉可降低鍋爐燃料煤和氣化爐原料煤的消耗，為新天煤化“碳中和”的實(shí)施打下良好的基礎(chǔ)。目前，新天煤化煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣及呼吸氣的回收利用已處于業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平，已有同行企業(yè)對(duì)標(biāo)后準(zhǔn)備實(shí)施膨脹氣及呼吸氣入鍋爐摻燒技改。