霍震霆,高 弘

(恒力石化(大連)煉化有限公司, 遼寧大連 116000)

水煤漿氣化工藝是以純氧和水煤漿為原料，采用氣流床反應(yīng)器，在加壓非催化條件下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，生成以CO、H2為有效成分的合成氣；合成氣經(jīng)氣化爐激冷室初步洗滌，以及旋風(fēng)分離器和水洗塔再次除塵和洗滌，含有大量酸性氣體的黑水，被送至蒸發(fā)熱水塔進(jìn)行第一級(jí)閃蒸后，再次進(jìn)入低壓閃蒸罐和真空閃蒸罐逐級(jí)閃蒸，脫除部分溶解酸性氣體及不凝氣。黑水經(jīng)過(guò)三級(jí)閃蒸后，能夠更好地被循環(huán)利用[1]。

1 原有問(wèn)題

以往的氣化操作過(guò)程中，173 ℃的閃蒸氣排出蒸發(fā)熱水塔后進(jìn)入酸性氣冷卻器，用消耗循環(huán)水來(lái)冷凝閃蒸氣。閃蒸氣和循環(huán)冷卻水換熱需要消耗大量循環(huán)水，且部分熱量被帶入循環(huán)水管道，造成了資源浪費(fèi)。由于進(jìn)入蒸發(fā)熱水塔的黑水量過(guò)大，閃蒸氣氣量也隨之增加，大量的閃蒸氣經(jīng)過(guò)冷卻器與循環(huán)冷卻水換熱，閃蒸效果差，熱量回收不徹底，黑水溫度不能得到有效降低，增加了氣化系統(tǒng)的熱負(fù)荷，造成資源浪費(fèi)。

2 熱量回收

采用酸性氣廢熱鍋爐代替酸性氣冷卻器，可避免循環(huán)水的消耗，又副產(chǎn)了大量的低壓蒸汽，可減少消耗。

3 改造措施

在以往的流程中，蒸發(fā)熱水塔和高溫?zé)崴奘遣煌脑O(shè)備，現(xiàn)將兩者組合為一體。蒸發(fā)熱水塔分為上下兩部分，上塔為熱水室，下塔為蒸發(fā)室。

本系統(tǒng)包括蒸發(fā)熱水塔、酸性氣廢熱鍋爐、低壓閃蒸、真空閃蒸。

由蒸發(fā)熱水塔塔頂排出壓力為0.78 MPa、溫度為173 ℃的閃蒸氣，通過(guò)伴熱管道進(jìn)入酸性氣廢熱鍋爐的管程，鍋爐給水溫度為132 ℃、壓力為1.7 MPa，進(jìn)入酸性氣廢熱鍋爐的殼程；鍋爐給水與閃蒸氣進(jìn)行熱量交換后變?yōu)?.5 MPa的低壓蒸汽，并入管網(wǎng)。

4 工藝流程

從氣化爐、旋風(fēng)分離器、水洗塔出來(lái)的3股黑水經(jīng)液位、流量調(diào)節(jié)閥控制并減壓后送入蒸發(fā)熱水塔，水蒸氣及部分溶解在黑水中的酸性氣被迅速閃蒸出來(lái)，通過(guò)上升管進(jìn)入蒸發(fā)熱水塔上部熱水室，與低壓灰水及脫鹽水在塔盤(pán)上直接接觸，經(jīng)換熱后未冷凝的閃蒸氣進(jìn)入酸性氣廢熱鍋爐，與鍋爐水換熱產(chǎn)生0.5 MPa的低低壓蒸汽送入管網(wǎng)，酸性氣體被冷凝，經(jīng)酸性氣分離器進(jìn)行氣液分離，酸性氣(或直接排放至火炬)和冷凝液(或經(jīng)酸性氣冷凝器降溫后送入灰水槽)入汽提塔，蒸發(fā)室底部黑水進(jìn)入低壓閃蒸分離罐[2]。工藝流程見(jiàn)圖1。

酸性氣廢熱鍋爐形式為封頭管箱式列管換熱器(BKU)，換熱面積(以管外徑計(jì))為758.49 m2時(shí)，其工藝參數(shù)見(jiàn)表1[2]。

圖1 工藝流程

5 優(yōu)化效果

技術(shù)優(yōu)化前后工藝流程對(duì)比見(jiàn)圖2。

技術(shù)優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)對(duì)比[3-4]見(jiàn)表2。

6 經(jīng)濟(jì)效益

原氣化操作過(guò)程中，173 ℃的閃蒸氣從蒸發(fā)熱水塔頂部出口進(jìn)入酸性氣冷凝器，與循環(huán)水換熱后進(jìn)入酸性氣分離器進(jìn)一步分離，分離后產(chǎn)生的酸性氣去火炬放空總管放空。

表1 酸性氣廢熱鍋爐工藝參數(shù)

(a) 優(yōu)化前

(b) 優(yōu)化后

表2 優(yōu)化前后工藝數(shù)據(jù)對(duì)比

循環(huán)水換熱所需循環(huán)水質(zhì)量流量為585.987 t/h，按循環(huán)水運(yùn)行成本為0.12元/t計(jì)算，則每年(350 d)消耗的循環(huán)水費(fèi)用約為59.07萬(wàn)元。

從工藝參數(shù)中可以看出，用酸性氣廢熱鍋爐取代酸性氣冷凝器后，每臺(tái)產(chǎn)生的蒸汽質(zhì)量流量為10.02 t/h。按蒸汽成本為80元/t計(jì)算，5套回收系統(tǒng)每年(按350 d計(jì)算)產(chǎn)出蒸汽量費(fèi)用為3 366.72萬(wàn)元。每年消耗的脫鹽水費(fèi)用(以10元/t成本計(jì)算)為420.84萬(wàn)元。每年能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為2 945.88萬(wàn)元。

7 結(jié)語(yǔ)

優(yōu)化前，每年消耗的循環(huán)水費(fèi)用為59.07萬(wàn)元；采用酸性氣廢熱鍋爐后，每年副產(chǎn)低壓蒸汽所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益為2 945.88萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，所提供的工藝減少了循環(huán)水的消耗，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)產(chǎn)生的低壓蒸汽并入管網(wǎng)運(yùn)行，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。