降低半水煤氣溫度的措施

念吉紅

（云南云天化國(guó)際化工有限公司云峰分公司，云南 宣威 655413）

1 流程簡(jiǎn)述

云天化云峰分公司氣化廠煤氣發(fā)生爐工藝流程為典型的中氮流程，對(duì)煤氣的降溫是在洗氣箱和煤氣洗滌塔內(nèi)進(jìn)行。對(duì)半水煤氣的溫度控制指標(biāo)是，2013年4月16日56℃，10月6日44℃，水溫介于43～46℃（環(huán)境溫度為26℃時(shí)）之間，因而在保證降低制氣阻力的條件下，半水煤氣在洗氣箱進(jìn)行第一次凈化時(shí)，行程短，參與換熱的循環(huán)水量少，煤氣溫度降低幅度小。半水煤氣在洗滌塔進(jìn)行第二次除塵降溫，與循環(huán)洗滌水逆向換熱，降溫效果較洗氣箱好。

2 存在的問題

煤氣爐制氣過(guò)程中，上、下行煤氣溫度總和在610～660℃，煤氣帶走大量的熱量，造成熱損失大，原料消耗高。下行煤氣主要由CO2、CO、O2、H2、CH4、N2組成，溫度介于220～260℃之間，下行煤氣顯熱未經(jīng)任何回收而直接進(jìn)入洗氣箱（3＃爐改造后已回收下行煤氣顯熱），造成洗氣箱洗滌循環(huán)水溫高。

煤氣攜帶的蒸汽在洗氣箱冷凝后釋放出大量熱量，造成洗氣箱洗滌循環(huán)水溫高，在后工序同樣的洗滌條件下，會(huì)使煤氣溫度高。因而蒸汽分解率低，循環(huán)水溫升高，進(jìn)而使煤氣溫度升高。

因煤氣洗滌所用循環(huán)水含塵（116mg／L）高，長(zhǎng)期使用易堵塞洗氣箱加水管及洗滌塔噴頭，造成洗氣箱加水量小，洗滌塔噴淋密度小，致使煤氣溫度升高。環(huán)境溫度26℃時(shí)，洗氣箱洗滌水溫平均在55℃左右。

循環(huán)水溫度高，同樣會(huì)造成煤氣溫度高。老造氣循環(huán)水溫度較新造氣高3～6℃，洗滌后的煤氣溫度老造氣較新造氣高5.6℃，降低循環(huán)水溫度可顯著降低煤氣溫度。循環(huán)水主要在涼水塔處冷卻降溫，涼水塔布水的均勻及軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量大小是降溫的關(guān)鍵。而老造氣循環(huán)水的1＃涼水塔有布水不均現(xiàn)象，一面水量大，一面水量偏小，對(duì)老造氣循環(huán)水溫度有一定影響。

從全國(guó)的現(xiàn)狀來(lái)看，山東、河南有些廠煤氣溫度控制得較低，常年平均在34℃以下，相同管徑條件下體積流量大些，為壓縮機(jī)提高打氣量創(chuàng)造了條件。因而降低煤氣溫度對(duì)生產(chǎn)有著積極的作用。

每年4～10月，宣威地區(qū)平均氣溫在23～26℃之間。氣化廠半水煤氣夏季溫度在53℃左右（開三臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)降溫的情況下），溫度高相比溫度低，半水煤氣氣體體積流量小，因而壓縮機(jī)打氣量相對(duì)小，壓縮機(jī)單機(jī)能力相對(duì)小。

半水煤氣含塵量高、溫度高，會(huì)加速工藝管線的沖刷、磨損與腐蝕，以及各運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)子的負(fù)荷，造成電耗增加。

因而降低煤氣溫度是節(jié)能降耗的一條途徑，能降低合成氨生產(chǎn)成本，提高系統(tǒng)安全生產(chǎn)的能力和設(shè)備運(yùn)行周期。

我們降低煤氣溫度的目標(biāo)是：半水煤氣溫度降低10℃。

3 控制分析

（1）降低上下行煤氣溫度，回收下行煤氣顯熱，降低半水煤氣進(jìn)入洗氣箱的溫度。

（2）加大洗氣箱洗滌水量，降低半水煤氣進(jìn)入洗滌塔的溫度，或者洗氣箱上部加高，采取噴淋洗滌，并增大噴淋密度。

（3）加大洗滌塔循環(huán)水噴淋密度，加大循環(huán)水與煤氣逆行換熱效率，降低半水煤氣溫度。

（4）降低循環(huán)冷卻水的溫度，降低循環(huán)水中塵含量，減少管道堵塞。

（5）提高蒸汽分解率，減少半水煤氣中蒸汽量，降低循環(huán)水溫度。

4 采取的措施

4.1 洗氣箱改造

加大洗氣箱洗滌水量。但要加大洗氣箱流量，必須對(duì)洗氣箱進(jìn)行降低阻力的改造。因洗氣箱底部斜叉管僅有φ219mm管道截面積的一半，溢流口口徑為φ219mm， “N”型管為φ159×6mm管。我們將洗氣箱斜叉管改造為截面積0.07m2的斜管，溢流口直徑為φ325mm，“N”型管直徑為φ325mm。洗氣箱完成降低制氣阻力改造后，流量由原來(lái)的28.3m3／h，增大到63.6 m3／h，降低煤氣溫度10℃左右。

4.2 洗滌塔改造

原洗滌塔為填料式洗滌塔，洗滌塔出口煤氣溫度全年在45～52℃之間。因循環(huán)水質(zhì)差，造成洗滌塔頂部噴頭容易堵塞，因而循環(huán)水的噴淋密度不均勻，影響半水煤氣降溫。結(jié)合煤氣化行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，借鑒省外各廠家所進(jìn)行的改造，我們把洗滌塔改造為空塔噴霧冷卻塔。這樣有效提高粗煤氣的凈化洗滌效率，降低制氣阻力。

4.3 氣化爐單爐流程改造

改造思路是實(shí)施中氮?dú)饣癄t流程小氮化。主要內(nèi)容是在上行煤氣管道上增設(shè)一自動(dòng)油壓閥門，氣化爐上氣道由側(cè)出改為頂出，進(jìn)一步提高氣化爐高徑比，為再次提高炭層操作創(chuàng)造條件。同時(shí)下行煤氣由直接進(jìn)洗氣箱改為先進(jìn)除塵器、廢熱鍋爐，吸收熱量后再進(jìn)洗氣箱洗滌。

實(shí)施中氮?dú)饣癄t流程小氮化改造后，氣化爐炭層高度可再提高950～1 250mm，降低上下行溫度，并可回收下行煤氣顯熱，其顯熱可產(chǎn)蒸汽0.2t／（爐·h）。噸氨蒸汽消耗可下降80～100kg，可使洗氣箱出口水溫下降7℃，煤氣溫度下降6℃，并減少氣化爐在各階段轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在的“死空間”造成氣化爐煤氣及蒸汽的損失。

圖1、2為中氮?dú)饣癄t流程及改造后流程。

圖1 中氮流程

圖2 3＃改造后的小氮流程

4.4 降低循環(huán)水溫及塵含量

降低循環(huán)水溫，控制各洗滌、凈化點(diǎn)的入水，增加循環(huán)水換熱效率。降低循環(huán)水進(jìn)入各系統(tǒng)用水點(diǎn)的進(jìn)口溫度及塵含量。采取的措施是，定期打撈沉淀池；加藥，使循環(huán)水中的灰塵大量析出；涼水塔噴頭定期清堵更換。同時(shí)在系統(tǒng)停車大修時(shí)對(duì)1＃洗滌塔的布水偏流進(jìn)行處理，采取清理填料，更換、清理噴頭等措施，使其布水均勻，更有效降溫。

4.5 提高蒸汽分解率

3＃爐改造后，上吹蒸汽分解率69%，下吹蒸汽分解率62%，平均為64.8%。1＃爐未改造，上吹蒸汽分解率63.5%，下吹蒸汽分解率65%，平均為64%。因流程改造后，炭層提高，氣化層厚度提高，蒸汽與熾熱的炭接觸時(shí)間長(zhǎng)，蒸汽分解率提高。采用增氧間歇?dú)饣?，提高氣化層溫度，提高蒸汽分解率。由?＃爐改造成功，其他爐子將逐步進(jìn)行改造。

5 取得的成效

煤氣溫度降低后，可延長(zhǎng)工藝管線、設(shè)備的運(yùn)行周期，單位時(shí)間內(nèi)煤氣爐的熱利用率進(jìn)一步提高，在一定程度上使合成氨耗原焦、中小修費(fèi)用降低，檢修人員的工作量減少。

如將老造氣7＃、1＃、4＃煤氣爐的下行煤氣顯熱回收后，洗氣箱出口水溫下降7℃，煤氣溫度下降6℃，并減少了氣化爐在各階段轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在的 “死空間”造成氣化爐煤氣及蒸汽的損失，改造后年節(jié)約蒸汽價(jià)值約9.48萬(wàn)元。還可多產(chǎn)蒸汽，按老造氣開2～3臺(tái)煤氣爐的運(yùn)行方式計(jì)算，回收下行煤氣顯熱可產(chǎn)生蒸汽（壓力0.5MPa）1.2～1.8t／h，噸氨耗蒸汽可降低100kg左右，蒸汽按每噸100元的價(jià)格計(jì)算，每年可節(jié)約蒸汽成本115萬(wàn)元。